في العقود الأخيرة، تم استبدال عدادات السرعة الميكانيكية للسيارات بأنظمة قياس السرعة الإلكترونية، حيث تلعب أجهزة استشعار السرعة دورًا مهمًا.كل شيء عن أجهزة استشعار السرعة الحديثة وأنواعها وتصميمها وتشغيلها، بالإضافة إلى اختيارها الصحيح واستبدالها - اقرأ في هذه المقالة.
ما هو جهاز استشعار السرعة
يعد مستشعر السرعة (مستشعر سرعة السيارة، DSA) عنصرًا حساسًا في نظام قياس سرعة السيارة الإلكتروني؛جهاز استشعار الاتصال أو عدم الاتصال الذي يقيس السرعة الزاوية للعمود في علبة التروس أو في علبة تروس محور القيادة وينقل نتائج القياس إلى وحدة التحكم في سرعة السيارة أو عداد السرعة.
يرجى ملاحظة: تتناول المقالة DSA فقط لقياس سرعة السيارة.حول أجهزة استشعار سرعة العجلة التي تعمل كجزء من أنظمة السلامة النشطة (ABS وغيرها)، الموضحة في مقالات أخرى على موقعنا.
يمكن أن تكون أجهزة استشعار السرعة جزءًا من الأنظمة المختلفة للمركبة الحديثة:
● عداد السرعة - لقياس وإظهار السرعة الحالية للحركة والمسافة المقطوعة (باستخدام عداد المسافات)؛
● الحقن والإشعال وأنظمة المحرك الأخرى - لتصحيح أوضاع تشغيل وحدة الطاقة، حسب سرعة السيارة وتغيراتها (أثناء التسارع والفرملة)؛
● أنظمة أمان وإنذار نشطة - لتصحيح سرعة السيارة ومسارها في أوضاع مختلفة، والتحذير من المواقف الخطرة المحتملة، وما إلى ذلك؛
● في بعض السيارات - أنظمة التوجيه والراحة.
يتم تثبيت DSA، مثل محرك الكابل التقليدي لمقياس السرعة، على علبة التروس أو علبة النقل أو علبة تروس محور القيادة، لتتبع السرعة الزاوية للعمود الثانوي أو المتوسط.يتم إرسال المعلومات الواردة من المستشعر على شكل إشارات كهربائية إلى وحدة التحكم في السرعة أو مباشرة إلى عداد السرعة.تعتمد خصائص الإشارات المولدة وطرق توصيل/دمج أجهزة الاستشعار مع إلكترونيات السيارة على أنواعها وتصميمها ومبدأ عملها.وهذا يحتاج إلى وصف بمزيد من التفصيل.
وظائف وأنواع وتصميم ومبدأ تشغيل أجهزة استشعار السرعة
تقوم مستشعرات السرعة، بغض النظر عن نوعها وتصميمها، بتوليد إشارات يمكن إرسالها إما مباشرة إلى عداد السرعة أو إلى وحدة التحكم في المحرك ووحدات التحكم الإلكترونية المرتبطة بها.في الحالة الأولى، يتم استخدام المستشعر فقط لتحديد سرعة السيارة بصريًا.وفي الحالة الثانية، يتم استخدام البيانات بواسطة إلكترونيات السيارات للتحكم في المحرك والأنظمة الأخرى، ويتم تغذية الإشارة إلى عداد السرعة من وحدة التحكم.في المركبات الحديثة، يتم استخدام الطريقة الثانية للاتصال بشكل متزايد.
يعد قياس السرعة باستخدام DSA أمرًا بسيطًا للغاية.يقوم المستشعر بإنشاء إشارة نبضية (عادةً ما تكون مستطيلة الشكل)، حيث يعتمد معدل تكرار النبضة على سرعة دوران العمود، وبالتالي على سرعة السيارة.تنتج معظم أجهزة الاستشعار الحديثة من 2000 إلى 25000 نبضة لكل كيلومتر، ولكن المعيار الأكثر استخدامًا هو 6000 نبضة لكل كيلومتر (لأجهزة استشعار التلامس - 6 نبضات لكل دورة من الدوار).وبالتالي، يتم تقليل قياس السرعة إلى حساب جهاز التحكم لمعدل تكرار النبضات القادمة من DSA لكل وحدة زمنية، وترجمة هذه القيمة إلى كم/ساعة مفهومة بالنسبة لنا.
