28Ноя

Датчики автомобиля и их функции: 10 главных датчиков в автомобиле

Содержание

10 главных датчиков в автомобиле

Современный автомобиль состоит из множества механических, электромеханических и электронных компонентов. Оптимальная работа двигателя должна обеспечиваться независимо от внешних условий. При изменении внешних факторов, работа узлов и компонентов должна адаптироваться под них. Датчики автомобиля служат своеобразным следящим устройством за работой автомобиля. Рассмотрим основные датчики:

Запишитесь в автосервис и получите квалифицированную помощь специалистов.

1. Датчик температуры в автомобиле — неисправности

Принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости основан на изменении входного сопротивления при изменении температуры диагностируемой среды.

Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен на головке блока цилиндров. При неисправном датчике на панели приборов загорается лампочка перегрева ОЖ.

Исправность сенсора определяют по изменению сопротивления между его клеммами в зависимости от степени
нагрева.

2. Датчик коленчатого вала в автомобиле — основные проблемы

Этот электромагнитный датчик, который служит для измерения частоты вращения
коленчатого вала двигателя, основан на электромагнитном принципе Холла.

Где находится датчик коленвала?

Характерным
месторасположением датчика коленчатого вала является нижняя часть блока цилиндров.

Диагностируемым элементом служит специальный сигнальный диск коленчатого
вала двигателя.

Признаками неисправности датчика коленчатого вала являются: нестабильная работа двигателя на холостом ходу, глушение двигателя, возникновение детонации.  Для проверки исправности на снятый датчик подключают свою электропроводку и, включив зажигание, замеряют напряжение между массой двигателя и положительным контактом датчика. При кратковременном касании кончика датчика металлического предмета, вольтметр фиксирует напряжение в 5 вольт. При неисправном датчике напряжение не фиксируется.

Читайте подробнее, также, про ремонт коленвала.

3. Датчик расхода воздуха в авто — на что влияет?

Принцип работы датчика расхода воздуха основан на измерении количества тепла, отданного потоку воздуха во впускном коллекторе двигателя. Нагревательный
элемент датчика установлен перед воздушным фильтром автомобиля. Изменение
скорости потока воздуха и, соответственно, его массовой доли, отражается на степени
изменения температуры нагревательной спирали MAF-сенсора.

«Троение» двигателя при работе и потеря мощности говорит о возможном выходе из строя датчика расхода воздуха.

4. Кислородный датчик, лямда-зонд — неисправность датчика

Кислородный датчик или лямда-зонд определяет количество кислорода в выпускном коллекторе,  оставшегося после сгорания топлива. Лямда-зонд входит в электронную систему управления двигателем, которая регулирует количество топлива, обеспечивая его полноту сгорания. Повышенный расход топлива характеризует возможную неисправность датчика.

5. Датчик дроссельной заслонки — признаки неисправности

Этот датчик представляет собой электромеханическое устройство, состоящего из чувствительного элемента и шагового двигателя.

Чувствительным элементом является
температурный датчик, а шаговый двигатель является исполнительным механизмом.
Это электромеханическое устройство изменяет положение дроссельной заслонки
относительно температуры охлаждающей жидкости. Таким образом, частота вращения
коленчатого вала двигателя зависит от степени нагрева ОЖ.

Характерным признаком неисправности этого датчика является отсутствие прогревочных оборотов и повышенный расход топлива.

6. Датчик давления масла — функции, выход из строя

На автомобилях японской марки устанавливается датчик давления масла мембранного
типа. Датчик состоит из двух полостей, разделенных гибкой мембраной. Масло
воздействует на мембрану с одной стороны, прогибаясь от давления. В измерительной

полости датчика мембрана соединена со штоком реостата.

В зависимости от давления моторного масла, мембрана прогибается больше или меньше, изменяя при этом общее сопротивление сенсора. Датчик давления масла расположен на блоке цилиндров двигателя.

Горящая лампочка давления масла на панели автомобиля может свидетельствовать о выходе из строя датчика.

7. Не работает датчик детонации в двигателе?

Датчик детонации двигателя измеряет угол опережения зажигания. При нормальной работе двигателя датчик находится в «холостом» режиме. При изменении процесса
сгорания в сторону взрывного характера сгорания топлива-детонации, датчик посылает сигнал электронной системе управления двигателем для изменения угла опережения
зажигания в сторону уменьшения.

Он расположен в районе воздушного фильтра на блоке цилиндров. Для проверки работоспособности датчика детонации, необходимо выполнить диагностику двигателя.

8. Датчик угла поворота распредвала — троит двигатель

Этот датчик находится на головке блока цилиндров и измеряет частоту вращения
распределительного вала двигателя, и на основе сигналов от датчика, блок управления определяет текущее положение поршней в цилиндрах.

Неравномерность работы двигателя и троение свидетельствует о некорректной работе датчика. Проверку производят при помощи омметра, измеряя сопротивление между клеммами сенсора.

9. Датчик АБС / ABS в автомобиле — проверяем работоспособность

Датчики АБС электромагнитного типа устанавливаются на колесах автомобиля и входят в антиблокировочную систему автомобиля.

Функцией датчика является измерение частоты вращения колеса. Объектом измерения датчика является сигнальный зубчатый диск, который установлен на ступице колеса. При неисправном датчике АБС, контрольная лампочка на панели управления не гаснет после запуска двигателя.

Технология определения работоспособности датчика заключается в измерении сопротивления между контактами датчика, при неисправности сопротивление равняется нулю.

10. Датчик уровня топлива в авто — как проверить работоспособность?

Датчик уровня топлива устанавливается в корпус бензонасоса и состоит из нескольких компонентов. Поплавок посредством длинной штанги воздействует на секторный реостат, который изменяет сопротивление датчика в зависимости от уровня топлива в баке автомобиля. Сигналы датчика поступают на стрелочный или электронный указатель на панели управления автомобиля. Проверка работоспособности датчика уровня топлива осуществляется омметром, которым измеряется сопротивление между контактами датчика.

Автомобильные датчики, какие виды существуют, их особенности

Совсем недавно в автомобиле можно было найти только три датчика, показывающих уровень давления и топлива, а также температуру охлаждающей жидкости. При этом они никак не влияли на работу двигателя и автомобильных систем в целом, а всего лишь сообщали водителю указанные параметры при помощи световых или других сигналов. После появления электронных блоков управления количество сенсоров, использующихся в машине, сильно увеличилось, как и выросла их значимость, поскольку именно на их показаниях основывается взаимодействие блока с силовым агрегатом.

Для обеспечения безопасности и лучшей управляемости транспортного средства постоянно разрабатываются новые приборы, призванные сделать использование автомобиля еще комфортнее. В этой статье мы расскажем, какие автомобильные датчики существуют сегодня, а также поговорим об особенностях их эксплуатации.

Классификации устройств

Все существующие виды автомобильных датчиков, реле и переключателей принято разделять на несколько классов:

  • Первый – приборы, контролирующие работу тормозной системы и рулевого управления. К этому же классу относятся датчики, отвечающие за безопасность пассажиров.
  • Второй – устройство, контролирующее работу трансмиссии, а также датчики для отслеживания работы двигателя, колес и подвески.
  • Третий – приборы, отвечающие за защиту автомобиля от аварий и других внештатных ситуаций.

Также отдельно выделяется класс вспомогательного оборудования, к которому относятся, например, датчики парковки.

Достижения современной электроники позволяют сделать устройство более интеллектуальным и снять часть нагрузки с блока управления. Другими словами, прибор может сам определять, подать сигнал о каком-то аномальном поведении или нет. Кроме того, устройство может быть активным или пассивным. В активном датчике электрические импульсы возникают в процессе работы, а пассивный просто переводит другую внешнюю энергию в электрическую.

Датчики управления двигателем

К таковым относятся:

  • Устройство для контроля за уровнем кислорода и азота в топливе. К этому же классу относятся датчики, влияющие на соотношение в топливно-воздушной смеси.
  • Приборы, определяющие скорость вращения и положения различных валов и элементов в двигателе.
  • Датчики давления (масла, а также других жидкостей или газов). К этой же группе относятся устройство, измеряющее уровень вышеуказанных веществ.
  • Температурные датчики.
  • Прибор, отвечающий за работу топливной системы и следящий за возможными детонациями.

Сенсоры, анализирующие состояние газов

Автомобильный датчик кислорода (лямбда-зонд) находится в выпускном коллекторе и позволяет оптимально расходовать бензин или дизельное топливо.

Аппарат определяет количество кислорода, оставшееся после сгорания, и регулирует количество воздуха в камере. Троение двигателя и повышенный расход топлива могут свидетельствовать о том, что устройство вышло из строя и воздух в камере сгорания разрежен (эффект вакуума), что нарушает работу силового агрегата. Датчик устанавливается в выпускном коллекторе возле рулевой рейки.

Лямбда-зонд

Аппарат, определяющий концентрацию оксида азота в нейтрализаторе. При его поломке наблюдается постоянное повторение регенерационных циклов. Устанавливается на поверхности дроссельного узла.

Сенсор, контролирующий уровень воздуха, всасывающегося силовым агрегатом (ДТВВ). Располагается рядом с воздушным фильтром и представляет собой две платиновые нити, нагревающиеся при помощи электротока. Одна из них находится в воздушном канале, поэтому, когда напор воздуха увеличивается, из-за охлаждения нити ее сопротивление изменяется. Блок управления (ЭБУ), анализируя разницу напряжений на обеих нитях, корректирует количество воздуха в соответствии с нормой.

Со временем устройство загрязняется, из-за чего датчик начинает работать нестабильно.

Датчик температуры всасываемого воздуха (ДТВВ)

Важно! Для очистки нити нельзя использовать какие-либо растворители, а также зубочистки, ватки и т.п. В этом случае следует обратиться в автосервис.

В турбомоторах может быть установлен сенсор абсолютного давления, представляющий собой два цилиндра, в одном из которых воздух откачан. Разница давлений между ними и является показаниями.

Датчик, измеряющий величину открытия клапана EGR. Позволяет снизить уровень токсичности выхлопных газов во время чрезмерного прогрева двигателя.

Альтиметр. Сообщает электронному блоку управления об атмосферном давлении. Это позволяет регулировать наддув и более грамотно производить рециркуляцию отработанных газов.

Сенсоры скорости

Это приборы, анализирующие скорость вращения коленчатого вала. Частично отвечают за подачу топлива и время появления искры в двигателе. Аппараты очень выносливы, поскольку представляет собой обычный магнит с намотанной на них проволокой. При выходе их из строя запустить силовой агрегат возможным не представляется, поскольку электронный блок управления не может вычислить скорость и положение коленчатого вала.

Если же завести мотор все-таки удалось, то он будет постоянно глохнуть и вести себя непредсказуемо на высоких оборотах. Устройство находится в нижнем блоке с цилиндрами.

Сенсор, контролирующий положение дроссельной заслонки. Его работа основывается на показаниях, считываемых с педали газа. Состоит из двух элементов – шаговый двигатель и датчик температуры охлаждающей жидкости. Чем сильнее давление на педаль газа и чем выше температура ОЖ, тем быстрее вращается коленчатый вал. Как и в предыдущем случае, проблемы с этим аппаратом приводят к перебоям в работе двигателя.

Автомобильный датчик Холла. Определяет угол поворота распредвала и отвечает за изменение положения поршней в цилиндрах. При нарушениях в его работе блок управления не может точно вычислить время подачи топлива и искры.

Датчик Холла

Датчик скорости автомобиля (ДСА). Устанавливается рядом с коробкой передач и сообщает любые изменения в скорости машины. Аппарат не отличается особой надежностью.

Датчик фаз распредвала. Аппарат монтируется только на двигателе с шестнадцатью цилиндрами и определяет очередность работы каждого из них. Нарушения в работе прибора приводит к включению попарно-параллельного режима подачи топлива, что автоматически сказывается на его расходе. Установка его производится в верхней части блока с цилиндрами.

Регулятор холостого хода. Датчик необходим для стабилизации подачи топливно-воздушной смеси в двигатель, а также для выравнивания оборотов последнего при работе на холостом ходу. При закрытой дроссельной заслонке аппарат увеличивает или уменьшает поток воздуха, поступающий через дополнительный канал. РХХ позволяет поддерживать оптимальные обороты двигателя для его нормального прогрева. Неисправность прибора выражается в нестабильной работе силового агрегата на холостом ходу. Регулятор устанавливается на корпусе дроссельной заслонки и закрепляется четырьмя винтами. К сожалению, на некоторых автомобилях демонтаж этого датчика затруднен тем, что головки крепежных винтов рассверлены и посажены на лак. Необходимо отметить, что такие приборы редко подсоединяются к системе диагностики автомобиля, поэтому лампа «Check engine» не загорается. Проверка работоспособности устройства основывается только на проявляющихся симптомах. Однако вы можете проверить двигатель при помощи вакуумметра, чтобы обнаружить виновника торжества.

Регулятор холостого хода

Сенсоры, показывающие уровень и давление жидкостей

Датчик уровня топлива (ДУТ) в общем случае представляет собой обычный поплавок, подсоединенный к реостату. При снижении уровня топлива до определенного значения происходит замыкание контактов, сопровождающееся световым сигналом на приборной панели. По такому же принципу работает датчик уровня тормозной жидкости, устанавливающийся рядом с антиблокировочной системой.

Датчик уровня топлива

Датчик давления масла. Представляет собой камеру, разделенную на две части небольшой мембраной. При движении масла эта мембрана прогибается, передвигая потенциометр, что приводит к изменению сопротивления реостата, вмонтированного в устройство. Эти изменения и отслеживаются ЭБУ. Так же работает и датчик давления топлива, монтирующийся в бензонасосе.

