Датчики в автомобиле и Бортовой компьютер как работают

Компьютер автомобиля содержит память, регуляторы напряжения, микропроцессоры и драйверы вывода.

Введение в компьютерную систему

У современных транспортных средств есть компьютеры, чтобы контролировать или управлять почти каждой системой на транспортном средстве. Многие из компьютерных систем обмениваются информацией от общих датчиков. Компьютеры связаны через канал передачи данных, называемый мультиплексированием. Некоторые из компьютеров работают вместе, чтобы контролировать различные аспекты транспортного средства. Автоматический контроль тяги является частью антиблокировочной тормозной системы, но, если система распознает вращение колеса, она может связаться с компьютером двигателя, чтобы уменьшить мощность двигателя, и может задействовать тормоз на вращающемся колесе. Он может обрабатывать эту информацию и принимать решения от 5 до 100 раз в секунду в зависимости от системы.

Что такое датчик — это устройство обладающее элементами чувствительности и измерения к какому либо фактору воздействия: тепло, свет, движение и иные, это позволяет использовать такие устройства практически во всех сферах деятельности человека, яркий тому пример распространенный и известный каждому датчик движения.

Компьютерная система двигателя, называемая модулем управления двигателем (ECM) или модулем управления трансмиссией (PCM), использует различные входные датчики и переключатели для получения информации. Процессор в ECM использует информацию для принятия решений. Компьютер управляет выходами, такими как инжекторы, вентиляторы, соленоиды и реле для управления различными компонентами.

Если информация, поступающая на компьютер, неверна, система будет работать со сбоями и работать неправильно.

Автомобильные Компьютеры

Компьютер автомобиля — это устройство обработки и управления, которое имеет различные уровни сложности в зависимости от системы, которую он отслеживает или управляет. Компьютеры содержат множество компонентов внутри печально известного «черного ящика». В компьютер также встроена система самопроверки для контроля за функционированием системы, и он будет устанавливать и хранить коды неисправностей или неисправностей. Компьютер может иметь много имен в зависимости от производителя и того, что он контролирует. Компьютер двигателя может упоминаться как; Модуль управления двигателем (ECM), модуль управления силовой передачей (PCM), узел управления двигателем (ECA), модуль управления двигателем (MCM), модуль управления кузовным оборудованием (BCM) или электронный блок управления (ECU). Основными разделами компьютера являются процессор, память, регуляторы напряжения, аналого-цифровые преобразователи, формирователи сигналов и драйверы вывода.

Память компьютера автомобиля

Память делится на категории, которые отражают, насколько изменчива или стираема память. Это также связано с тем, насколько важна информация и нужно ли ее менять.

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство)— это память, которую нельзя изменить и которая не теряется при отключении аккумулятора. Именно здесь содержится основная операционная система и другая важная информация.
• PROM (программируемая постоянная память)— это память, которая была установлена ​​на заводе и не может быть изменена. PROM раньше был сменным чипом, который нужно было заменить, если нужно было внести изменения. Компания Caterpillar назвала его «Модуль личности», в котором содержалась конкретная информация о двигателе и транспортном средстве.
• E-PROM (стираемое PROM)имеет ту же информацию, что и PROM, но может быть изменено один или два раза.
• EE-PROM (электронно стираемое PROM)имеет ту же информацию, что и PROM, но может изменяться снова и снова. Большинство транспортных средств сегодня используют EE-PROM, потому что его можно перепрограммировать бесконечное количество раз.
• RAM (Random Access Memory)— это блокнот компьютера, и эта информация постоянно меняется. Многие транспортные средства сегодня имеют возможность «учиться» стилям вождения, минимумам / максимумам датчиков и скорости холостого хода. Эта информация сохраняется до тех пор, пока компьютер не отключится или батареи не будут отсоединены. После потери энергии эта информация может быть потеряна. В некоторых случаях транспортное средство может двигаться или сдвигать «не так» до тех пор, пока оно не «переучивается». KAM (Keep-Alive Memory) — еще одна форма энергозависимой памяти.