تنقسم أجهزة استشعار السرعة إلى مجموعتين كبيرتين:
● مدفوعة مباشرة عن طريق العمود، أو الاتصال؛
● تماس.
تركيب مستشعر سرعة الاتصال في علبة التروس
تتضمن المجموعة الأولى أجهزة استشعار يتم من خلالها نقل عزم الدوران من عمود علبة التروس أو المحور أو علبة النقل عن طريق ترس القيادة وكابل فولاذي مرن (أو عمود صلب قصير).يوفر المستشعر جهازًا يقرأ الدوران الزاوي للعمود ويحوله إلى نبضات كهربائية.تُستخدم أجهزة الاستشعار من هذا النوع على نطاق واسع، حيث يمكن تركيبها بدلاً من محرك عداد السرعة الميكانيكي (مما يسمح لك بترقية المركبات القديمة دون أي تكلفة إضافية) كما أنها موثوقة للغاية.
الاتصال الهاتفي الرئيسي لمستشعر السرعة غير المتصل
تتضمن المجموعة الثانية أجهزة استشعار ليس لها اتصال مباشر بالعمود الدوار.لقياس سرعة هذه المستشعرات، يتم تثبيت جهاز مساعد على العمود - قرص رئيسي أو دوار.أصبحت الأجهزة غير التلامسية شائعة بشكل متزايد، حيث يتم تثبيتها على العديد من الموديلات الحالية للسيارات المحلية.
تعمل جميع أجهزة الاستشعار على مبادئ فيزيائية مختلفة.في أجهزة الاتصال، غالبًا ما يتم استخدام تأثير Hall وتأثير المقاومة المغناطيسية (MRE)، وكذلك optocouplers (الأزواج الإلكترونية الضوئية).في قلب أجهزة الاستشعار غير المتصلة، يتم استخدام تأثير القاعة على نطاق واسع، وأقل بكثير في كثير من الأحيان التوعية بمخاطر الألغام.تم وصف تصميم ومبدأ تشغيل كل نوع من أجهزة الاستشعار أدناه.
أجهزة الاستشعار الاتصال على أساس تأثير هول
تعتمد المستشعرات من هذا النوع على تأثير هول: إذا تم وضع موصل مسطح، من خلال جانبين متقابلين يتم تمرير تيار مباشر، في مجال مغناطيسي، فإن الجهد الكهربائي ينشأ على الجانبين المتقابلين الآخرين.يوجد في قلب DSA شريحة Hall، والتي يتم فيها دمج رقاقة (عادةً ما تكون مصنوعة من السبائك الدائمة) ودائرة مكبر للصوت.في أجهزة الاستشعار، تظل الدائرة الدقيقة والمغناطيس ثابتين، ويتم التغيير في المجال المغناطيسي بسبب "ستارة" دوارة - حلقة بها فتحات.يتم توصيل الحلقة بكابل محرك أو عمود، حيث تتلقى الدوران.يتم إرسال إشارة الخرج من DSA إلى عداد السرعة أو وحدة التحكم من خلال موصل قياسي، يتم من خلاله إمداد شريحة Hall بالطاقة.
أجهزة استشعار عدم الاتصال على أساس تأثير هول
يعتمد DSA غير المتصل على نفس التأثير، ولكن لا توجد أجزاء متحركة فيه - بدلاً من ذلك، يوجد قرص دوار أو قرص نبضي بأقسام ممغنطة على عمود الوحدة (علبة التروس، علبة تروس المحور).توجد فجوة صغيرة بين الجزء الحساس من المستشعر (مع شريحة Hall) والدوار، وعندما يدور الدوار، يتم إنشاء إشارة نبضية في الدائرة الدقيقة، والتي يتم إرسالها إلى وحدة التحكم من خلال موصل قياسي.