Датчик давления масла

Устройство, определяющее расход топлива. Обычно устанавливается на служебных автомобилях для того, чтобы исключить слив бензина недобросовестными водителями.

Термо-сенсоры

К таковым относятся:

  • Датчик температуры воздуха в автомобиле. Устанавливается на торпеде и показывает температуру в салоне.
  • Сенсор, сообщающий температуру окружающей среды. Устанавливается рядом с решеткой радиатора.
  • Датчик температуры охлаждающей жидкости (антифриза), отвечающий за включение и отключение вентиляторов, а также выводящий показания на соответствующий дисплей. Находится между термостатом и головкой блока с цилиндрами. Основные неисправности – обрыв питающего провода или нарушение контактного соединения внутри устройства.
  • Датчик температуры двигателя, сообщающий ЭБУ о критическом ее превышении. Является дополнительной мерой безопасности.
  • Термо-сенсор, установленный в цоколе масляного фильтра. Следит за состоянием масла для повышения эксплуатационных характеристик двигателя.

Любой тип термодатчика работает по одному принципу – при изменениях температуры меняется и сопротивление между клеммами, что и отражается в показаниях прибора. Некоторые из этих сенсоров никак не влияют на двигатель, тогда как другие, например, датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ), очень важны. Без их работы характеристики мотора сильно снижаются, а в некоторых случаях силовой агрегат может даже выйти из строя.

Такие устройства используются и в других системах автомобиля, например, для термоконтроля за уровнем масла в коробке, или в кондиционере для поддержания оптимальной температуры.

Детонационный сенсор

Это устройство отслеживает все детонационные процессы, происходящие в двигателе. Оно необходимо для равномерной отработки топлива. Система похожа на звукосниматель в виниловом проигрывателе и отслеживает все звуки определенной частоты. В результате ЭБУ «слышит», что происходит с мотором. Как только сенсор определяет небольшую детонацию, вызванную неравномерностью между циклами зажигания и впрыска топлива, электронный блок управления тут же корректирует время между ними. При выходе датчика из строя – повышается расход топлива, двигатель начинает вести себя непредсказуемо (глохнуть, резко изменять обороты, троить).

Датчик детонации двигателя

Дополнительные сенсоры для обеспечения безопасности

Разновидности этого оборудования:

  • Устройство, замеряющее давление в шинах. Как правило, такими сенсорами комплектуются одни из самых дорогих покрышек. Датчик позволяет повысить безопасность движения, поскольку отслеживает изменения давления в шинах автомобиля и сообщает о них водителю при помощи световых или звуковых сигналов.
  • АБС (антиблокировочная система). Отслеживает скорость вращения колес и не дает их полностью блокировать во время торможения, чтобы не допустить занос транспортного средства. Система может быть активной или пассивной. Первый вариант предпочтительнее, поскольку такое устройство может контролироваться бортовым компьютером, что повышает его эффективность. Однако следует отметить, что работа активных автомобильных датчиков требует питания от АКБ или от генератора.
  • Сенсоры, определяющие количество пассажиров в салоне. Анализироваться может либо давление на сидение, либо количество пристегнутых ремней безопасности. Как правило, эта информация используется при вызове экстренных служб специальными системами, например, Эра Глонасс.
  • Датчик удара автомобиля. Устройства реагируют на переворот машины, а также на различные столкновения. Как и сенсоры для определения количество пассажиров, такие устройства используются для вызова экстренных служб.
  • Датчик света. Состоит из фотосенсора, реагирующего на изменение освещенности. При наступлении сумерек датчик света автоматически включит габаритные огни. При помощи выключателей, устройство можно отключить для сохранения заряда аккумулятора. Кроме того, имеется возможность включить фары напрямую без использования сенсора, поскольку последний реагирует только ночью, а ПДД подразумевают использование фар и в дневное время суток. Тем не менее, при всех своих достоинствах, датчик света обладает одним существенным минусом – он может сработать тогда, когда вам это совсем не нужно.
  • Датчик дождя в автомобиле (ДДА). Состоит из двух устройств – фотоэлемент и сенсор влажности. При соблюдении определенных условий (когда фотоэлемент зафиксирует наличие капель дождя, а сенсор влажности это подтвердит) – дворники включатся автоматически. Причем интенсивность их работы будет определяться все тем же датчиком. Когда погода вновь станет ясной и необходимость в использовании дворников отпадет, они автоматически отключатся.
  • Датчики парковки. Представляют собой радар, показывающий расстояние до объектов, когда водитель начинает парковаться. Конструкция парковочного сенсора может включать не только сам радар, но и камеру заднего обзора.

Сенсоры автосигнализации

В случае установки автосигнализации на машину, система обогатится еще несколькими автомобильными датчиками, реле и переключателями.

Их виды:

  • Датчик наклона автомобиля. Контролирует положение кузова и включает сигнал тревоги, если машину начинают наклонять. Также сенсор реагирует на любое перемещение машины, например, производимое с помощью эвакуатора.
  • Датчик движения. Размещается в салоне и реагирует на все, что происходит внутри. Иногда может комплектоваться микрофоном для более точного слежения.
  • Контактные сенсоры. Устанавливаются на двери, а также на багажнике и капоте. Реагируют на любую попытку взлома.
  • Устройство, измеряющее уровень напряжения в сети. Подает сигнал тревоги в случаях, когда сила тока или напряжения падает. Позволяет отследить любые попытки подключения или отключения компонентов от аккумулятора.
  • Сенсор объема. Реагирует на открытие двери (если по каким-то причинам остальные датчики не сработали или были отключены), а также на любое изменение объема воздуха, возникающего, например, при разбивании стекла.

Заключение

Таким образом, становится понятно, насколько важны различные сенсоры для автомобилей. Без них работа двигателя и машины в целом была бы намного сложнее, а расход топлива, как и токсичность отработанных газов, сильно бы увеличился. Что касается автомобильной сигнализации и системы экстренного вызова, то их значимость вообще трудно недооценить. Эти устройства помогают и жизни спасти, и машину сохранить.

5 1 vote

Рейтинг статьи


Поделиться новостью в соцсетях

устройство, расположение и точность вычислений

Нет ли ошибки в показателях датчика температуры наружного воздуха?

В большинстве современных автомобилей помимо температуры двигателя можно сегодня встретить еще один температурный показатель. Речь идет о температуре на улице. Вы обращали внимание, что иногда температура воздуха, которая показывается на приборной панели или информационно-развлекательном дисплее, резко меняется? Задумывались ли вы о правдивости данной температуры?

 

А знаете ли вы, где находится внешний термометр в машине? Интернет-издание 1gai.ru объясняет тайну датчика температуры наружного воздуха в автомобиле. 

 

Датчик температуры наружного воздуха часто фиксируется в задней части переднего бампера.

Датчик наружной температуры Prius установлен сразу за номерным знаком, внутри бампера, примерно в 30 см от земли.

 

Сначала давайте узнаем, где чаще всего устанавливается температурный датчик, который измеряет температуру наружного воздуха. 

Возьмем для примера такие автомобили, как Toyota. 

 

Смотрите также

 

Например, у автомобилей Toyota Prius и Toyota Aqua датчик температуры расположен на нижнем конце передней панели бампера, ниже конца радиатора, на высоте около 30 см от земли по направлению к внешней периферийной решетке. В Toyota Sienta датчик расположен почти на этом же месте: в нижней правой части передней решетки радиатора, на высоте 30 см от земли, только в отличие от Toyota Prius и Toyota Aqua сдвинут вправо. 

 

В случае с автомобилями Toyota нет большой разницы в монтажном положении температурного датчика, неважно, о какой модели идет речь (седаны, гибриды, внедорожники и т. д.).  Почти всегда этот автокомпонент в основном устанавливается между внутренней частью передней решетки радиатора и радиатором.

Обратите внимание на датчик температуры воздуха на правой стороне бампера, вокруг внутренней части

 

Так как датчик температуры воздуха расположен близко к подкапотному пространству, на него, вероятно, влияет тепло двигателя. Но на самом деле такие датчики расположены таким образом, чтобы наружный воздух в достаточной степени оказывал на них существенное влияние.

 

Например, когда автомобиль находится в движении, влияние тепла двигателя минимально, так как на температурный датчик воздействует окружающая среда. То есть этот датчик предназначен для контроля температуры наружного воздуха, только когда автомобиль находится в движении. Когда автомобиль долгое время стоит на месте с заведенным мотором, показания температуры воздуха могут существенно отличаться от реального значения. 

 

А как насчет, например, автомобилей Volkswagen? На наш запрос представитель компании ответил, что в основном все автомобили бренда имеют датчик температуры воздуха в задней части переднего бампера. 

Кстати, благодаря этому датчику в автомобилях Volkswagen работает система предупреждения об образовании гололедицы на улице. Тем, кто не знает, напомним, что это система предупреждения водителя, информирующая об опасности замерзания поверхности дороги. Как правило, при падении температуры до 4 градусов по Цельсию в машине раздается предупреждающий сигнал, а на дисплее приборной панели (в зависимости от типа транспортного средства) отображается предупреждение об опасности гололедицы. 

 

Кстати, сигнал тревоги издается, например, когда температура с минусовым значением поднимается выше нуля градусов, но не превышает 4 градусов по Цельсию. Но как только температура наружного воздуха становится более 4 градусов, система предупреждения об опасности замерзания дороги прекращает информировать водителя об опасности. 

 

Смотрите также

 

Насколько велика разница между обычным уличным термометром и наружным датчиком температуры воздуха в автомобиле?

Температура капота была измерена и достигла 81,0 градусов.

 
Датчик наружной температуры автомобиля в то же время показал 40,0 градусов. Если асфальт новый и слишком черный, температура, которая отображалась на дисплее в машине, была бы немного выше. 

Вот пример эксперимента, который был проведен блогером из Японии. 18 августа 2019 года, когда была зафиксирована самая высокая этим летом температура в Токио (среднее значение 35,2 градуса), автовладелец решил сравнить показатели температуры воздуха, которые показывали ручной электронный градусник и автомобильный датчик температуры. В момент замеров автомобиль черного цвета стоял на асфальтированной парковке под солнечными лучами (машина простояла с 12:00 до 14:00).

 

 

Температура наружного воздуха, которую показал электронный термометр, составляла 38,8 градуса. Спустя два часа автоблогер замерил температуру на поверхности капота, которая составила 81 градус. Так нагрелся на солнце капот черного цвета. Затем автолюбитель включил зажигание и посмотрел, какую температуру показывает температурный датчик. Его значение составило 40 градусов. 

Как видите, разница огромна. Даже с учетом официальных данных о погоде в тот день температурный датчик имеет довольно-таки большую погрешность, не говоря уже об огромной разнице между температурой на поверхности капота и температурой, зафиксированной автомобильным датчиком температуры воздуха.


Разница между реальными значения температуры воздуха и датчиком зависит в первую очередь от асфальтового покрытия. Есть асфальт с сильным отражением солнечных лучей. В этом случае температура на дисплее машины может не иметь ничего общего с реальным значением температуры воздуха. Как правило, температура на приборной панели немного выше реальных значений. Особенно когда машина стоит на месте с включенным двигателем и кондиционером. Но как только вы начинаете движение, разница в температуре уменьшается при попадании ветра на датчик. 

Датчик температуры наружного воздуха устанавливается в основном в передней решетке радиатора или под передним бампером в таком месте, чтобы предотвратить воздействие тепла от двигателя и кондиционера. Также, как правило, датчик расположен так, чтобы не подвергаться прямому воздействию солнечных лучей. 

 

Что касаемо высоты, чтобы нивелировать воздействие тепла, исходящего от земли, датчик обычно располагают примерно на 30 см над дорожной поверхностью. При таком расположении датчик должным образом воспринимает движущийся ветер во время движения машины. Также месторасположение температурного датчика удобнее для простой конструкции проводки. 

 

 

Кстати, попутный ветер, который воздействует на датчик во время движения транспортного средства, играет важное значение для точного измерения температуры. Дело в том, что, несмотря на то что датчик расположен на 30 см от земли, тепло от земной поверхности влияет на конечные показатели температуры. Благодаря попутному ветру это влияние уходит. Именно поэтому в большинстве автомобилей температурный датчик устанавливается как можно в более высоком месте, например как можно ближе к нижнему краю передних фар. 

 

Обратите внимание, что в некоторых автомобилях датчик температуры воздуха может быть установлен в неприметной части зеркала, но это, как правило, исключение.

 

Как температурный датчик в машине сообщает температуру воздуха на приборную панель?

Итак, датчик в передней части машины определяет температуру воздуха, но как он передает данные на приборную панель? Дело в том, что датчик температуры наружного воздуха является функциональным автокомпонентом, который работает с устройством под названием «Термистор», фиксирующим изменение температуры воздуха на улице. 

 

Этот элемент использует свойство полупроводника, заключающееся в том, что его электрическое сопротивление изменяется с небольшим изменением температуры. Например, это устройство используется для работы автоматического климат-контроля, который в зависимости от температуры наружного воздуха регулирует выставленную в салоне температуру. 

 

Термисторы, используемые в автомобилях, называются термисторами с отрицательным температурным коэффициентом. Когда температура повышается, значение сопротивления уменьшается, а изменение температуры и значения сопротивления практически равны, поэтому оно используется для датчика температуры.

Кроме того, термистор PTC (положительный температурный коэффициент) используется в качестве датчика для обнаружения повышения температуры, поскольку значение сопротивления быстро увеличивается при достижении определенной температуры. Устройство отображения в автомобиле измеряет ток, протекающий от термистора PTC, предусмотренного в датчике наружной температуры, и отображает его как наружную температуру.