Регуляторы напряжения

Компьютер работает под более низким напряжением, чем остальная часть автомобиля. Ранее в этой статье мы говорили о 5-вольтовом VREF. Это 5-вольтовое опорное напряжение отправляется многими из датчиков. Это напряжение должно быть очень точным и стабильным; в противном случае показания не будут точными. Некоторые производители допускают отклонение 0,2 В; некоторые только 0,04 Вольт отклонения от эталонного значения. Если по какой-либо причине регуляторы напряжения неисправны, у вас могут быть коды неисправностей для нескольких датчиков из-за отключения напряжения датчика.

Преобразователи A в D: аналого-цифровые преобразователи

Преобразователь A в D преобразует постоянное напряжение в цифровые числа (импульсы) или переменное напряжение в цифровой сигнал постоянного тока. Компьютеры по сути являются цифровыми DC и больше ничего не понимают. Преобразователь A в D подобен переводчику, который переводит сигналы, которые компьютер не может понять, во что-то, что он может использовать. Компьютер фактически работает с двоичным кодом, который имеет значение «0» и «1» или включен / выключен. Цифровой сигнал гораздо проще перевести, чем аналоговый. Некоторые сигналы имеют слабое напряжение и, возможно, также должны быть усилены.

Драйверы вывода

Выходные драйверы — это транзисторы, используемые для управления питанием или заземлением (обычно заземлением); соленоид инжектора, соленоид клапана модулятора, реле переменного тока, соленоид вентилятора, реле впускного нагревателя, реле стартера, соленоиды рециркуляции отработавших газов — вот лишь несколько вещей, которыми может управлять компьютер. Транзистор похож на твердотельное реле без движущихся частей. Некоторые компьютеры имеют отдельный модуль драйвера. Поскольку эти выходные устройства генерируют наибольшее количество тепла в компьютере, многие компьютеры используют ребристую конструкцию или охлаждающую пластину для отвода тепла.

Совет по обслуживанию. Выходные драйверы очень чувствительны к перегрузкам по току (сила тока) и могут быть легко сожжены кем-то с помощью перемычки или неправильной процедуры тестирования. Если у вас плохой код неисправности драйвера форсунки № 5, возможно, сгорел драйвер форсунки № 5. Проверьте сопротивление в соленоиде форсунки № 5. Низкое сопротивление или короткое замыкание могут привести к увеличению силы тока и повреждению привода форсунки.

Работа компьютерной системы в машине

Компьютерные системы делятся на три зоны: ввод, обработка и вывод. Вход в компьютер вращается вокруг датчиков и переключателей. Обработка выполняется внутри компьютера. Выходами являются такие устройства, как соленоиды, инжекторы, клапаны регулирования давления, реле и световые индикаторы.

Большинство датчиков изменяют сигнал напряжения, обычно сигнал 5 В, на напряжение от 0 до 5 Вольт. Затем напряжение интерпретируется компьютером как температура, давление или положение. Некоторые из них посылают аналоговое напряжение на компьютер, что означает, что оно является постоянным или изменяющимся напряжением, а другие датчики посылают цифровой сигнал постоянного тока, который представляет собой сигнал включения / выключения или высокий низкий уровень. Когда технический специалист подключит диагностический прибор или компьютер к системе, он будет считывать температуру в градусах, давление в PSI и позиции в процентах. Компьютер перевел эти показания для нас. Компьютер вставляет информацию о датчике вместе с другой информацией в алгоритм и предлагает ответ, что делать дальше для работы с системой.

Компьютер представляет собой набор компонентов, таких как память, процессоры, аналого-цифровые преобразователи, регуляторы напряжения, печатные платы и транзисторы, почти такие же, как домашний компьютер. Автомобильные компьютеры должны выдерживать гораздо больше переменных температур, вибраций и окружающей среды. При этом компьютеры, работающие на наших автомобилях, очень надежны.

