Измерительные устройства контрольных и аварийных систем автомобиля

Измерение скорости и длины пути движения автомобиля

Измерение скорости движения автомобиля производится спидометрами. Они также дают первичную информацию для определения пройденного пути автомобиля. Приборы измерения пройденного пути называются одометрами.

Спидометры бывают электромеханического и электронного типов. Спидометр электромеханического типа соединяется с ведомым валом коробки передач через редуктор. Передаточное число редуктора выбирают в зависимости от передаточного числа главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля. Редуктор соединяется со спидометром либо механическим путем с помощью гибкого вала, либо электрическим с помощью промежуточного преобразователя.

Спидометр с приводом от гибкого вала показан на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема спидометра с приводом от гибкого вала: 1 — входной валик. 2 — магнит, 3 — картушка. 4 — ось. 5 — спиральная пружина,.

6 — червячная передача, 7 — счетный узел одометра

Входной валик соединен с постоянным магнитом. Магнит с некоторым зазором охватывает металлический колпак, называемый картушкой. Картушка находится на оси спидометра, с другой стороны которой закреплена стрелка. Снаружи картушка закрыта экраном из магнитомягкого материала, который концентрирует магнитное поле магнита в зоне картушки. Со стороны стрелки к оси прикреплена спиральная пружина.

При движении автомобиля от гибкого вала приводится во вращение входной валик с магнитом. При этом магнитный поток наводит в картушке вихревые токи, вызывающие образование магнитного поля картушки. Магнитные поля магнита и картушки взаимодействуют между собой таким образом, что на картушку действует крутящий момент, направление которого противоположно моменту, создаваемому пружиной. В результате картушка вместе с осью и стрелкой повернется на угол, при котором момент сил упругости пружины равен крутящему моменту магнитных сил, действующему на картушку. Крутящий момент картушки пропорционален скорости вращения магнита, и следовательно, скорости движения автомобиля. Угол поворота картушки и стрелки с увеличением скорости движения автомобиля возрастает.

Валик большинства спидометров снабжен смазывающим каналом. Привод счетного узла осуществляется от входного валика посредством понижающей червячной передачи. Счетный узел подсчитывает пробег автомобиля. Подсчет может осуществляться с помощью электронной системы, обеспечивающей работу шагового электродвигателя, который вращает указатели счетчиков пройденного пути. Счетчики показывают общий и суточный пробег. Показания суточного счетчика сбрасываются нажатием кнопки.

Пример расположения счетчиков пробега автомобиля в комбинации со спидометром приведен на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Пример расположения счетчиков пробега на приборной панели

Счетчик общего пробега расположен над осью стрелки спидометра в центре приборной панели и имеет шесть разрядов в километрах. Счетчик суточного пробега находится под осью стрелки спидометра и имеет три разряда в километрах и один разряд в сотнях метров.

Спидометры с электроприводом имеют аналогичные спидометрам с механическим приводом магнитоиндукционный и счетный узлы. Электропривод спидометра состоит из датчика, который устанавливается на коробке передач электродвигателя, вращающего приводной валик магнитоиндукционного узла указателя и устройства электронного управления электродвигателем. Электродвигатель и устройство управления смонтированы в одном корпусе с магнитоиндукционным узлом. Целью работы электропривода является дистанционная передача вращения ротора датчика во вращение ротора указателя с помощью электромагнитных взаимодействий.

Ротор датчика в виде постоянного четырехполюсного магнита приводится в движение от ведомого вала коробки передач и генерирует трехфазный переменный ток. При вращении ротора в каждой фазе статора вырабатывается переменная синусоидальная ЭДС, частота которой пропорциональна скорости движения автомобиля. Магнитное поле статора электродвигателя, создаваемое его обмотками, будет вращаться с частотой вращения ротора датчика. Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на постоянный магнит ротора указателя, приводит его во вращение с той же частотой.

В датчиках электронных спидометров используется эффект Холла. Этот эффект состоит в том, что если к пластине из металла или полупроводника приложено напряжение питания и ее пронизывает под прямым углом магнитное поле, обладающее индукцией В, то возникает напряжение Холла U, перпендикулярное направлению тока / от источника питания и направлению магнитного поля (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Эффект Холла

Напряжение Холла равно.

где к — постоянная Холла, h — толщина полупроводника.

Из этого выражения следует, что величина напряжения Холла пропорциональна магнитной индукции. Если магнитное поле изменять с частотой, пропорциональной скорости движения автомобиля, то и частота изменения выходного напряжения Холла также будет пропорциональна скорости автомобиля. На практике магнитное поле создается неподвижным магнитом, а его изменение — специальным вращающимся экраном с прорезями (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Схема работы датчика спидометра: I — датчик Холла,.

2 — экран с прорезями, 3 — магнит

При вращении экрана его сегменты и прорези между ними поочередно проходят между магнитом и датчиком Холла. Когда между магнитом и датчиком Холла проходит сегмент экрана, магнитное поле перекрывается и на выходе датчика — минимальное напряжение U_MU" (рис. 2.5). При прохождении между магнитом и датчиком Холла прорези экрана на датчик поступает максимальный магнитный поток, и на выходе напряжение становится максимальным U_MUKC.

Рис. 2.5. Выходной сигнал датчика

Таким образом, период Т следования импульсов датчика Холла обратно пропорционален скорости автомобиля, т. е. чем выше скорость автомобиля, тем чаще следуют импульсы.