مخطط تشغيل مستشعر سرعة عدم الاتصال
أجهزة الاستشعار الاتصال على أساس تأثير المقاومة المغناطيسية
تصميم مستشعر السرعة مع عنصر المقاومة المغناطيسية
يعتمد هذا النوع من DSA على تأثير المقاومة المغناطيسية - خاصية بعض المواد لتغيير مقاومتها الكهربائية عند وضعها في مجال مغناطيسي.تشبه هذه المستشعرات مستشعرات هول، ولكنها تستخدم شرائح تحتوي على عنصر مقاومة مغناطيسية متكامل (MRE) يعتمد على مواد شبه موصلة.في أغلب الأحيان، تحتوي هذه المستشعرات على محرك مباشر، ويتم التغيير في المجال المغناطيسي عن طريق تدوير المغناطيس الحلقي متعدد الأقطاب، ويتم توفير الإشارة المولدة إلى وحدة التحكم من خلال موصل قياسي (يتم من خلاله تزويد الدائرة الدقيقة بالطاقة يتم توفير التوعية بمخاطر الألغام).
أجهزة استشعار الاتصال الضوئية
تعد DSAs هذه هي الأبسط في التصميم، ولكنها أقل حساسية وأكثر قصورًا ذاتيًا من تلك الموصوفة أعلاه.يعتمد المستشعر على optocoupler - مصباح LED وترانزستور ضوئي، يوجد بينهما قرص به فتحات متصلة بعمود القيادة.عندما يدور القرص، ينقطع التدفق الضوئي بين مؤشر LED والترانزستور الضوئي بشكل دوري، ويتم تضخيم هذه المقاطعات وإرسالها إلى وحدة التحكم في شكل إشارة نبضية.
تصميم مستشعر السرعة الإلكتروني
كيفية اختيار واستبدال مستشعر السرعة المناسب
يمكن أن يكون مستشعر السرعة الخاطئ في مركبة حديثة مصدرًا لمشاكل مختلفة - بدءًا من فقدان البيانات المتعلقة بسرعة الحركة والمسافة المقطوعة (يتوقف عداد السرعة وعداد المسافات عن العمل)، إلى تعطل وحدة الطاقة (تباطؤ غير مستقر، زيادة استهلاك الوقود وفقدان الطاقة) ونظام التوجيه المعزز والأمن.لذلك، إذا تعطل DSA، فيجب استبداله في أسرع وقت ممكن.
للاستبدال، يجب أن تأخذ فقط المستشعر الذي كان موجودًا في السيارة سابقًا، أو تستخدم أجهزة من تلك التي أوصت بها شركة تصنيع السيارات.في بعض الحالات، من الممكن تحديد DSA "غير أصلي"، ولكن في أغلب الأحيان يكون هذا مستحيلًا - إما أن المستشعر لا يقع في مكانه، أو يعطي قراءات غير صحيحة أثناء التثبيت.ولذلك، ينبغي اللجوء إلى تجارب اختيار النفاذية الديناميكية (DSA) فقط في الحالات القصوى.
يتم استبدال المستشعر وفقًا للتعليمات الخاصة بهذه السيارة المعينة (أو علبة التروس أو المحور أو علبة النقل).عادةً ما تحتوي DSAs ذات محرك الأقراص المباشر على خيط تسليم المفتاح ومسدس (ولكن ليس دائمًا - تحتوي بعض المنتجات على حلقة ذات تمويج عرضي) ، لذا فإن استبدالها يؤدي إلى إيقاف تشغيل الجهاز القديم وتثبيت جهاز جديد.عادةً ما يتم ربط أجهزة استشعار عدم الاتصال بمسمار واحد أو اثنين (مسامير) ملولبة من خلال فتحة في الحافة.في جميع الحالات، يجب تنفيذ جميع الأعمال مع إزالة الطرف من البطارية، وقبل تفكيك المستشعر، من الضروري فصل الموصل الكهربائي، وقبل تركيب موصل جديد، قم بتنظيف مكان تركيبه.
يعد استبدال دوار أجهزة استشعار عدم الاتصال أكثر صعوبة - لذلك من الضروري تفكيك الوحدة جزئيًا (الصندوق والجسر)، ثم إجراء أعمال الإصلاح وفقًا للتعليمات.
مع الاختيار الصحيح واستبدال مستشعر السرعة، يبدأ عداد السرعة وأنظمة السيارة المختلفة (بما في ذلك المحرك) في العمل على الفور.في المستقبل، سيضمن DSA التشغيل الآمن والمريح للمركبة.
وقت النشر: 12 يوليو 2023