Когда компьютер принимает решение на основании предоставленной информации, он будет управлять такими устройствами, как соленоиды, реле, двигатели и световые индикаторы. Многие из схем выходного устройства управляются на стороне заземления схемы. Поскольку большинство компьютерных цепей являются цепями с низкой силой тока, компьютер может использовать реле для управления цепью с более высокой силой тока.

Пример . Катушка сцепления переменного тока представляет собой электромагнит большой силы тока (10 А). Сцепление переменного тока включается или выключается компьютером. Компьютер контролирует путь заземления для катушки реле переменного тока (контакты 85 и 86), которая имеет малую силу тока (0,15 А). Магнетизм, генерируемый катушкой реле, замыкает контакт NO (от 30 до 87) в реле и соединяет ток с большой силой тока с катушкой переменного тока. Это позволяет компьютеру управлять устройством с высокой силой тока с помощью цепи управления с низкой силой тока.

Когда компьютер обнаруживает проблему, он включает индикаторную лампу неисправности или MIL. Когда это произойдет, он сохранит код неисправности для технического персонала. Проблема в цепи обычно имеет одну из трех причин; компьютер (очень редко), компонент (40% или лучше) и проводка (40% или лучше). Это означает, что большую часть времени проблема будет в компонентах или проводке.

Датчик температуры автомобиля

Измеритель температуры используют термочувствительный резистор (термистор) для преобразования напряжения в температуру.

Датчик температуры также называется термистором. Резистор внутри чувствителен к температуре. При изменении температуры вокруг резистора значение сопротивления изменяется. Есть два типа термисторов, используемых в транспортных средствах; Отрицательный температурный коэффициент или NTC, который является наиболее распространенным, и положительный температурный коэффициент или PTC, который редко используется в транспортных средствах.

• Термисторы NTCувеличивают сопротивление при понижении температуры и уменьшают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление и температура идут в противоположных направлениях.
• Терморезисторы с положительнымтемпературным коэффициентом увеличивают сопротивление при повышении температуры и уменьшают сопротивление при понижении температуры. Сопротивление и температура идут в одном направлении.
• Компьютер передает напряжение 5 В на датчик и контролирует напряжение.
• Измеритель имеет два идущих к нему провода: 5-вольтный и заземляющий.
• Он имеет два контакта, которые подключаются к резистору в датчике.
• Для правильного считывания цепь должна быть полной. Если есть проблема с 5-вольтовым или заземляющим проводом, датчик не может быть считан правильно. Это обычно дает показание температуры около -36 ° F. Это мертвая раздача, цепь датчика разомкнута.
• Он должен подвергаться воздействию температуры воздуха или жидкости, которую он измеряет.
• Термисторы NTC используются, помимо прочего, для показаний температуры:
  • Температура охлаждающей жидкости двигателя или ECT
  • Измеритель температуры окружающего воздуха или AAT
  • Температура воздуха в коллекторе или МАТ
  • Температура трансмиссионного масла или ТОТ
  • Температура ведущего моста
  • Температура топлива или FTS

Потенциометры

Наиболее распространенным потенциометром является датчик положения дроссельной заслонки, расположенный на корпусе дроссельной заслонки или педали газа.

потенциометры

Потенциометры являются датчиками положения. Самым популярным потенциометром является измеритель положения дроссельной заслонки на педали акселератора. В этом разделе в качестве примера мы будем использовать датчик положения дроссельной заслонки (TPS), также называемый датчиком положения педали акселератора или электронным блоком педали, поскольку он является наиболее распространенным.

Примечание. На многих газовых двигателях TPS расположен на корпусе дроссельной заслонки двигателя. С электронными дросселями или электронными дизельными двигателями TPS расположен на педали газа.