 

Не беспокойтесь об ошибке температуры

Внешний термометр, отображаемый на приборке, показывает температуру на улице в каждый момент времени в зависимости от ситуации, в которой находится автомобиль. Если вы продолжите движение по шоссе в течение длительного времени, температура упадет, а если вы припарковались на стоянке, где асфальт отражает тепло и солнечные лучи в течение длительного времени, температура будет иметь тенденцию повышаться.

 

Лучше не слишком беспокоиться о температуре наружного воздуха и погрешности плюс-минус 3 градуса. Однако, если имеется значительное отклонение, например в 5 градусов или более, существует вероятность сбоя датчика, поэтому, пожалуйста, проведите диагностику. И помните, что значения температуры наружного воздуха вам необходимы не в качестве обычной функции комфорта.

 

Датчик температуры наружного воздуха встроен в ваш автомобиль для того, чтобы вы знали, какую температуру комфортнее всего выставить в салоне. Напомним, что для оптимального климата в салоне и более эффективного расхода топлива не следует выставлять на климатической установке слишком большую разницу между температурой наружного воздуха и температурой в салоне. Оптимально, когда разница составляет 3-5 градусов. 

Лекция №8 Автомобильные датчики

     Бурный прогресс в области электроники и электротехники за последние годы и десятилетия привел к резкому увеличению количества электронных компонентов в автомобиле. Наряду с гидравликой и пневматикой электроника проникла во все части автомобиля. Отдельные электронные компоненты и комплексные электронные системы становятся все компактнее, дешевле и, вместе с тем, эффективнее. В результате появляются новые возможности использования электроники в автомобиле, позволяющие постоянно расширять объем уже существующих функций. Такой прогресс неизбежно сказывается на организации работы станций технического обслуживания в автомобильной сфере. Объем обычных работ сокращается, и навыки, необходимые для их выполнения, теряют свою значимость. Все большее значение приобретает получение необходимой информации через электронные средства, понимание работы комплексных систем и, в конце концов, проведение правильной диагностики на основании целенаправленных контрольно-измерительных работ. В этой связи должно произойти еще одно преобразование: переход от мышления и понимания отдельных систем до комплексного мышления и понимания системных взаимосвязей. Естественно, что впредь, как и ранее, знание и понимание принципа работы и деталей отдельных систем сохранят свое значения. При этом, однако, необходимо еще знать и понимать соединения и связи с остальными системами.

 

Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.

Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.

Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал, распределительный вал, дроссельная заслонка, валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности.

В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.

Датчики положения и скорости

Преобразование линейного или углового перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал производится с помощью датчиков положения и скорости. В автомобиле используются датчики положения коленчатого вала, положения распределительного вала, положения дроссельной заслонки, уровня топлива, положения педали акселератора, частоты вращения колеса, угла поворота рулевого колеса.

Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.

К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами, которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.

В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.

Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.

Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены наэффекте Холла. Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта. В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.

Магниторезистивные датчики начали применяться сравнительно недавно, но очень популярны. Они построены на магниторезистивном эффекте — свойстве некоторых токонесущих материалов изменять свое сопротивление во внешнем магнитном поле. Различают анизотропные магниторезисторы (АМР) и гигантские магниторезисторы (ГМР). АМР-датчики используют электрическое сопротивление ферромагнитных материалов. Измерительный элемент ГМР-датчика состоит из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Анизотропные магниторезисторы применяются в датчике угла поворота рулевого колеса.

В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.

Датчики расхода воздуха

Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.

Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха. Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах — терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.

Датчики контроля эмиссии отработавших газов

Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.

Кислородный датчик (другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).

На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.

Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.

Датчики температуры

Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:

 

Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.

Датчики давления

В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления, с помощью которых измеряется давление во впускном коллекторе, давление топлива в системе впрыска,давление в шинах, давление рабочей жидкости в тормозной систем, давления масла в системе смазки.

Для оценки давления применяетсяпьезорезистивный эффект, который заключается в изменении сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.

Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Необходимо упомянуть ряд других датчиков: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой пьезоэлектрический элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал.

Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Конструктивно он объединен с датчиком освещенности.

О приборах, выполняющих диагностику всех механизмов автомобиля, — датчиках

Значение контроллеров и датчиков в автомобиле нельзя отрицать — эти компоненты используются для различных целей, но все они предназначены для обеспечения нормальной работы ДВС. Если двигатель по каким-то причинам стал плохо работать, опытные автолюбители в первую очередь проверяют исправность именно регуляторов. В этой статье мы расскажем об основных автомобильных контроллерах, также вы сможете узнать, что такое датчик тахометра и зарядки АКБ и какие функции они выполняют.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Автомобильные датчики и их функции

Автомобильные датчики позволяют обеспечить нормальную работу основных узлов транспортного средства. Наиболее важные контроллеры выведены на приборной панели в автомобиле — благодаря им водителю представлена основная информация о состоянии агрегатов. Предлагаем более подробно ознакомиться с классификационными особенностями устройств.

Классификационные особенности

В зависимости от автомобиля, количество регуляторов может изменяться, поскольку ежегодно разработчики добавляют новые устройства в конструкции машин. Эти девайсы могут отличаться между собой в соответствии с техническими особенностями, использованием, а также назначению.

Все устройства могут быть классифицированы по своей работе, а также условиям использования:

  1. Регуляторы первого класса предназначены для обеспечения работоспособности и диагностики тормозов, а также рулевого управления.
  2. Контроллеры, относящиеся ко второму типу, позволяют контролировать состояние двигателя, коробки передач, ходовой части и шин.
  3. В третьему классу относятся девайсы, которые позволяют защитить основные функции авто, а также обеспечить комфортабельность его управления.
Потенциальное расположение датчиков в авто

Поскольку электроника сегодня развивается достаточно быстро, разработчики научились производить устройства, состоящие из долговечных и прочных материалов. Так что если сравнивать регуляторы, установленные на автомобили более десяти лет назад с теми, которые используются сегодня, то последние будут функционировать не только качественнее, но и намного дольше. Благодаря технологиям производителям удалось уменьшить габариты устройств, что, в свою очередь, актуально для машин, «напичканных» электроникой и гаджетами.

Что касается непосредственно конструкции, то здесь все устройства могут быть разделены на два класса:

  1. Девайсы интегрального типа с интеллектуальными особенностями — они позволяют снизить нагрузку на ЭБУ. Одна электроцепь, состоящая из гибких линий связи, может включать в себя несколько различных девайсов. Следует отметить, что такие девайсы позволяют обрабатывать импульсы с минимальной интенсивностью.
  2. Устройства оптико-волоконного типа характеризуются достаточно большой чувствительностью к высокому давлению, а также негативному воздействию внешней среды, к примеру, загрязнениями и влаге. В результате этого такие приборы имеют низкий ресурс эксплуатации, они в целом не так хорошо воспринимают помехи (автор видео — канал Автоэлектрика ВЧ).

Какие датчики влияют на запуск и обороты двигателя?

Теперь предлагаем ознакомиться с перечнем регуляторов, обеспечивающих нормальную работу двигателя внутреннего сгорания:

  1. Контроллер массового расхода воздуха используется для контроля объема воздушного потока, поступающего во впускной тракт. Такие девайсы обычно достаточно надежны, а чаще всего они выходят из строя в результате воздействия влаги. Когда этот элемент выходит из строя, силовой агрегат авто будет работать менее устойчиво, он начнет троить, а расход горючего будет увеличен. Данный девайс монтируется во впускной тракт, сразу же за воздушным фильтрующим элементом.
  2. Кислородный регулятор или лямбда-зонд. Данный компонент применяется для контроля массовой доли кислорода, который выходит из выпускного коллектора. В частности, устройство осуществляет дозировку горючего, основываясь на том, какая в системе концентрация кислорода. Как правило, этот компонент устанавливается в системе выпуска отработавших газов.
  3. Следует отметить, что в системе регенерации отработавших газов не во всех, но в более современных транспортных средствах, могут использоваться электронные девайсы для контроля объема окиси азота. Обычно эти устройства располагаются в дросселе. Если это устройство будет забито грязью, количество циклов регенерации будет более высоким.
  4. Контроллер клапана EGR — это устройство используется для понижения концентрации вредных веществ в отработанных газах. Когда водитель резко жмет на педаль газа и машина ускоряется, механизм открывает клапан, в результате чего выхлопные газы передаются в камеры сгорания. Благодаря этому осуществляется полное сгорание углеводорода.
  5. Датчик Холла — используется на силовых агрегатах бензинового типа. Устройство монтируется на задней стороне распределительного вала и используется оно для замера угла опережения. В соответствии с полученной информацией, девайс осуществляет регулировку скорости передвижения поршней в цилиндрах.
  6. Для снятия показаний с педали газа применяется регулятор дроссельной заслонки. Данный прибор осуществляет регулировку функционирования дросселя, основываясь на температуре антифриза в системе охлаждения. Данный прибор монтируется непосредственно на дросселе и он связан с заслонкой. В некоторых авто используется прибор аварийного зажигания, благодаря применению которого отпадает необходимость использования датчика Холла.
  7. Датчик опережения зажигания. Это достаточно важный компонент в системе, как можно понять из названия, предназначение этого прибора заключается в обеспечении правильного зажигания. Обычно в машинах используется два типа контроллеров, а если они выходят из строя, то ДВС не получится запустить. Угол опережения зажигания изменяется в соответствии с показаниям, полученными от этого регулятора, а также от датчика детонации.
  8. ДПКВ или контроллер положения коленчатого вала. Этот компонент предназначен для своевременной подачи горючего, при этом рассчитывая дозировку, основываясь на информации о моменте впрыска, а также опережения зажигания. Устройство считывает данные с зубчатого вала, на котором несколько зубчиков должны отсутствовать, соответственно, он монтируется на нижней части бока цилиндров. Если данный прибор ломается, запуск двигателя будет невозможным (автор видео — канал Ремонт авто своими руками).

Основные регуляторы на приборной пели

Перечень основных устройств, которые выводят информацию на панели приборов, достаточно огромный — он может варьироваться в соответствии с моделью авто и его конструктивными особенностями. Рассмотрим основные девайсы, расположенные на приборке.

Тахометр

Этот регулятор предназначен для демонстрации на контрольном щитке информации о количестве оборотов коленчатого вала. В соответствии с информацией, полученной от датчика, устройство определяет число оборотов двигателя, таким образом предупреждая водителя, когда нужно переключиться на повышенную или пониженную передачу. Чтобы не допустить преждевременного износа элементов силового агрегата, не рекомендуется допускать попадание стрелки тахометра в красную зону.

Заряда аккумулятора

Датчик контроля заряда аккумулятора автомобиля также выводит информацию на приборную панель. В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, устройство может выводить информацию о разряде АКБ посредством цифрового датчика — на нем может демонстрироваться уровень заряда в вольтах. Но обычно в машинах на приборке выводится только световой индикатор, который загорается в случае разряда АКБ. Лампочка аккумулятора всегда должна появляться на щитке при включении зажигания и пропадать после того, как двигатель будет заведен.

Если индикатор продолжает гореть на запущенном моторе, причин тому может быть несколько:

  1. Разрядился сам аккумулятор, уровень его заряда критический, для нормальной эксплуатации авто АКБ нужно подзарядить.
  2. Низкое напряжение в бортовой сети обусловлено некорректной работой генератора. Возможно, этот узел работает неправильно в результате износа основных конструктивных элементов. Подробнее о признаках и причинах некорректной работы генераторного узла, а также о его ремонте в домашних условиях, вы можете прочитать в этой статье. Также следует отметить, что некорректна работа уза может быть обусловлена слабым натяжением ремешка.

АБС

Датчиков АБС может быть несколько каждый из них монтируется на отдельном колесе авто и является частью антиблокировочной системы. Предназначение устройства заключается в определении частоты вращения колес. Если один из регуляторов выходит из строя, на приборке появится соответствующий индикатор.

Видео «Диагностика датчика своими руками»

Подробное видео о том, как произвести диагностику датчика Холла с помощью тестера, представлено ниже (автор видео — канал Автоэлектрика ВЧ).

 Загрузка …

Как следить и управлять автомобилем со смартфона | Видеорегистраторы | Блог

Современный автомобиль содержит десятки датчиков, актуаторов и других электронных устройств и компонентов. Они взаимодействуют по шинам CAN и LIN с мозговыми центрами машины — электронными блоками управления. Подключение к этим шинам позволяет получать цифровые данные с состояниями всех основных узлов, а также генерировать управляющие сигналы. При этом постоянно расширяется спектр таких данных, обрабатываемых бортовым компьютером и другим дополнительным оборудованием. Таким образом растут возможности взаимодействия с вашим авто.

Телематика на смартфоне

Многие из них хорошо знакомы вам по работе автосигнализации. Наряду с основными обязанностями, она может прогреть двигатель, включить кондиционер и сообщить температуру в салоне. Другие примеры устройств: GPS-навигаторы, маяки, видеорегистраторы. До активного внедрения 3G-сетей связь с автомобилем осуществлялась по радио- и спутниковому каналам. Сейчас, в эру доступного мобильного интернета, телематические функции предоставляются в рамках одного приложения на смартфоне. Для удобства они сведены в таблицу.

Береги автомобиль — функции безопасности

В охранных автомобильных сигнализациях смартфон можно использовать в качестве брелка с неограниченным радиусом действия: поставить на охрану и снять с неё, отключить звуковую сигнализацию, включить режим “свободные руки” и другое. При срабатывании датчиков  соответствующее оповещение придёт в виде звонка, смс или push. Разумеется, сработает и сирена вместе со световым сопровождением.

