En les últimes dècades, els velocímetres mecànics dels cotxes han estat substituïts per sistemes electrònics de mesura de velocitat, en els quals els sensors de velocitat tenen un paper important.Tot sobre els sensors de velocitat moderns, els seus tipus, disseny i funcionament, així com la seva elecció i substitució correcta, llegiu en aquest article.
Què és un sensor de velocitat
El sensor de velocitat (sensor de velocitat del vehicle, DSA) és un element sensible del sistema electrònic de mesura de la velocitat del vehicle;Un sensor de contacte o sense contacte que mesura la velocitat angular de l'eix a la caixa de canvis o a la caixa de canvis de l'eix motriu i transmet els resultats de la mesura al controlador de velocitat o al velocímetre del vehicle.
Tingueu en compte que l'article només tracta el DSA per mesurar la velocitat d'un cotxe.Sobre els sensors de velocitat de les rodes que funcionen com a part de sistemes de seguretat activa (ABS i altres), descrits en altres articles del nostre lloc web.
Els sensors de velocitat poden formar part de diversos sistemes d'un vehicle modern:
● Velocímetre - per mesurar i indicar la velocitat actual de moviment i la distància recorreguda (utilitzant un odòmetre);
● Sistemes d'injecció, encès i altres motors: per corregir els modes de funcionament de la unitat de potència, en funció de la velocitat del cotxe i els seus canvis (durant l'acceleració i la frenada);
● Sistemes d'alarma i seguretat actius: per corregir la velocitat i la trajectòria del cotxe en diversos modes, avisar de situacions potencialment perilloses, etc.;
● En alguns cotxes: sistemes de direcció assistida i confort.
El DSA, com l'accionament de cable tradicional del velocímetre, es munta a la caixa de canvis, caixa de transferència o caixa de canvis de l'eix motriu, fent un seguiment de la velocitat angular de l'eix secundari o intermedi.La informació rebuda del sensor en forma de senyals elèctrics s'envia al controlador de velocitat o directament al velocímetre.Les característiques dels senyals generats i els mètodes de connexió/integració de sensors amb l'electrònica del vehicle depenen del seu tipus, disseny i principi de funcionament.Això s'ha de descriure amb més detall.
Funcionalitat, tipus, disseny i principi de funcionament dels sensors de velocitat
Els sensors de velocitat, independentment del tipus i disseny, generen senyals que es poden enviar directament al velocímetre o al controlador del motor i les unitats de control electrònic associades.En el primer cas, el sensor només s'utilitza per determinar visualment la velocitat del vehicle.En el segon cas, l'electrònica de l'automòbil utilitza les dades per controlar el motor i altres sistemes, i el senyal al velocímetre s'alimenta des del controlador.En els vehicles moderns, el segon mètode de connexió s'utilitza cada cop més.
Mesurar la velocitat amb DSA és bastant senzill.El sensor genera un senyal de pols (generalment de forma rectangular), en el qual la freqüència de repetició del pols depèn de la velocitat de rotació de l'eix i, en conseqüència, de la velocitat del cotxe.La majoria dels sensors moderns produeixen entre 2000 i 25000 polsos per quilòmetre, però l'estàndard més utilitzat és 6000 polsos per quilòmetre (per als sensors de contacte: 6 polsos per revolució del seu rotor).Així, la mesura de la velocitat es redueix al càlcul per part del controlador de la velocitat de repetició dels polsos procedents del DSA per unitat de temps, i la traducció d'aquest valor en km/h ens entén.
Els sensors de velocitat es divideixen en dos grans grups:
● Directament impulsat per l'eix, o contacte;
● Sense contacte.
Instal·lació d'un sensor de velocitat de contacte a la caixa de canvis
El primer grup inclou sensors als quals es transmet el parell de l'eix de la caixa de canvis, l'eix o la caixa de transferència mitjançant un engranatge motriu i un cable d'acer flexible (o un eix rígid curt).El sensor proporciona un dispositiu que llegeix la rotació angular de l'eix i la converteix en impulsos elèctrics.Els sensors d'aquest tipus són molt utilitzats, ja que es poden instal·lar en lloc de l'accionament d'un velocímetre mecànic (que permet actualitzar vehicles antics sense cap cost addicional) i són altament fiables.
Dial mestre del sensor de velocitat sense contacte
El segon grup inclou sensors que no tenen contacte directe amb l'eix giratori.Per mesurar la velocitat d'aquests sensors, s'instal·la un dispositiu auxiliar a l'eix: un disc mestre o un rotor.Els dispositius sense contacte són cada cop més populars, s'instal·len en molts models actuals de cotxes domèstics.
Tots els sensors funcionen amb diferents principis físics.En els dispositius de contacte, s'utilitzen més sovint l'efecte Hall i l'efecte magnetoresistiu (MRE), així com els optoacobladors (parells optoelectrònics).Al cor dels sensors sense contacte, l'efecte Hall és el més utilitzat, i molt menys sovint MRE.A continuació es descriu el disseny i el principi de funcionament de cada tipus de sensor.