• TPS использует трехпроводное соединение.
  1. 5 вольт опорного напряжения или VREF посылается к датчику с компьютера.
  2. Цепь заземления либо заземляет корпус, либо заземляет обратно через компьютер.
  3. Сигнальный провод — это переменное напряжение от 0 до 5 Вольт
• VREF 5 Вольт является источником напряжения для датчика. Эти 5 Вольт могут быть разделены другими измерителями. Это означает, что проблема с этой схемой может повлиять на несколько датчиков.
• Цепь заземления замыкает цепь 5 Вольт через резистор на землю. Земля также может быть разделена с другими датчиками.
• Сигнальный провод похож на вольтметр, делающий падение напряжения на резисторе. На холостом ходу или педали в отпущенном положении напряжение является показанием низкого напряжения, обычно от 0,5 до 1,0 Вольт.
• При широко открытом дросселе или WOT напряжение высокое, от 4,5 до 4,8 Вольт.
• TPS обычно устанавливает код неисправности, если напряжение сигнального провода составляет 0 или 5 Вольт. Сигнал никогда не должен достигать этих крайностей.

Когда педаль нажата, напряжение возрастает с минимума примерно на 0,5 В до примерно 4,8 Вольт. Ранние сенсоры TPS были настраиваемыми, а позже сенсоры TPS компьютер «учил» минимальное и максимальное напряжения. С помощью диагностического прибора или ПК это обычно составляет от 0 до 100% положения дроссельной заслонки.

Датчики давления автомобиля

Измеритель давления изменяют давление на напряжение. Давление масла, топлива, воздуха, форсированного, атмосферного и переменного тока обычно измеряется датчиками давления.

Датчики давления

Измеритель давления называются переменными или пьезорезистивными датчиками. Они используются для измерения различных нагрузок на транспортные средства. Некоторое давление может измерять этот тип датчика, атмосферное давление (BARO или барометрическое давление), давление или вакуум во впускном коллекторе, абсолютное давление в коллекторе (MAP) или давление наддува (BPS), давление масла (OPS), давление топлива, давление в системе переменного тока и давление масла в коробке передач.

Проводка датчика давления

Измеритель давления представляют собой трехпроводный датчик, который настроен аналогично TPS.

Он давления использует трехпроводное соединение.

1. 5 вольт опорного напряжения или VREF посылается к датчику с компьютера.
2. Цепь заземления либо заземляет корпус, либо заземляет обратно через компьютер.
3. Сигнальный провод — это переменное напряжение от 0 до 5 Вольт, когда давление изменяет сопротивление датчика и его сигнальное напряжение.

VREF 5 Вольт является источником напряжения для измерителя. Эти 5 Вольт могут быть разделены другими датчиками. Это означает, что проблема с этой схемой может повлиять на несколько датчиков.

Цепь заземления замыкает цепь 5 Вольт через резистор на землю. Земля также может быть разделена с другими датчиками.

Сигнальный провод отправит сигнал обратно на компьютер в диапазоне от 0,5 до 4,8 В в зависимости от давления, которое он почувствовал.

Наиболее популярны два типа датчиков давления:

1. В датчике с переменной емкостью используется керамический диск, который при приложении давления перемещается ближе или дальше от стального диска. Это изменяет значение емкости и изменяет напряжение сигнала обратно на компьютер.
2. Датчик пьезорезистивного типа также называют мостом Уитстона. Он использует кремниевый чип, который изгибает и изменяет значение сопротивления, чтобы вернуть сигнал на компьютер.

Компьютер изменяет этот сигнал напряжения на показание давления.

Датчики с постоянными магнитами в авто

Измеритель с постоянными магнитами производят переменное напряжение.

Насечки на тональном кольце или рефлекторе создают и разрушают магнитное поле, когда они проходят мимо.

Датчики скорости и положения

Есть много областей транспортного средства, где скорость вращения должна быть измерена. На электронных двигателях скорость и положение двигателя важны для выбора времени впрыска топлива. Некоторые из датчиков скорости:

• скорость колеса (WSS),
• скорость автомобиля (VSS),
• входная скорость передачи (TIS),
• выходная скорость передачи (TOS),
• Скорость и положение коленчатого вала (CKT)
• и скорость и положение распределительного вала (CMP).