Датчики на страже вашего авто

В качестве сенсоров применяются двухуровневые датчики удара и 3D-акселерометры. Отвечают за регистрацию механических воздействий, перемещений и наклона кузова.

Обычно интегрированы в основной блок сигнализации, располагаемый вблизи салонного блока предохранителей. Реже применяются датчики разбития стекла и объёмные датчики салона. Они монтируются соответственно на стёкла (передние, задние) и внутри салона.

Для защиты подкапотного пространства к концевому выключателю капота также подключается специальный датчик.

Если же злоумышленники смогли проникнуть в ваш автомобиль и захватить управление, то есть средства противодействия и на такой случай. Охранная система при получении сигнала со смартфона или неуспешной авторизации может блокировать двигатель. Будет выдано предупреждение о планируемом отключении и при значении скорости ниже заданного порога, прекратится подача топлива. Автомобиль заглохнет и будет ожидать необходимой команды с телефона.

Авторизация по смартфону 

Смартфон может использоваться в качестве беспроводной bluetooth-метки. При нахождении вашего гаджета в радиусе обнаружения охранной системы, предоставляется доступ к запуску автомобиля. В качестве дублирующего средства авторизации идёт штатная миниатюрная беспроводная метка.

Контроль местоположения

При помощи оборудования GPS/ГЛОНАСС охранные системы производят постоянный мониторинг локации транспортного средства. По заданным геометкам осуществляется контроль перемещений и сигнализация о пересечении заданных территориальных границ. Такие функции предоставляют и отдельные GPS-трекеры.

Периметровая безопасность

Минимальным стандартным средством фиксации является видеорегистратор, устанавливаемый на переднюю панель, либо на держатель зеркала заднего вида.

Также камеры монтируются в боковые зеркала и в крышку багажника, либо на задний номерной знак.

Для этих устройств характерен широкий угол объектива камеры — 130 и более градусов. Регистраторы могут комплектоваться микрофонами, разъёмами для подключения GPS-приёмников, а также слотами для дополнительных карт памяти.

Чтобы исключить пропуск записи дорожных инцидентов из-за недостатка памяти применяются G-сенсоры (это упоминавшиеся выше акселерометры) и программные датчики движения. Все они нацелены на локализацию события и записи с небольшим запасом времени до и после.

Наличие GSM-модуля позволит иметь доступ к записи в любой момент времени с мобильного устройства, а также синхронизировать данные в облаке.

Аудио- и видеозапись в салоне

Если камеры, используемые для периметровой безопасности, хорошо заметны и могут просто своим наличием отпугнуть злоумышленника, то внутренние камеры, как правило, устанавливаются скрыто.

Несколько камер подключаются к специальному многоканальному регистратору, транслирующему все видеопотоки на смартфон.

Авто на ладони — функции мониторинга

Под функциями мониторинга здесь подразумеваются те данные, которые получаются по шинам передачи данных автомобиля. Подключённые к ним охранная система или другое оборудование передают информацию в мобильное приложение. Данные интерпретируются в виде пиктограмм, графиков, отчётов и других способов визуализации.

Благодаря такому приложению вы проверите не забыли ли что-то закрыть или выключить, не пора ли на заправку и как держит заряд аккумулятор.

Более того, вы можете контролировать автомобиль и в процессе движения. К примеру, водителя или ребёнка, недавно получившего права. По записям скорости передвижения и расходе топлива будет сформирован отчёт о стиле вождения.

Если система умеет считывать коды ошибок двигателя, то вы сможете сэкономить в сервисе на сканере и оперативно устранить неполадки.

Заведи с одного клика

Самая известная функция управления в автосигнализациях — автозапуск двигателя. Существует несколько сценариев активации этого механизма:

  • по расписанию;
  • по температуре двигателя;
  • по температуре окружающей среды;
  • по уровню заряда аккумулятора.

При наличии предпускового нагревателя, система запустит сначала его. Отметим, что вместе с двигателем запускается и система климат-контроля. В мобильном приложении настраивается режим его работы.

В приложения интегрируются голосовые помощники, что позволяет завести машину даже не кликом, а словом, произнесенным вслух.

Для самых забывчивых

И напоследок пара приятных способов избежать последствий от небольшой потери концентрации. Забыли где оставили авто на парковке? Не беда! Достаньте телефон и попросите свою ласточку “помахать вам рукой”. Она заботливо посигналит и поморгает фарами.

Если же вы на вкладке мониторинга обнаружили, что забыли закрыть окно или сложить боковые зеркала, то в разделе управления это легко исправить.

Станьте ближе к своему авто

Телематические технологии автомобиля — яркий пример концепции “Интернета вещей”. Всё больше узлов автомобиля можно контролировать при помощи мультимедийных гаджетов. Управление со смартфона уже является неотъемлемой частью автосигнализаций и систем наблюдения, которое будет развиваться и далее. Обязательны к рассмотрению вопросы безопасности таких систем, но и удобство использования их использования невозможно отрицать.

Взаимодействие с автомобилем становится более многообразным и гибким. Будущее уже рядом.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ: ФУНКЦИИ И ТИПЫ

Функция

В каком-то смысле
Датчики — это органы чувств автомобиля.
Основной компонент электронных систем управления,
Они должны регистрировать физические или химические переменные и преобразовывать их;
На электрические сигналы.

ВИДЫ ДАТЧИКОВ

В последние годы
Произошел взрывной рост количества различных типов датчиков.
Было замечено много новых типов датчиков, в частности, в области безопасности
И удобной электроники.По сути, датчики можно разделить на следующие категории:

1. Датчики положения (датчики расстояния / угла)

Датчики положения используются для определения положения

  • Дроссельная заслонка
  • От педали акселератора или тормоза
  • Относительно угла поворота,
  • От угла наклона и т. Д.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ:

Ультразвуковые и радарные датчики, используемые для определения расстояний от
препятствий для современных систем помощи водителю, также относятся к этой категории.

2. Датчики скорости и скорости

Датчики скорости и скорости используются для определения

  • Скорость коленчатых валов,
  • распредвалов и
  • Дизельные ТНВД или
  • Скорость вращения колес.

Также прочтите — Разница между коленчатым валом и распределительным валом

Датчики скорости рыскания также относятся к этой категории. Они обнаруживают вращательное движение автомобиля вокруг собственной оси и необходимы для ESP.

3.Датчики ускорения

Датчики ускорения регистрируют ускорение кузова автомобиля и \
Используются в системах пассивной безопасности
(подушки безопасности, преднатяжитель ремня безопасности, поперечные дуги)
И в системах стабилизации движения, таких как ABS и ESP,
А также в управлении шасси .

Также прочтите — АНТИБЛОКИРОВКА ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ (АБС): КОМПОНЕНТЫ, ВИДЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

4. Датчики давления

Датчики давления

используются для измерения широкого диапазона давлений, включая

  • Давление всасывания или наддува,
  • Давление топлива, давление в тормозной системе,
  • Давление в шинах,
  • Давление в гидросистеме (для АБС и гидроусилителя руля),
  • Давление хладагента (система кондиционирования воздуха),
  • Давление модуляции (автоматическая коробка передач) ) и так далее.

Также прочтите

5. Датчики температуры

Датчики температуры используются для измерения температуры,

например в контексте измерения

  • Температура всасываемого или наддувочного воздуха,
  • Температура окружающей среды и внутреннего пространства,
  • Температура испарителя (система кондиционирования),
  • Температура охлаждающей жидкости,
  • Температура масла в двигателе,
  • Температура воздуха в шинах и т. Д.

6.Датчики силы и момента

Датчики силы и крутящего момента используются для измерения сил, например

  • Усилие на педали,
  • Привод,
  • Сила момента на тормоз и рулевое управление или
  • Вес людей, находящихся в автомобиле (для адаптивных удерживающих систем).

7. Расходомеры

Расходомеры используются для определения потребности в топливе и количества воздуха, всасываемого двигателем.

8. Датчики газа

Датчики газа определяют состав выхлопных газов (датчик кислорода, датчик NOx) или обнаруживают опасные вещества в поступающем свежем воздухе.

Также прочтите — Очистка топливной форсунки: действительно ли она необходима для автомобиля?

ПРИМЕРЫ ДАТЧИКОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ:

Датчик коленчатого вала фиксирует частоту вращения двигателя и положение коленчатого вала. Блок управления использует эти значения для расчета импульса впрыска и импульса зажигания.

Датчик распредвала расположен на головке блока цилиндров и сканирует коронную шестерню на распредвале. Эта информация используется, например, для начала впрыска,
Для сигнала активации электромагнитного клапана системы впрыска насос / форсунка
И для контроля детонации для конкретного цилиндра.

Расходомер воздуха устанавливается между корпусом воздушного фильтра и впускным коллектором.
Измеряет массу воздуха, всасываемого двигателем. Эта переменная обеспечивает основу для
Расчет количества топлива, которое должно подаваться в двигатель.

Температура воздуха на впуске / Наружная температура / Температура внутри

Датчики температуры воздуха фиксируют температуру окружающего воздуха. Измеренные значения используются для управления различными системами ( Например, — система кондиционирования воздуха) или в качестве значений коррекции для системы впрыска.Место установки определяется измеряемой температурой воздуха
. Датчик температуры всасываемого воздуха, например,
находится в воздуховоде всасываемого воздуха.

Температура охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости крепится к системе охлаждения винтами. Наконечник датчика выступает в охлаждающую жидкость и фиксирует ее температуру. Блок управления использует это значение
, чтобы адаптировать количество впрыскиваемого топлива к температуре двигателя.

Положение дроссельной заслонки

Датчики дроссельной заслонки прикреплены к оси дроссельной заслонки.Они следят за углом открытия дроссельной заслонки. На основании этих значений электронная система двигателя рассчитывает количество впрыскиваемого топлива
на основе других факторов.

Датчики детонации

Детонация — это неконтролируемая форма сгорания в бензиновом двигателе. Поскольку продолжительный стук может повредить двигатель,
Его необходимо проверить и отрегулировать.

Также читайте — Двигатель


Блок управления двигателем оценивает сигналы напряжения, полученные от датчика детонации
, и регулирует точку воспламенения в диапазоне чуть ниже
. Что известно как предел детонации? Датчики детонации постоянно контролируются блоком управления.

Также прочтите

Давление во впускном трубопроводе

Датчик давления во впускном трубопроводе измеряет давление во впускном трубопроводе
Вакуум после дроссельной заслонки и передает это значение в блок управления двигателем
в виде электрического сигнала. Он сочетается со значением датчика температуры воздуха
, чтобы можно было рассчитать всасываемую массу воздуха.

Датчики кислорода

Датчик кислорода измеряет остаточное содержание кислорода в выхлопных газах
, чтобы обеспечить оптимальную смесь сгорания в любое время.
В зависимости от типа датчика, химический элемент
(диоксид титана / диоксид циркония)
И остаточное содержание кислорода в выхлопных газах смещают напряжение
, которое затем используется блоком управления в качестве измеряемой переменной.

ПРИМЕРЫ ДАТЧИКОВ ЭЛЕКТРОНИКИ КУЗОВА:

* Скорость вращения колеса

Скорость вращения колеса используется системами безопасности движения, такими как
ABS и ASR, как значение скорости, а также
системами GPS для расчета пройденного расстояния.
Неисправность приведет к отказу этих систем, что значительно снизит безопасность.

* Скорость передачи

Датчик трансмиссии определяет скорость трансмиссии.
Сигнал скорости используется блоком управления
для точного управления давлением переключения во время переключения и
для определения того, какую передачу следует включать и когда.

* Скорость, пройденные расстояния

Датчики расстояния используются для определения скорости движения. Их устанавливают на трансмиссию или задний мост.Полученная информация необходима для спидометра, круиз-контроля
и контроля скольжения гидротрансформатора.

* Уровень моторного масла / Уровень охлаждающей жидкости

В целях безопасности эксплуатации и повышения комфорта, уровни
, такие как моторное масло, охлаждающая жидкость
и омывающая жидкость, контролируются датчиками уровня.
Датчики уровня посылают сигнал на блок управления двигателем
, который включает контрольную лампу.

* Износ тормозных накладок

Датчики износа тормозов расположены на тормозных накладках и
подвержены такому же износу.Визуальный сигнал сообщает водителю, что достигнут предел износа.

* Безопасность

Информация датчика является основой для работы многочисленных активных и
пассивных систем безопасности. Благодаря значительному прогрессу в разработке новых датчиков,
В последние годы возможности систем безопасности и помощи водителю
постоянно расширяются. Таким образом, датчики играют ключевую роль в повышении безопасности на наших дорогах.

Некоторые из систем безопасности

1.Система предотвращения лобовых столкновений

Предупреждает водителя, когда автомобиль находится впереди другого транспортного средства.
РАДАР или ЛИДАР для обнаружения объектов или
Другие транспортные средства перед автомобилем.
Система предупреждения о лобовом столкновении с автономным тормозным устройством
;
Уменьшите скорость автомобиля, уменьшив таким образом эффект столкновения.

2. Адаптивный круиз-контроль

Адаптивный круиз-контроль поддерживает заданную скорость автомобиля.Он автоматически замедляет
Down при интенсивном движении, чтобы сохранить безопасный разрыв. Установленные вперед датчики отслеживают расстояние до впереди идущего автомобиля. Автомобиль разгоняется для поддержания заданной крейсерской скорости
по мере увеличения дорожного движения.

3. Система предупреждения и предотвращения выезда за пределы полосы движения

В этой системе используются камеры для отслеживания положения автомобиля в полосе движения и
Предупреждают водителя, если автомобиль находится в опасности. Некоторые системы предлагают тактильные предупреждения, такие как
Сиденье или вибрация руля,
, в то время как другие обеспечивают звуковые и / или визуальные предупреждения.