Sensors de contacte basats en l'efecte Hall
Els sensors d'aquest tipus es basen en l'efecte Hall: si un conductor pla, per dos costats oposats dels quals passa un corrent continu, es col·loca en un camp magnètic, aleshores sorgeix una tensió elèctrica als seus altres costats oposats.Al cor del DSA hi ha un xip Hall, en el qual ja estan integrats una hòstia (generalment feta de permalloy) i un circuit amplificador.En els sensors, el microcircuit i l'imant romanen estacionaris i el canvi en el camp magnètic es duu a terme a causa d'una "cortina" giratòria: un anell amb ranures.L'anell està connectat a un cable o eix d'accionament, del qual rep la rotació.El senyal de sortida del DSA s'envia al velocímetre o al controlador mitjançant un connector estàndard, a través del qual es subministra energia al xip Hall.
Sensors sense contacte basats en l'efecte Hall
El DSA sense contacte es basa en el mateix efecte, però no hi ha parts mòbils; en canvi, a l'eix de la unitat (caixa de canvis, caixa de canvis d'eix) es troba un rotor o un disc de pols amb seccions magnetitzades.Hi ha un petit espai entre la part sensible del sensor (amb un xip Hall) i el rotor, quan el rotor gira, es genera un senyal de pols al microcircuit, que s'envia al controlador mitjançant un connector estàndard.
Esquema de funcionament d'un sensor de velocitat sense contacte
Sensors de contacte basats en l'efecte magnetoresistiu
Disseny del sensor de velocitat amb element magnetoresistiu
Aquest tipus de DSA es basa en l'efecte magnetoresistiu: la propietat d'alguns materials de canviar la seva resistència elèctrica quan es col·loquen en un camp magnètic.Aquests sensors són similars als sensors Hall, però utilitzen xips amb un element magnetoresistiu integrat (MRE) basat en materials semiconductors.Molt sovint, aquests sensors tenen un accionament directe, el canvi en el camp magnètic es porta a terme girant l'imant multipolar de l'anell, el senyal generat es subministra al controlador mitjançant un connector estàndard (a través del qual l'alimentació del microcircuit amb S'ofereix MRE).
Sensors de contacte optoelectrònics
Aquests DSA són els més senzills en disseny, però són menys sensibles i més inercials que els descrits anteriorment.El sensor es basa en un optoacoblador: un LED i un fototransistor, entre els quals hi ha un disc amb ranures connectades a l'eix d'accionament.Quan el disc gira, el flux lluminós entre el LED i el fototransistor s'interromp periòdicament, aquestes interrupcions s'amplifiquen i s'envien al controlador en forma de senyal de pols.
Disseny del sensor de velocitat optoelectrònic
Com triar i substituir el sensor de velocitat adequat
Un sensor de velocitat defectuós en un vehicle modern pot ser una font de diversos problemes: des de la pèrdua de dades sobre la velocitat de moviment i la distància recorreguda (el velocímetre i l'odòmetre deixen de funcionar), fins a la interrupció de la unitat de potència (ralentí inestable, augment del consum de combustible, pèrdua de potència), direcció assistida i sistemes de seguretat.Per tant, si el DSA es trenca, s'ha de substituir el més aviat possible.
Per substituir-lo, només heu d'agafar el sensor que hi havia al cotxe abans o utilitzar dispositius d'entre els recomanats pel fabricant d'automòbils.En alguns casos, és possible seleccionar un DSA "no nadiu", però la majoria de vegades això és impossible: el sensor no s'ajusta al seu lloc o dóna lectures incorrectes durant la instal·lació.Per tant, només s'hauria de recórrer a experiments amb la selecció de DSA en casos extrems.
La substitució del sensor es realitza d'acord amb les instruccions d'aquest vehicle en particular (o caixa de canvis, eix o caixa de transferència).Els DSA d'accionament directe solen tenir una rosca clau en mà i un hexàgon (però no sempre; alguns productes tenen un anell amb corrugació transversal), de manera que substituir-los es redueix a apagar el dispositiu antic i cargolar-ne un de nou.Els sensors sense contacte solen estar connectats amb un o dos cargols (cargols) roscats a través d'un forat de la brida.En tots els casos, tots els treballs s'han de realitzar amb el terminal retirat de la bateria, abans de desmuntar el sensor, cal desconnectar el connector elèctric i, abans d'instal·lar-ne un de nou, netejar el lloc de la seva instal·lació.
És més difícil substituir el rotor dels sensors sense contacte; per a això, cal desmuntar parcialment la unitat (caixa, pont) i, a continuació, realitzar els treballs de reparació d'acord amb les instruccions.
Amb la correcta selecció i substitució del sensor de velocitat, el velocímetre i diversos sistemes del cotxe (inclòs el motor) comencen a funcionar immediatament.En el futur, DSA garantirà un funcionament segur i còmode del vehicle.
Hora de publicació: 12-jul-2023