Два типа датчиков скорости и положения, используемых в современных автомобилях; генератор с постоянными магнитами и датчик эффекта Холла. Генератор с постоянными магнитами или генератор индукционных импульсов широко используется для измерителей скорости транспортного средства, датчиков скорости вращения колес, датчиков скорости передачи и датчиков частоты вращения коленчатого вала. Датчик Холла используется в качестве точного измерителя скорости и положения коленчатого вала и положения и скорости коленчатого вала.

Работа генераторов с постоянными магнитами

В генераторах с постоянными магнитами используется постоянный магнит, окруженный тонкой катушкой провода. Кольцо звукового сигнала или колесо рефлектора имеет приподнятый край, за которым следует небольшое пространство. Магнит находится очень близко к кольцу. Когда кольцо вращается мимо магнита, приподнятый край создает магнитное поле вокруг магнита. Поскольку кольцо продолжает вращаться, низкое пространство приходит от магнита. Это ослабляет магнитное поле, и оно падает через катушку провода, генерируя низкий переменный ток. По мере ускорения кольца импульсы становятся сильнее, чаще и производят больше тока. Для большинства применений верхние и нижние пространства равномерно распределены по кольцу. Если датчик используется для определения частоты вращения и положения двигателя, то нечетная отметка будет идентифицировать это положение для компьютера, изменяя сигнал каждый раз, когда нечетная отметка поворачивается мимо измерителя. Зазор между датчиком и кольцом имеет решающее значение. Слишком большой клиренс, и сигнал будет слабым или потерянным. Слишком близко, и датчик может быть поврежден.

Работа датчика Холла

Датчик Холла — это цифровой измеритель постоянного тока. Это означает, что он создает сигнал высокого низкого уровня, который представляет собой прямоугольную волну, а не аналоговый сигнал. Он также выдает сигнал постоянного напряжения. Этот тип датчика требует три провода для работы. Эффект Холла — это вращение тонового колеса или импульсного колеса, которое содержит сплошную часть или лопасть и окно. Поскольку колесо вращается попеременно между окном и лопастью, датчик посылает цифровой сигнал включения / выключения. Странная форма окна позволяет компьютеру подобрать место на тональном колесе для положения двигателя. Этот тип датчика чаще всего используется для датчиков положения распределительного вала и коленчатого вала. Поскольку этот сигнал имеет более высокое напряжение и цифровой сигнал, сигнал на компьютер является более точным и более надежным. Зазор между тональным колесом и датчиком чрезвычайно важен.

Три провода, необходимые для работы датчика Холла:

1. Питание может быть от 5 до 12 вольт в зависимости от производителя. Проверьте технические характеристики.
2. Провод заземления может заземлять компьютер или делить заземление с другими датчиками.
3. Сигнальный провод имеет сигнал включения / выключения или высокого / низкого напряжения от нуля до напряжения источника.

Сервисный совет: некоторые измерители эффекта Холла на самом деле представляют собой два датчика в одном. Обычно это 4-х, 5-ти или 6-ти проводный датчик.

Датчик Холла

Он производит цифровой сигнал включения / выключения постоянного тока.

Устройства вывода

Из всей проводки, идущей к ECM двигателя (от 150 до 180 проводов), только около 10% используется для приводов. Остальная часть проводки — это питание, заземление, проводка переключателя и датчика. При использовании компьютера с двигателем выходные данные, как правило, будут:

• Соленоиды топливных форсунок
• Вентиляторные соленоиды
• Соленоиды тормозного тормоза
• Электромагниты контроля выбросов
• Управление стартером
• Управление турбокомпрессором

В компьютерах ABS / ATC выходами обычно являются два управляющих соленоида на клапан модулятора и соленоид с автоматическим контролем тяги.

Как вам статья?