4. Система обнаружения слепых зон

Эта сенсорная сетевая система контролирует слепые зоны в передней,
боковой и задней частях автомобиля. Большинство систем обеспечивают визуальные оповещения, появляющиеся на
или около боковых зеркал при обнаружении слепого пятна.

Звуковой сигнал активируется, когда водитель сигнализирует о повороте,
И автомобиль движется в сторону слепой зоны на стороне поворота.

Некоторые системы могут также активировать рулевое управление или тормоз
, чтобы удерживать автомобиль на своей полосе движения.

5. Система помощи при парковке и предотвращения обратного движения —

Помогает водителям парковаться и резервировать свои автомобили. Системы обнаружения
задних объектов используют датчики и камеры
, чтобы водитель мог искать объекты в задней части автомобиля при движении задним ходом.

6. Адаптивная фара

Предупреждает водителей, чтобы они лучше видели объекты на темных извилистых дорогах. Фара поворачивается в направлении
В направлении движущегося транспортного средства для освещения дороги впереди на основе скорости автомобиля
и движения рулевого колеса.

7. Системы предупреждения об усталости

Он использует сложные алгоритмы для контроля управления рулевым управлением
и других поведений
, таких как продолжительность и частота мигания водителя. Эта система предназначена для предупреждения водителя
, если он обнаруживает сонливость или невнимательность.

8. Система предупреждения о криволинейной скорости

Он контролирует транспортное средство, когда оно приближается к поворотам дороги.
С помощью глобальной системы позиционирования и цифровой карты. Датчики скорости на повороте предупреждают водителя
, если система обнаруживает, что автомобиль приближается к повороту с превышением скорости.

Также прочтите — Как работают электрические системы автомобиля

* Охрана окружающей среды

Датчики

делают современные автомобили не только безопаснее, но и чище.

Они предоставляют основную информацию для
чистого и эффективного сгорания топлива в двигателе,
Таким образом, значения выбросов выхлопных газов и расход топлива могут быть
значительно снижены.

В конце концов,
Они поддерживают надежное функционирование высокоэффективных систем доочистки выхлопных газов.Примеры включают управляемый трехкомпонентный катализатор,
сажевый фильтр или каталитический нейтрализатор DeNOx.

Автомобильные датчики и их функции

Автомобильные датчики и их функции могут показаться сложными, но это простой способ убедиться, что основные системы в вашем автомобиле работают бесперебойно. Эти датчики контролируют все, от уровня кислорода до расхода воздуха и температуры охлаждающей жидкости двигателя. Вот пять автомобильных датчиков и их функции, которые помогут вам лучше понять, как работает ваш двигатель.

Датчик кислорода (O2)

Вашему двигателю нужен кислород, но слишком много или слишком мало кислорода может вызвать проблемы. Эти датчики измеряют уровень кислорода в выхлопных газах вашего автомобиля и сравнивают его с количеством кислорода в воздухе вокруг вашего автомобиля.

Определяет соотношение топлива и воздуха в вашем двигателе, которое называется соотношением топлива. Он используется компьютером двигателя, чтобы видеть, правильно ли дозируется топливо. Если это важное соотношение нарушено при слишком большом или слишком малом количестве топлива, ваша машина может работать не так эффективно.Это может вызвать проблемы с производительностью и чрезмерное загрязнение.

Датчик массового расхода воздуха (MAF)

Этот датчик работает вместе с датчиком кислорода, чтобы убедиться, что ваш двигатель имеет правильное соотношение топлива. Пока датчик кислорода находится в выхлопной системе, датчик массового расхода воздуха расположен рядом с воздушным фильтром и отслеживает, сколько воздуха поступает в двигатель. Если ваш датчик массового расхода воздуха выходит из строя, вы можете заметить резкую работу на холостом ходу или глохнет, и может загореться индикатор двигателя.

Датчик абсолютного давления в коллекторе (МАР)

Датчик абсолютного давления в коллекторе также измеряет воздух, поступающий в двигатель, но другим способом. В то время как датчик массового расхода воздуха измеряет расход воздуха, датчик MAP измеряет плотность воздуха. Эта информация используется компьютером вашего двигателя для регулировки количества топлива, используемого в процессе сгорания, и поддержания оптимального соотношения топлива и воздуха.

Датчик частоты вращения двигателя

Датчик частоты вращения коленчатого вала измеряет частоту вращения коленчатого вала в оборотах в минуту или об / мин.Это не то же самое, что измерение скорости автомобиля — это измеряется датчиком скорости автомобиля. Датчик частоты вращения двигателя показывает только частоту вращения двигателя и используется для контроля общей производительности автомобиля. Если он не работает должным образом, у вас могут быть проблемы со спидометром или функцией круиз-контроля.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS)

Как следует из названия, этот датчик отслеживает температуру охлаждающей жидкости вашего двигателя. Он использует эту информацию для регулирования других систем, которые помогают должным образом охлаждать ваш двигатель, например охлаждающего вентилятора.Если этот датчик неисправен, ваш двигатель может перегреться, что является серьезной проблемой. В этом случае загорится индикатор проверки двигателя, чтобы предупредить вас о том, что вам следует отремонтировать двигатель и воздержаться от вождения.

Это всего лишь несколько автомобильных датчиков и их функции, которые помогут вам лучше понять важнейшие компоненты, обеспечивающие бесперебойную работу вашего автомобиля. Полный список датчиков длинный, и все они работают вместе в фоновом режиме, чтобы ваш двигатель работал безопасно и эффективно, чтобы вы могли заниматься своими делами.

Проверьте все реле, датчики и переключатели , доступные в NAPA, в режиме онлайн или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания AutoCare NAPA для текущего обслуживания и ремонта. Чтобы получить дополнительную информацию о автомобильных датчиках и их функциях, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фотографии любезно предоставлены Flickr.

Николь Вакелин освещает автомобильную промышленность в качестве независимого журналиста для различных изданий. Ее работа включает в себя новости, подкасты, радио, письменные обзоры и видеообзоры.Ее можно найти в The Boston Globe, CarGurus, BestRide, US News and World Report и AAA, а также в блогах о стиле жизни, таких как Be Car Chic, The Other PTA и She Buys Cars. Она активна в социальных сетях, у нее много подписчиков как в Twitter, так и в Instagram, и в настоящее время она является вице-президентом Ассоциации автомобильной прессы Новой Англии.

Какие бывают типы датчиков с цепями?

Обычно мы используем обычные настенные розетки для включения промышленных или бытовых приборов, таких как вентиляторы, охладители, промышленные двигатели и т. Д.Но регулярно управлять переключателями очень сложно. Следовательно, системы домашней и промышленной автоматизации разработаны для упрощения управления всеми необходимыми электрическими и электронными нагрузками. Эта автоматизация в энергосистеме может быть спроектирована с использованием различных типов датчиков и цепей датчиков. Итак, эта статья дает исчерпывающий обзор того, что такое датчик, различных типов, принципа действия вместе с принципиальными схемами.

Что такое датчик?

Устройство, которое выдает выходной сигнал, обнаруживая изменения в количествах или событиях, может быть определено как датчик.В общем, датчики называют устройствами, которые генерируют электрический сигнал или оптический выходной сигнал, соответствующий изменениям уровня входных сигналов. Существуют различные типы датчиков, например, рассмотрим термопару, которую можно рассматривать как датчик температуры, который вырабатывает выходное напряжение на основе изменений температуры на входе.

Можно наблюдать многие виды датчиков во многих областях, используемых для различных приложений. Рассмотрим несколько из датчиков типа .

Типы датчиков

Различные типы датчиков в электронике

В нашей повседневной жизни мы привыкли часто применять различные типы датчиков в наших энергосистемах, таких как электрические и электронные приборы, системы управления нагрузкой, домашняя автоматизация и т. Д. промышленная автоматизация и так далее.

Все типы датчиков можно разделить на аналоговые и цифровые. Но есть несколько типов датчиков, таких как датчики температуры, ИК-датчики, ультразвуковые датчики, датчики давления, датчики приближения и сенсорные датчики, которые часто используются в большинстве электронных приложений.

  1. Датчик температуры
  2. ИК-датчик
  3. Ультразвуковой датчик
  4. Датчик касания
  5. Датчики приближения
  6. Датчик давления
  7. Датчики уровня
  8. Датчики дыма и газа

Датчик температуры

Температура является одним из наиболее часто измеряемых экологические количества по разным причинам. Существуют различные типы датчиков температуры, которые могут измерять температуру, например термопары, термисторы, полупроводниковые датчики температуры, резистивные датчики температуры (RTD) и так далее.В зависимости от требований используются различные типы датчиков для измерения температуры в различных приложениях.


Датчик температуры
Цепь датчика температуры

Простой датчик температуры со схемой может использоваться для включения или выключения нагрузки при определенной температуре, которая определяется датчиком температуры (здесь используется термистор). Схема состоит из батареи, термистора, транзисторов и реле, которые подключены, как показано на рисунке.

Цепь датчика температуры

Реле активируется датчиком температуры, определяя желаемую температуру.Таким образом, реле включает подключенную к нему нагрузку (нагрузка может быть переменного или постоянного тока). Мы можем использовать эту схему для автоматического управления вентилятором в зависимости от температуры.

Практическое применение датчика температуры

В первую очередь рассмотрим датчики температуры, которые снова подразделяются на датчики различных типов, такие как термисторы, цифровые датчики температуры и так далее.

Программируемый цифровой контроллер температуры представляет собой практический электронный проект на основе встроенной системы, который он разработан, который используется для управления температурой любого устройства в соответствии с требованиями промышленного применения.Комплект схемы цифрового датчика температуры показан на рисунке ниже.

Структурная схема проекта может быть представлена ​​следующим образом с различными блоками, как показано на рисунке.

Блок питания состоит из блока питания 230 В переменного тока, понижающего трансформатора для понижения напряжения, выпрямителя для выпрямления напряжения из переменного в постоянный, регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока для подачи входной мощности в схему проекта.

ЖК-дисплей сопряжен с микроконтроллерами 8051 для отображения значений температуры в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C.Цифровой датчик температуры IC DS1621 используется для передачи 9-битных показаний температуры на микроконтроллер.

Энергонезависимая память EEPROM используется для хранения заданных пользователем (максимальных и минимальных) настроек температуры с помощью набора переключателей на микроконтроллерах 8051. К микроконтроллеру подключено реле, которым можно управлять с помощью драйвера транзистора. Нагрузка может управляться с помощью этого реле (здесь нагрузка представлена ​​в виде лампы для демонстрационных целей).

ИК-датчик

Небольшие фоточипы с фотоэлементом, которые используются для излучения и обнаружения инфракрасного света, называются ИК-датчиками.ИК-датчики обычно используются для разработки технологии дистанционного управления. Инфракрасные датчики могут использоваться для обнаружения препятствий роботизированному транспортному средству и, таким образом, контролировать направление движения роботизированного транспортного средства. Существуют различные типы датчиков, которые можно использовать для обнаружения инфракрасного света.

ИК-датчик
Схема ИК-датчика

Простая схема ИК-датчика используется в нашей повседневной жизни в качестве пульта дистанционного управления для телевизора. Он состоит из схемы ИК-излучателя и ИК-приемника, которые могут быть сконструированы, как показано на рисунке.

Цепь ИК-датчика

Цепь ИК-излучателя, которая используется контроллером в качестве пульта дистанционного управления, используется для излучения инфракрасного света. Этот инфракрасный свет отправляется или передается на схему ИК-приемника, которая взаимодействует с устройством, таким как телевизор или робот с дистанционным управлением через ИК-порт. На основании полученных команд осуществляется управление телевизором или роботом.

Практическое применение ИК-датчика

ИК-датчики часто используются для проектирования пультов дистанционного управления телевизорами. Это простой проект электроники на основе ИК-датчика, используемый для дистанционного управления роботизированным транспортным средством с помощью обычного телевизионного или ИК-пульта.Схема проекта роботизированного транспортного средства, управляемого ИК-датчиком, показана на рисунке.

Блок-схема роботизированных транспортных средств с ИК-управлением состоит из различных блоков, таких как двигатели и водолаз, подключенных к микроконтроллерам 8051, аккумулятор для источника питания, блок ИК-приемника и пульт дистанционного управления телевизором или ИК-пульт, как показано на рисунке.

Здесь пульт от телевизора на основе ИК-датчика используется для удаленной отправки команд роботизированному транспортному средству пользователем. На основе команд, полученных ИК-приемником, подключенным к микроконтроллеру на стороне приемника.Микроконтроллер генерирует соответствующие сигналы для управления двигателями, чтобы управлять направлением роботизированного транспортного средства вперед или назад, влево или вправо.

Ультразвуковой датчик

Датчик, который работает по принципу, подобному гидролокатору или радару, и оценивает атрибуты цели путем интерпретации, называется ультразвуковыми датчиками или трансиверами. Существуют различные типы датчиков, которые классифицируются как активные и пассивные ультразвуковые датчики, которые можно различать в зависимости от работы датчиков.

Высокочастотные звуковые волны, генерируемые активными ультразвуковыми датчиками, принимаются обратно ультразвуковым датчиком для оценки эха. Таким образом, временной интервал, используемый для передачи и приема эха, используется для определения расстояния до объекта. Но пассивные ультразвуковые датчики используются только для обнаружения ультразвукового шума, который присутствует в определенных условиях.

Ультразвуковой датчик со схемой

Ультразвуковой модуль, показанный на рисунке выше, состоит из ультразвукового передатчика, приемника и схемы управления.Практическое применение ультразвукового датчика со схемой может быть использовано в качестве схемы ультразвукового датчика расстояния, как показано ниже.

