А.5.1 Общие сведения

Датчики угловых и линейных перемещений находят широкое применение на автомобиле. От простых — типа микровыключателя на двери, до сложных — типа линейных дифференциальных трансформаторов в активной подвеске. Назначение датчиков данного типа — преобразование углового или линейного перемещения в электрический сигнал.

Датчики выполняются контактными или бесконтактными. Контактные датчи­ки подвержены износу, на оптические датчики отрицательно влияют пыль и вла­га. Поэтому в современных бесконтактных датчиках угловых и линейных переме­щений, применяемых в автомобильной промышленности, чаще всего используют­ся те или иные магнитные свойства чувствительных элементов.

А.5.2. Контактные датчики

Микровыключатели

Микровыключатели — это простейшие контактные датчики для фиксации определенного краевого положения меха­нического объекта, например двери, стекла в стеклоподъемнике и т. п. При срабатыва­нии микровыключателя в ЭБУ подается сигнал, соответствующий напряжению пи­тания или общей шины. Для диагностики состояния такого датчика и его цепи он обычно включается по схеме, показанной на рис. А.21.

В этом случае по изменению входного напряжения ЭБУ различает рабочее или нерабочее состояние ключа и проводки. Недостатком микровыключателей является дребезг контактов. В ответственных схемах дребезг подавляют схемотехнически или программно.

Рисунок А.21 – Микровыключатель с возможностью диагностирования

Потенциометрические датчики

Потенциометры применяются на автомобиле в качестве датчиков положения (например, датчик положения дроссельной заслонки и т. п.). Современные авто­мобильные потенциометрические датчики имеют наработку на отказ больше, чем срок эксплуатации среднего автомобиля, выдерживают вращение движка со ско­ростью до 1000 оборотов в минуту в течение более 1000 часов.

Проволочные потенциометры характеризуются числом витков намотки на гра­дус: от 1 до 8. Сопротивление проволочных потенциометров лежит в пределах 10... 10000 Ом, оно задается с погрешностью 5%. Достоинство проволочных потен­циометров — возможность реализации низкоомных датчиков. Недостатки: нели­нейность, дискретность, быстрый износ (около 105 оборотов).

Чаще используются в качестве датчиков положения непроволочные потенцио­метры с напыленным на пластике или керамике резистивным покрытием. Щетки движка демпфируются для устойчивости к вибрациям. Сопротивление автомоби­льных непроволочных потенциометрических датчиков положения лежит в преде­лах 50...20000 Ом, с погрешностью 10...20%. Потенциометры используются в ре­жиме делителя напряжения, погрешность их номинала не имеет большого значе­ния. Линейность и разрешающая способность высокие.

При измерении линейных перемещений движок может перемешаться в преде­лах 10 мм ...З м, при измерении угло­вых — до 355 °.

Потенциометрические датчики зачи­тываются напряжением 5 В от стабили­затора в ЭБУ. Это же напряжение пода­ется на АЦП и компараторы, что делает систему «датчик — АЦП» нечувствите­льной к вариациям питающего и опор­ного напряжений.

Для оптимальной работы потенциометрических датчиков в микроэлект­ронных схемах ток через щетки движка ограничивается величиной порядка 0,1 мкА.

Потенциометры с пластиковой до­рожкой, покрытой резистивным слоем, выдерживают более 10⁷ оборотов для датчиков угловых перемещений и 107 ходов «вперед — назад» для датчиков линейных перемещений.

Хорошими примерами использова­ния резистивных потенциометрических преобразователей на автомобиле явля­ются датчики положения дроссельной заслонки и высоты кузова.

Датчик положения дроссельной за­слонки — ДПДЗ (рис. А.22) установлен сбоку дроссельного патрубка на оси дроссельной заслонкой. Он представляет собой резистор потенциометрического типа, один из выводов которого соединен с опорным напряжением (5 В) конт­роллера, а второй с массой контроллера.

Рисунок А.22 – Датчик положения дроссельной заслонки

Третий вывод соединяет подвижный кон­такт ДПДЗ с измерительным входом контроллера, что позволяет контроллеру определять напряжение выходного сигнала ДПДЗ.

Данные о положении дроссельной за­слонки необходимы для расчета длительно­сти импульсов управления форсунками. При повороте дроссельной заслонки (движением педали акселератора) изменяется напряже­ние на подвижном контакте ДПДЗ. При за­крытом положении дроссельной заслонки выходной сигнал ДПДЗ ниже 0,7 В. При от­крытии дроссельной заслонки выходной сиг­нал соответственно возрастает. Полностью открытой заслонке соответствует выходное напряжение не менее 4 В. Контролируя вы­ходное напряжение сигнала ДПДЗ, контроллер определяет текущее положение дроссель­ной заслонки (задаваемое водителем).