При подаче питания на схему генерируются ультразвуковые волны, которые передаются от датчика и отражаются назад от препятствия или объекта перед ним. Затем получатель получает его, и общее время, затрачиваемое на отправку и получение, используется для расчета расстояния между объектом и датчиком. Микроконтроллер используется для обработки и управления всеми операциями с использованием методов программирования.ЖК-дисплей подключен к цепи для отображения расстояния (обычно в см).

Практическое применение ультразвукового датчика

Ультразвуковые датчики со схемами могут использоваться для измерения расстояния до объекта. Этот метод используется там, где мы не можем реализовать обычные методы для измерения таких недоступных областей, как зоны с высокой температурой или давлением и т. Д. Комплект схемы проекта измерения расстояния на основе ультразвукового датчика показан на рисунке.

Блок-схема проектной схемы измерения расстояния ультразвуковым датчиком показана на блок-схеме ниже.Он состоит из различных блоков, таких как блок питания, ЖК-дисплей, ультразвуковой модуль, объект, расстояние до которого необходимо измерить, и микроконтроллеры 8051.

Ультразвуковой преобразователь, используемый в этом проекте, состоит из ультразвукового передатчика и приемника. Волны, передаваемые ультразвуковым передатчиком, отражаются обратно в ультразвуковой приемник от объекта. Время, необходимое для отправки и приема этих волн, рассчитывается с использованием скорости звука.

Датчик касания

Датчики касания можно определить как переключатели, которые активируются касанием. Существуют различные типы сенсорных датчиков, которые классифицируются в зависимости от типа касаний, например, емкостной сенсорный переключатель, сенсорный переключатель сопротивления и пьезосенсорный переключатель.

Датчик касания
Схема датчика касания

Схема представляет собой простое приложение сенсорного датчика, которое состоит из таймера 555, работающего в моностабильном режиме, сенсорного датчика или пластины, светодиода, батареи и основных электронных компонентов.

Цепь датчика касания

Цепь подключена, как показано на рисунке выше. В нормальном состоянии, когда сенсорная панель не трогается, светодиод остается в выключенном состоянии. Если один раз прикоснуться к сенсорной панели, таймеры 555 подадут сигнал. Регистрируя сигнал, полученный от сенсорной панели, таймер 555 активирует светодиод, и, таким образом, светодиод светится, указывая на прикосновение к сенсорному датчику или пластине.

Практическое применение сенсорного датчика

Сенсорный груз предназначен для управления грузом.Проектная схема переключателя нагрузки с сенсорным управлением показана на рисунке.

Основанный на сенсорном датчике переключатель нагрузки с сенсорным управлением состоит из различных блоков, таких как блок питания, таймеры 555, сенсорная пластина или сенсорная пластина, реле и нагрузка, как показано на блок-схеме сенсорного переключателя нагрузки.

555 таймеров, используемых в схеме, подключены в моностабильном режиме, который используется для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени. Триггерный штифт таймеров 555 соединен с сенсорной панелью, поэтому таймеры 555 могут запускаться прикосновением.Каждый раз, когда таймер 555 запускается прикосновением (напряжение возникает при прикосновении к телу человека), он обеспечивает высокий логический уровень в течение фиксированного интервала времени. Этот фиксированный интервал времени можно изменить, изменив соединение постоянной времени RC с таймером. Таким образом, выход таймера 555 управляет нагрузкой через реле, и нагрузка автоматически отключается через фиксированный промежуток времени.

Точно так же мы можем разрабатывать простые и инновационные проекты в области электротехники и электроники, используя более совершенные датчики, такие как система автоматического открывания дверей на основе ИК-датчика.Генерация электроэнергии на основе датчиков давления, которая может быть реализована путем размещения пьезоэлектрических пластин (это один из типов датчиков давления) под прерывателем скорости на автомагистралях для выработки электроэнергии для уличных фонарей на шоссе. Схема датчика приближения на основе датчика приближения.

Теперь давайте продвинемся вперед и узнаем типы датчиков в каждой области, например, в IoT, робототехнике, строительстве и во многих отраслях.

Датчики в IoT

IoT — это платформа, на которой до недавнего времени он оставался центром всех связанных с технологиями вещей.Функция IoT — доставлять различные типы информации и интеллекта с помощью различных датчиков. Эти датчики работают для сбора информации, работы с ней и обмена между несколькими подключенными устройствами. Со всей собранной информацией датчики обеспечивают автоматическое функционирование и делают технологию умнее. Ниже приведены типы датчиков в домене IoT .

Датчики приближения

Это тип датчика Интернета вещей, в котором он определяет наличие или отсутствие окружающего объекта или находит свойства объекта.Затем он преобразует обнаруженный сигнал в форму, которая понятна пользователю, или может быть простым электронным устройством, которое не контактирует с ним.

Схема датчика приближения

Датчики приближения применяются в основном в сфере розничной торговли, где они могут обнаруживать движение и связь, существующую между продуктом и потребителем. Благодаря этому пользователи могут получать быстрые уведомления об обновлениях скидок и эксклюзивных предложениях интересных товаров. А другая область — автомобили.

Например, при движении задним ходом вы будете слышать звуки, если обнаружите какое-либо препятствие, и здесь реализована работа датчика приближения.

Существует много других типов датчиков приближения, а именно:

Химический датчик

Эти датчики используются в различных отраслях промышленности. Основная цель этих датчиков — сигнализировать о любых изменениях в жидкости или обнаруживать любые химические изменения в воздухе. Они крайне важны в крупных городах, потому что важно искать изменения и обеспечивать безопасность населения.

Существенное внедрение химических датчиков можно увидеть в коммерческих наблюдениях за атмосферой и в управлении процессами, которые могут включать преднамеренно или случайно выделенные химические вещества, опасное или радиоактивное воздействие, многократно используемые операции на космических станциях, в фармацевтической промышленности и многие другие.

Наиболее часто используемые химические сенсоры:

  • Электрохимический газовый тип
  • Химический полевой транзистор
  • Химический резистор
  • Недисперсионный ИК
  • pH стеклянный электрод типа
  • Наностержень оксида цинка
  • Флуоресцентный хлорид типа

Газовый сенсор

Они почти такие же, как химические датчики, но используются исключительно для наблюдения за изменениями качества воздуха и определения наличия различных типов газов.Подобно химическим датчикам, они используются во многих областях, таких как сельское хозяйство, здравоохранение, производство, и используются для наблюдения за качеством воздуха, распознавания токсичного или горючего газа, наблюдения за опасными газами в угольной промышленности, нефтегазовой промышленности, химических лабораторий, инженерных работ — краски , пластмассы, резина, медицина и нефтехимия и другие.

Некоторые из наиболее часто используемых датчиков газа относятся к

  • Тип водорода
  • Тип мониторинга озона
  • Гигрометр
  • Датчик углекислого газа
  • Электрохимический газообразный тип
  • Тип каталитического шарика
  • Тип загрязнения воздуха
  • Окись углерода Тип обнаружения
  • Тип обнаружения газа

Это все о газовых и химических датчиках и их типах.

Датчики влажности

Влажность — это термин, который определяется как количество пара, присутствующего в атмосферном воздухе или других газообразных веществах. Датчики влажности обычно используют датчики температуры, поскольку для большинства производственных операций требуются точные рабочие условия. Измеряя влажность, можно быть уверенным, что вся процедура проходит легко, и когда происходит резкое изменение, они сразу же выполняются, поскольку эти датчики быстрее определяют изменение.

Во многих областях, например, в жилых и коммерческих помещениях, эти датчики влажности используются для отопления, вентиляции и охлаждения. Даже эти датчики можно наблюдать во многих других областях, таких как покраска, больницы, фармацевтика, метеорология, автомобилестроение, теплицы и промышленность по нанесению покрытий.

Это в основном используемые типы датчиков в области IoT .

Датчики в робототехнике

Датчики имеют большее значение в робототехнике, так как они позволяют роботу получать информацию об окружающей среде и таким образом облегчают выполнение необходимых операций.Без этих датчиков роботы могут выполнять лишь несколько монотонных действий, ограничивающих возможности робота.

Обладая всеми этими возможностями, роботы могут выполнять множество высокоуровневых операций. Давайте обсудим более подробно различные типы датчиков в робототехнике .

Датчик ускорения

Этот тип датчика используется для расчета значений угла и ускорения. Акселерометр в основном используется для расчета ускорения. Существует два типа сил, которые показывают воздействие на акселерометр, а именно:

Статическая сила — это сила трения, которая существует между любыми двумя объектами.Вычислив силу тяжести, можно узнать величину наклона робота. Этот расчет полезен для балансировки роботов или для того, чтобы узнать, совершает ли робот движение на подъеме или на плоской кромке.

Dynamic Force — измеряется как величина ускорения, необходимого для движения объекта. Расчет динамической силы с помощью акселерометра определяет либо скорость, либо скорость движения робота.

Эти датчики акселерометра доступны в нескольких конфигурациях.Тип выбора зависит от требований отрасли. Некоторые из параметров, которые необходимо проверить перед правильным выбором датчика, — это полоса пропускания, тип выходного сигнала, цифровой или аналоговый, общее количество осей и чувствительность.

На рисунке ниже показана принципиальная схема датчика ускорения.

Датчик ускорения

Звуковой датчик

Эти датчики обычно представляют собой микрофонные устройства, которые используются для определения звука и подачи соответствующего уровня напряжения на основе обнаруженного уровня звука.С помощью звукового датчика можно изготовить небольшого робота для навигации в зависимости от уровня принимаемого звука.

По сравнению со световыми датчиками, процесс проектирования звуковых датчиков несколько сложен. Это связано с тем, что звуковые датчики обеспечивают очень минимальную разницу напряжений, и ее необходимо усиливать, чтобы обеспечить измеримое изменение напряжения. Схема переключения звукового датчика показана ниже:

Звуковой датчик

Световой датчик

Световые датчики — это своего рода преобразователи, которые используются для определения света и генерируют изменение напряжения, такое же, как интенсивность света, который проходит под световыми датчиками. .

В робототехнике существуют в основном два типа датчиков: фоторезисторные и фотоэлектрические. Даже есть другие типы световых сенсоров, которые не так много реализованы, как фототранзисторы и фотолампы.

Фоторезистор

Это вид резистора, который в основном используется для обнаружения света. При этом значение сопротивления изменяется в соответствии с уровнем интенсивности света. Свет, падающий на фоторезистор, имеет обратную зависимость от величины сопротивления фоторезистора.В большинстве случаев фоторезистор даже называют LDR, что означает светозависимый резистор. Принципиальная схема фоторезистора показана ниже:

Фотоэлементы

Фотоэлементы — это устройства преобразования энергии, которые используются для преобразования солнечного излучения в форму электрической энергии. В основном они используются в процессе производства солнечных роботов. Отдельно фотоэлектрические элементы рассматриваются как устройства источников энергии, которые представляют собой приложение, которое объединено как с конденсаторами, так и с транзисторами, и они могут преобразовать это в устройство датчика.

Тактильные датчики

Это тип датчика, который определяет контакт, который находится между датчиком и объектом. Тактильные датчики, вероятно, применяются в повседневных ситуациях, например, в лампах, которые тускнеют или увеличивают яркость, касаясь их основания и кнопок подъема. Кроме того, существует множество обширных областей применения тактильных датчиков, о которых люди точно не знают. Основными типами тактильных датчиков являются

Датчик касания

Это датчик, который обладает способностью распознавать и идентифицировать прикосновение к объекту и датчику.Некоторые из устройств, в которых используются сенсорные датчики, — это концевые выключатели, микровыключатели и другие. Когда какой-либо из разъемов входит в контакт с любой из твердых секций, это устройство становится более удобным, и это останавливает движение робота. Кроме того, он используется для проверки, когда у него есть датчик, используемый для измерения размера компонентов.

Датчик силы

Он используется для измерения значений силы при выполнении нескольких операций, таких как разгрузка и погрузка машины, транспортировка материала и другие, выполняемые роботом.Этот датчик также широко используется при сборке для анализа проблем. В этом датчике реализовано несколько подходов, таких как совместное считывание, тактильное считывание.

Помимо этого, во многих отраслях промышленности существует множество типов датчиков. Давайте кратко рассмотрим:

Типы датчиков, используемых в здании

В основном используемые в строительстве датчики:

  • Датчики температуры
  • Датчики обнаружения движения
  • Электрические датчики напряжения и тока
  • Дым и пожар датчики обнаружения
  • Датчики камеры
  • Датчики газа

Типы датчиков в дистанционном зондировании

В основном существуют два типа датчиков дистанционного зондирования: активные и пассивные.

Активные датчики

Они генерируют энергию для сканирования предметов и местоположений, а затем датчик идентифицирует и вычисляет количество либо рассеянного назад, либо отраженного излучения от целевого объекта. Примерами активных датчиков являются РАДАР и ЛИДАР, где разница во времени между процессом излучения и процессом возврата рассчитывается путем определения площади, скорости и направления объекта.

Пассивные датчики

Эти датчики собирают излучение, которое либо излучается, либо отражается от окружающих мест или объектов.Наиболее ярким примером пассивного датчика является отраженный солнечный свет. И другие примеры — радиометры, объекты с зарядовой связью, инфракрасный порт и работа с пленочными фотоаппаратами.

Классификация датчиков в дистанционном зондировании:

Типы датчиков в дистанционном зондировании

Для разработки различных типов схем на основе датчиков вы можете загрузить нашу бесплатную электронную книгу, чтобы самостоятельно разрабатывать проекты электроники. Вы также можете обратиться к нам за технической помощью, разместив свои идеи в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще типы датчиков и в основном схемотехника датчиков потока?

Шаблоны проектирования набора датчиков для автономных транспортных средств — открытое автономное вождение

Почему каждая компания по производству беспилотных автомобилей использует разные датчики и разные монтажные позиции? Несмотря на то, что по-прежнему существует большое разнообразие наборов датчиков, можно найти некоторые повторяющиеся закономерности, такие как лидары с высоким разрешением, установленные в центре крыши автономных транспортных средств. Эта статья призвана предоставить обзор этих шаблонов и объяснить причины, лежащие в основе различных подходов.

🛈 Заявление об ограничении ответственности / объем

  • В этой статье основное внимание уделяется расположению датчиков и влиянию поля зрения (FOV) датчиков на сценарии, с которыми могут справиться автономные автомобили. Подробности о датчиках и сенсорной технологии не являются основной темой этой статьи.
  • В этой статье больше внимания уделяется камере и лидару, чем радару. Другие датчики, такие как ультразвуковые или тепловизионные камеры, также очень интересны для автономного вождения, но не являются основной темой этой статьи.
  • Для простоты покрытие датчика визуализируется в виде непрерывных объемов.
  • Поле обзора моделей датчиков, используемых для рассмотрения ниже, отражает «стандартные датчики», используемые при автономном вождении, см. Сравнение лидара , Сравнение радара .

Сокращения

FOV: Поле зрения
ADAS: Расширенная система помощи водителю
AV: Автономное транспортное средство

Учитывая свои индивидуальные особенности, датчики автономного автомобиля определяют область рабочего проектирования (ODD) — среды, в которых автомобиль может быть безопасно развернут.Идентификация датчиков, необходимых для «решения» ODD, является сложной задачей, поскольку существует множество общих и крайних случаев, которые необходимо учитывать, в то время как все датчики имеют индивидуальные особенности и ограничения — каждый датчик выбирается как компромисс между точностью, диапазоном и выборкой скорость, поле зрения, стоимость и общая сложность системы.

Сценарии

Обычный способ определить набор датчиков, необходимый для решения ODD, — это захват множества сценариев, которые вводятся в моделирование, чтобы проверить, при каких обстоятельствах набор датчиков пропустит объекты в окружающей среде.Производительность различных наборов датчиков сравнивается, и многообещающие конфигурации улучшаются итеративно. Такой подход на основе данных позволяет использовать машинное обучение для определения оптимальной конфигурации. Сценарии могут быть автоматически собраны с машин в поле или могут быть разработаны вручную. Ниже представлена ​​подборка сложных сценариев и крайних случаев:

Препятствия в воздухе и под потолком

Препятствия, преграждающие путь транспортному средству, которые не связаны с землей, e.г. открытые двери грузовых автомобилей, выступающие грузовые автомобили , ветки деревьев, ворота стрелы или низкие мосты, пропускаются редкими или низкими лидарами, очень сложны для камеры и даже могут быть затруднены для правильной привязки радаров.

Если лидарный датчик с небольшим вертикальным полем обзора установлен слишком низко, ни один из излучаемых им лидарных лучей не может попасть в выступающее препятствие.

Выступающие препятствия не обнаруживаются, если вертикальное разрешение лидарного датчика слишком низкое и луч не попадает в препятствие.

Велосипедист проезжает мимо

При повороте направо следует соблюдать особую осторожность для участников дорожного движения, которые могут быть отрезаны на повороте. В то время как большие автомобили сравнительно легко обнаружить (с помощью радара, например, для помощи при смене полосы движения), участников легкого движения, таких как велосипедисты, может быть значительно труднее обнаружить, поскольку датчики установлены в центре крыши.

Велосипедист, едущий рядом с транспортным средством, не попадает в поле зрения лидарного датчика, установленного в центре крыши.

Пересечение с окклюзией

Чтобы свести к минимуму риск столкновения при въезде на закрытый переход, очень важно иметь возможность как можно раньше наблюдать за полосами движения, например с помощью датчиков, установленных в передней части автомобиля.

Датчик, установленный в центре, не сможет распознавать движение, идущее с перекрытой полосы пересечения.

Датчик, обращенный вбок близко к передней части транспортного средства, может заглядывать в полосу пересечения и обнаруживать приближающийся перекресток.

Низкое препятствие рядом с автомобилем

Близкие, низкие препятствия, такие как бордюры, ограждения, кусты и т. Д., Являются проблемой при использовании датчиков с малым вертикальным полем обзора, поскольку их можно либо не заметить, либо они могут затенять участников дорожного движения позади них.

Датчик не замечает низкое препятствие, потому что оно слишком короткое.

Близкое низкое препятствие полностью перекрывает движение за ним.

Наклон

Наклон оказывает большое влияние на требования к вертикальному полю поля зрения датчиков.При приближении к пандусам и подземным переходам покрытие других участников дорожного движения уменьшается. Кроме того, необходимо компенсировать геометрию дорожного покрытия для обнаружения объектов; в противном случае пандусы будут классифицированы как препятствия, а фактические препятствия вне поля зрения будут пропущены. Особенно сложны перекрестки с восходящими или нисходящими пересекающимися полосами движения.

Пандус перед автомобилем может быть ошибочно интерпретирован как препятствие, а второе транспортное средство датчик вообще не перекрывает.

Расположение датчика

Когда датчики установлены отдельно друг от друга, они будут иметь различную перспективу на окружающую среду транспортного средства (параллакс), что может привести к ситуации, в которой один датчик воспринимает объект, а другой датчик перекрывает его. Это проблема слияния данных датчиков: для слияния высокого уровня (слияния объектов) датчики будут противоречить друг другу. Для низкоуровневого слияния (слияния необработанных данных сенсора) параллакс приведет к появлению областей, которые невозможно сопоставить между сенсорами, и, следовательно, к «дырам» в слитых данных сенсора.Эти эффекты особенно сильны для близкого окружения.

Чтобы свести эти проблемы к минимуму, различные сенсоры, в частности камера и лидар, часто размещаются в одном месте: сенсоры устанавливаются как можно ближе друг к другу.

Покрытие и резервирование

В зависимости от предполагаемой степени автоматизации и целевого оптического привода требования к набору датчиков существенно различаются.

Для удержания полосы движения под присмотром водителя может быть достаточно переднего радара и камеры.

Для автономного вождения в городских условиях требуется горизонтальный охват 360 ° по всем трем основным модальностям датчиков (камера, лидар и радар), чтобы надежно обнаруживать участников дорожного движения в соответствующих сценариях, используя различные методы для компенсации их соответствующих недостатков. Фактически, 360 ° необходимы, но этого недостаточно; вращающийся на 360 ° лидар на крыше транспортного средства во многих случаях недостаточен для обнаружения препятствий (см. раздел о лидарах ниже) и должен быть дополнен дополнительными лидарами.

Коммерческие соображения

Решив ODD, можно предложить товар. Будет ли положительное экономическое обоснование для этого продукта или нет, будет зависеть от многих дополнительных факторов, таких как характер услуги, предоставляемой AV, регион, где услуга предоставляется и т. Д.

В этой статье не рассматриваются коммерческие соображения, но для проектирования набора датчиков жизненно важно признать, что, помимо вклада датчиков в решение проблемы ODD, стоимость, надежность и масштабируемость производства являются решающими факторами для развертывания большого парка.

Лидар

Лидары — сравнительно новая технология в автомобильной промышленности; раньше они были более распространены в робототехнике. С развитием ADAS и автономного вождения это скоро изменится. В то время как автомобили первых серий уже используют лидары с низким разрешением, лидары с высоким разрешением, позволяющие обнаруживать на расстоянии и даже классификацию, в настоящее время зарезервированы для беспилотных автомобилей с большим бюджетом датчиков.

На рынке представлены различные лидарные датчики, различающиеся длиной волны, разрешением и технологией — чтобы познакомиться с технологией, лежащей в основе датчиков, читайте больше здесь .

Одиночный лидар в центре крыши

Варианты

  • Датчик можно поднять, чтобы уменьшить слепую зону, закрывая крышу.
  • Датчик
  • можно переместить от центра крыши к переднему краю крыши, что улучшает восприятие спереди и снижает восприятие сзади.

Плюсы

  • Простая установка, никаких усилий для синхронизации и выравнивания нескольких облаков точек.
  • Охват 360 ° одним датчиком.
  • Хороший обзор, возможность просматривать других участников дорожного движения.

Минусы

  • Слепые зоны для низких предметов во всех направлениях, особенно сзади.
  • Датчик
  • необходимо поднять с крыши, чтобы использовать полный вертикальный угол обзора, высокое положение вызывает механические проблемы в случае резкого замедления и делает невозможным вход в зоны с низким потолком.

Несколько лидаров на крыше

Варианты

  • Датчики можно наклонять для уменьшения слепых зон.
  • Датчики могут быть установлены по краям крыши транспортного средства или дополнены дополнительными датчиками на крыше.

Плюсы

  • Нет окклюзии крышей автомобиля
  • Наклонные датчики обеспечивают оптимальный охват среди конфигураций, установленных на крыше.

Минусы

  • Более высокая сложность с точки зрения интеграции и объединения облаков точек по сравнению с одним датчиком
  • Наклон датчиков ограничен их вертикальным полем обзора. Слишком маленький наклон приводит к появлению слепых зон рядом с автомобилем, а слишком большой наклон ограничивает покрытие на возвышенных объектах.

Передний лидар

Варианты

  • Лидары с увеличенным вертикальным полем обзора обеспечивают более крутые склоны.
  • Более высокие точки крепления за лобовым стеклом или по центру переднего края крыши позволяют видеть других участников дорожного движения и низкие препятствия за счет пропуска низких препятствий.

Плюсы

  • Простая установка, хорошая интеграция в автомобиль,
  • На плоских поверхностях: лучи лидара почти параллельны поверхности дороги; следовательно, отражения от поверхности дороги не возвращаются.Это позволяет интерпретировать отдачу непосредственно как расстояние до препятствий.
  • Хорошо для обнаружения автомобилей впереди на шоссе (ACC).

Минусы

  • На спусках; датчик вернет плоскость земли в качестве препятствия для восходящих дорог и не будет возвращаться для нисходящих дорог,
  • Недостаточное общее покрытие для городской рекламы без использования других датчиков.

Лидары, вид сбоку

Варианты:

  • Лидары с более высоким горизонтальным и вертикальным полем обзора позволяют полностью покрыть стороны транспортного средства.
  • Различные положения: положение за передним колесом может упростить интеграцию, положение под боковым зеркалом позволяет просматривать невысокие препятствия.

Плюсы:

  • Включает сценарий «Перекресток с окклюзией»: автомобиль может обнаруживать перекресток на перекрестках, не въезжая и не блокируя движение.

Минусы:

  • Датчик с низким вертикальным полем обзора будет иметь проблемы с наклонами

Лидары, выступающие на 360 ° по бокам транспортных средств, обеспечивают покрытие на 180 °.

Камера

Камеры

(в отличие от лидаров, радаров и ультразвуковых датчиков) — это пассивные датчики , которые собирают свет, отраженный от окружающей среды. Хотя камеры обеспечивают сравнительно высокое разрешение, их данные подвержены различным воздействиям окружающей среды (темнота, дождь, туман, низкое солнце, брызги, снег, пыль и т. Д.). Данные камеры должны интерпретироваться дорогостоящими в вычислительном отношении алгоритмами компьютерного зрения или глубоким обучением, чтобы предоставить полезную информацию для ADAS и автономного вождения, в то время как данные от датчиков измерения расстояния, таких как Lidar, могут использоваться (почти) как есть для предотвращения столкновений.С положительной стороны, данные камеры (после интерпретации) обеспечивают семантически богатое представление окружающей среды автомобиля.

Широкоугольные («рыбий глаз») камеры имеют большой угол обзора, но их изображения подвержены искажению объектива, которое необходимо скорректировать перед дальнейшей обработкой. Коррекция искажения объектива удаляет части изображения и, следовательно, уменьшает угол обзора. Кроме того, области, близкие к краям изображения, могут быть размытыми и менее надежными для задач распознавания изображений.

Охват 360 ° широкоугольными камерами, установленными на крыше

Автомобили многих серий оснащены набором широкоугольных камер, обеспечивающих обзор ближайшего окружения с высоты птичьего полета, что упрощает парковку. Обычно горизонтальное покрытие 360 ° с камерами достигается путем установки на транспортном средстве нескольких 180 ° камер. Для ADAS камеры устанавливаются вокруг кузова транспортного средства (передний бампер, зеркала, крышка багажника), а для самостоятельного вождения они устанавливаются на крыше транспортного средства, например.г. в центрах кромки крыши.

Варианты:

  • Камеры можно наклонять, чтобы они лучше закрывали пространство вокруг автомобиля.
  • Камеры могут быть установлены по углам автомобиля, а не по центрам краев крыши, или в качестве центральной «вышки для камер», см. Ниже.

Плюсы

  • Охват 360 °.
  • Обеспечивает вид сверху для поддержки парковки.

Минусы

  • Камеры 180 ° подвержены сильному искажению объектива
  • Разрешение камеры будет распространяться по большой площади, оставляя сравнительно низкое разрешение на градус, что эффективно ограничивает диапазон обнаружения объекта.

Существует несколько распространенных способов установки камер, помимо описанного выше подхода «камеры в центрах краев крыши»:

Камеры на углах крыши

Камеры в углах крыши показывают большие области с низкой надежностью датчиков по сравнению с камерами в центре краев крыши (в значительной степени в зависимости от габаритов автомобиля). Кроме того, очень важный вид спереди перекрывается внешними частями поля зрения камеры; для минимального искажения вид спереди должен быть на оптической оси камеры.

Башня центральной камеры

Вместо камер с углом обзора 180 ° камеры с углом обзора 120 °, которые меньше подвержены искажению объектива, могут быть установлены в виде «башни камеры» в центре крыши. Его можно комбинировать с центральным лидаром на 360 ° для создания компактного сенсорного модуля. Как описано выше для лидаров, датчики, установленные в этой конфигурации, не могут наблюдать объекты, закрытые крышей.

Передняя камера

Фронтальные камеры являются основным (и часто единственным) датчиком для распознавания окружающей среды в автомобилях текущих серий.Они сравнительно дешевы, но поддерживают множество функций ADAS, хотя и ограничены своей чувствительностью к условиям окружающей среды, как и все камеры.

Варианты

  • Передние камеры обычно устанавливаются между задним зеркалом и лобовым стеклом. Лобовое стекло защищает камеру и очищается дворниками.
  • В качестве альтернативы, передние камеры могут быть установлены внутри автомобиля между приборной панелью и лобовым стеклом или снаружи автомобиля на бампере или в центре передней кромки крыши.
  • Стереокамеры могут обеспечить оценку расстояния.

Плюсы

  • Ночью передние камеры используют передние фары автомобиля.
  • Включает такие функции ADAS, как предупреждение о выезде с полосы движения, ассистент смены полосы движения
  • При установке за лобовым стеклом: защита от дождя и грязи,

Минусы

  • Вертикальный угол обзора ограничен капотом автомобиля, поэтому небольшие объекты перед автомобилем закрываются (если камера не установлена ​​на переднем бампере).
  • Недостаточное общее покрытие для городской рекламы без комбинации с другими датчиками.

Широкоугольная камера для обнаружения светофора

Фронтальная камера и системы камер объемного обзора обычно не способны обнаруживать объекты, расположенные близко и высоко, например светофор, из-за их ограниченного вертикального поля зрения. Эту проблему можно решить, добавив широкоугольную камеру, установленную в центре передней кромки крыши. В зависимости от расположения светофоров в целевой среде может потребоваться наклонить эти камеры вверх.

Альтернативные датчики технического зрения

Помимо описанных выше настроек на основе монокамер, существует еще несколько интересных датчиков для визуального восприятия:

  • Стереокамеры обеспечивают оценку расстояния посредством 3D-реконструкции.
  • Тепловизионные камеры обеспечивают более высокую точность обнаружения ночью и в сложных погодных условиях.
  • Камеры с высокой частотой кадров значительно упрощают отслеживание и обнаружение движущихся объектов.
  • Камеры, запускаемые по событию, уменьшают полосу пропускания, необходимую для передачи данных, и обеспечивают реактивный путь с малой задержкой для предотвращения столкновений.

Радар

Радары

уже используются в автомобильной промышленности, они уже много лет используются в серийных автомобилях для обеспечения таких функций ADAS, как адаптивный круиз-контроль (ACC) и автономное аварийное отключение (AEB).

Радары точно измеряют расстояние и радиальную скорость. Они особенно хороши при обнаружении металлических объектов, но также способны обнаруживать неметаллические объекты, такие как пешеходы, с ограниченным радиусом действия.

Охват 360 ° радаром ближнего и среднего радиуса действия

Плюсы

  • Набор из 4-6 радаров ближнего действия (SRR, диапазон ~ 30 м) и радаров среднего диапазона (MRR, диапазон ~ 100 м) достаточен для достижения 360 ° горизонтального покрытия и решения многих типичных сценариев в городских ODD.
  • Обеспечивает резервирование для лидара и камеры, будучи более надежным в сложных условиях окружающей среды.

Минусы

  • Узкий вертикальный угол обзора обычных автомобильных радаров создает серьезные проблемы при работе на неровной местности.

Передний радар

Плюсы

Минусы:

  • Недостаточное общее покрытие для городской рекламы без использования других датчиков.

Обнаружение для автоматизированных автомобилей похоже на обнаружение живых существ — не существует идеальной конфигурации датчика, которая преобладала бы во всех средах и подходила бы для любого бюджета. Ассортимент доступных сенсорных продуктов быстро увеличивается, и существует множество конфигураций, которые выполняют свою работу, со своими достоинствами и недостатками.

Предоставление базовой информации о конструкции набора датчиков и изучение частых шаблонов для различных модальностей датчиков в этой статье не преследовало цель дать абсолютный ответ; вместо этого он должен был передать мыслительный процесс проектирования набора датчиков, позволяющий понять причины выбора датчиков.

Если приведенные выше концепции и модели заинтриговали вас, следующим шагом для более глубокого знакомства с датчиками для автономного вождения является более глубокое изучение сенсорной технологии и сенсорных продуктов, которые в настоящее время представлены на рынке.В следующем разделе перечислены полезные материалы для этой цели.

Дополнительные ресурсы

Конфигурации общественных датчиков

Некоторые компании, работающие над беспилотными автомобилями, уже выпустили свои конфигурации датчиков:

Сенсорная техника

Технические характеристики датчика

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

В мире полно датчиков.В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех сферах деятельности. Автоматизация включает в себя включение света и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку температуры в помещении, датчики дыма и т. Д. Все это осуществляется с помощью датчиков. В наши дни любой продукт на базе встроенной системы имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как камера видеонаблюдения с мобильным управлением, приложения для мониторинга и прогнозирования погоды и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении в сфере здравоохранения.Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физических величин, таких как давление, сила или электрическая величина, например ток или любая другая форма энергии . После наблюдения изменений датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или любым другим сигналом, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент на блок-схеме системы измерения, который напрямую контактирует с переменными для получения достоверных выходных данных. Теперь вы знаете Что на самом деле означает датчик ? дайте нам знать о некоторых его типах и их применениях, как показано ниже.

Классификация датчиков

  1. Активные и пассивные датчики
  2. Аналоговые и цифровые датчики
Активные датчики:

Активные датчики — это тип датчиков, которые вырабатывают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их еще называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это тип датчиков, которые выдают выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужны дополнительные стимулы или напряжение.

Пример: термопара, которая генерирует значение напряжения, соответствующее приложенному теплу. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Различные типы цифровых и аналоговых датчиков перечислены ниже один за другим с указанием их приложений.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемые для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, скорость, теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим подробно с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков
Аналоговые датчики

Датчик, вырабатывающий непрерывный по времени сигнал с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входному сигналу, подаваемому в систему. Как правило, на выходе создается аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, световые датчики, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближняя, средняя и дальняя инфракрасная области.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для испускания и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться как детектор препятствий. Есть два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует какой-либо ИК-источник для обнаружения энергии, излучаемой препятствиями, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры, относятся к пассивным датчикам.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-детектор, они называются активным датчиком. Светодиод или лазерный диод действуют как источник ИК-излучения. Фотодиод или фототранзисторы действуют как ИК-детектор.

Связанное сообщение: Схема, работа и применение инфракрасного датчика движения PIR

Датчики температуры и термопары

Как уже говорилось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые постоянно меняются во времени.Выходное значение датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. По этой причине для усиления требуются схемы формирования сигнала. Аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры определяет температуру и измеряет ее изменения. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные датчики температуры (RTD) и микросхемы датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения — это тип бесконтактного датчика, который используется для обнаружения объектов. Он не имеет физического контакта с объектом. Объект, расстояние до которого необходимо измерить, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов для измерения скорости, идентификация вращения, обнаружение материала, датчик парковки заднего хода, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор собирает сигнал. Время прохождения между прошедшей волной и отраженной волной измеряется с помощью ультразвукового датчика. В оптических датчиках используются два разных элемента — передатчик и приемник. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометры и датчик гироскопа

Акселерометр — это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем определения движения. Он может быть аналогового или цифрового типа. В аналоговом акселерометре, в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью силы тяжести Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа заключается в том, что гироскоп может определять вращение, а акселерометр — нет. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не подвержен влиянию ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать, когда находится в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает при подаче входного напряжения и значения давления.Он выдает аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле является входом, а электрический сигнал — выходом. Для активации датчика Холла применяется внешнее магнитное поле. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно: плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет функцией плотности потока.

Приложения: Одно из основных применений магнитных датчиков — в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушками безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики на эффекте Холла используются для определения положения GPS, определения скорости и управления двигателем.

Датчик веса

Датчик веса используется для измерения веса.Вход — сила или давление, выход — значение электрического напряжения. Датчик веса измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов весоизмерительных ячеек, а именно: балочные весоизмерительные ячейки, одноточечные весоизмерительные ячейки и тензодатчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , таких как машины, взвешивание резервуаров, медицинское оборудование

Одноточечный датчик веса: Они используются для измерения веса low , например, для сбора мусора и оборудования

Датчик тензодатчика сжатия: Используется для приложений измерения большого веса. как медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике, а также для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики — это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы не будут непрерывными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Величина измерения будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в виде логической 1 или логического 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик освещенности

Цифровой светодиод или опто-детектор, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала.К вращающемуся валу прикреплен диск. Вращающийся вал имеет по окружности прозрачные прорези. Когда вал вращается с определенной скоростью, вместе с ним вращается и диск. Датчик проходит через каждую прорезь на валу, что создает выходной импульс в виде логической 1 или логического 0. Выходной сигнал отображается на ЖК-дисплее после прохождения счетчика / регистра.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод создания прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе из сигнала ШИМ ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: Цифровой датчик температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков
  1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
  2. Контроль давления в шинах
  3. Контроль воздушного потока
  4. Уровень измерения
  5. Ингаляторы (медицинское устройство)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчика:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчика.Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров.

Устройства ИК-изображения: ИК-датчики используются для отображения объектов. Они используются в тепловизионных камерах, которые используются как неинвазивный метод визуализации.

ИК-пульт для телевизора: В наши дни пульты для ИК-телевизоров используются дома и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. Пульт от ТВ состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической цепи, которая используется для определения или обнаружения нажатой кнопки.Как только кнопка нажата, сигнал передается в форме кода Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиода. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещается на приемном конце телевизора. ИК-светодиод излучает ИК-свет, и датчик его распознает.

Внутри автомобиля — приложения датчика рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль в системе электронного рулевого управления и рулевого управления с электроусилителем.

Внутри смартфона — Сенсорные приложения: В современном мире смартфон есть у каждого человека. Мобильное техно

Датчики для автомобилей и автомобилей

Контакт:


Silvio Lieb
Служба поддержки клиентов и продаж Автомобильная промышленность

First Sensor Mobility GmbH
Königsbrücker Straße 96
01099 Dresden
T +49 351 31 7762-0
отправить письмо по электронной почте

Сенсорные решения для автомобильной и автомобильной промышленности

Для First Sensor надежное партнерство с вами является основой для наших высокопроизводительных продуктов и системных решений.У нас есть многолетний опыт применения и проектирования, и мы знаем особые требования в автомобильной промышленности.

Для легковых, грузовых автомобилей, автобусов, специальных транспортных средств, а также сельскохозяйственных, строительных и горнодобывающих машин First Sensor разрабатывает и производит инновационные датчики давления и камеры для автомобильной и автомобильной промышленности, предназначенные для работы в самых тяжелых условиях: холод, жара или постоянные вибрации. У нас есть технологии, возможности и опыт, чтобы адаптировать и оптимизировать наши датчики с учетом ваших индивидуальных требований и рынков.В First Sensor весь производственный процесс реализован как единое целое — от обработки сенсорных чипов до готового сенсора или системы камеры. Самостоятельно производя все центральные компоненты, мы обеспечиваем долгую доступность всей продукции OEM для серийного производства и послепродажного обслуживания. Все индивидуальные датчики давления и камеры разрабатываются и производятся в соответствии с системой менеджмента качества для автомобильной промышленности ISO / TS 16949.

Наши эффективные CMOS-камеры используются в современных системах помощи водителю, а также в сельскохозяйственной и строительной технике, где они предупреждают о препятствиях, помогают предотвратить выезд с полосы движения и обнаруживают ограничения скорости.Это означает, что наша модульная концепция камеры с различными физическими интерфейсами и форматами данных экономит вам ненужные расходы на разработку, когда дело доходит до интеграции в ваши системы.

Наши компактные датчики давления для крупносерийного производства доступны в различных диапазонах давления от вакуума до высокого давления и с индивидуальными электрическими соединениями и соединениями давления для измерения давления масла, бака и бензина, а также для обнаружения утечек. Мы также предлагаем широкий выбор аналоговых и цифровых интерфейсов.

Области применения наших датчиков:

  • Легковые автомобили
  • Грузовые автомобили, автобусы
  • Строительная и сельскохозяйственная техника
  • Рельсовый транспорт
  • корабли
  • Гидравлика, пневматика

Успешное применение наших датчиков в автомобильной промышленности:

  • Расширенные системы помощи водителю

— LIDAR
— ACC (Адаптивный круиз-контроль)
— Системы предотвращения столкновений
— Распознавание дорожных знаков
— Обнаружение слепых зон
— Помощь при движении задним ходом
— Система помощи при парковке
— Предупреждение о выезде с полосы движения


  • Измерение давления в баллоне
  • Подача топлива
  • Диагностика течи резервуара
  • Бак забора и отвода воздуха
  • Системы усилителя тормозов
  • Старт-стопные системы
  • Рулевое управление с усилителем
  • Подвеска двигателя
  • Системы кондиционирования
  • Системы рециркуляции отработавших газов
  • Контроль фильтра

Гибкость в цепочке поставок становится для вас все более важной.