Trong những thập kỷ gần đây, đồng hồ tốc độ cơ khí trên ô tô đã được thay thế bằng hệ thống đo tốc độ điện tử, trong đó cảm biến tốc độ đóng vai trò quan trọng.Tất cả mọi thứ về cảm biến tốc độ hiện đại, loại, thiết kế và hoạt động của chúng, cũng như sự lựa chọn và thay thế chính xác của chúng - hãy đọc trong bài viết này.
Cảm biến tốc độ là gì
Cảm biến tốc độ (cảm biến tốc độ xe, DSA) là bộ phận nhạy cảm của hệ thống đo tốc độ xe điện tử;Cảm biến tiếp xúc hoặc không tiếp xúc đo vận tốc góc của trục trong hộp số hoặc trong hộp số trục dẫn động và truyền kết quả đo đến bộ điều khiển tốc độ hoặc đồng hồ tốc độ của xe.
Xin lưu ý: bài viết chỉ thảo luận về DSA để đo tốc độ của ô tô.Giới thiệu về cảm biến tốc độ bánh xe hoạt động như một phần của hệ thống an toàn chủ động (ABS và các hệ thống khác), được mô tả trong các bài viết khác trên trang web của chúng tôi.
Cảm biến tốc độ có thể là một phần của nhiều hệ thống khác nhau trên một chiếc xe hiện đại:
● Đồng hồ tốc độ - để đo và cho biết tốc độ di chuyển hiện tại và quãng đường đã đi được (sử dụng đồng hồ đo đường);
● Hệ thống phun, đánh lửa và động cơ khác - để điều chỉnh các chế độ hoạt động của bộ nguồn, tùy thuộc vào tốc độ của ô tô và những thay đổi của nó (trong quá trình tăng tốc và phanh);
● Hệ thống báo động và an ninh chủ động – để điều chỉnh tốc độ và quỹ đạo của ô tô ở nhiều chế độ khác nhau, cảnh báo các tình huống nguy hiểm tiềm ẩn, v.v.;
● Ở một số ô tô - hệ thống lái trợ lực và tiện nghi.
DSA, giống như bộ truyền động cáp truyền thống của đồng hồ tốc độ, được gắn trên hộp số, hộp chuyển số hoặc hộp số trục dẫn động, theo dõi vận tốc góc của trục thứ cấp hoặc trục trung gian.Thông tin nhận được từ cảm biến dưới dạng tín hiệu điện sẽ được gửi đến bộ điều khiển tốc độ hoặc trực tiếp đến đồng hồ tốc độ.Đặc tính của tín hiệu được tạo ra và phương pháp kết nối/tích hợp cảm biến với thiết bị điện tử của xe phụ thuộc vào loại, thiết kế và nguyên lý hoạt động của chúng.Điều này cần phải được mô tả chi tiết hơn.
Chức năng, chủng loại, thiết kế và nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ
Cảm biến tốc độ, bất kể loại và thiết kế nào, đều tạo ra tín hiệu có thể được gửi trực tiếp đến đồng hồ tốc độ hoặc tới bộ điều khiển động cơ và các bộ điều khiển điện tử liên quan.Trong trường hợp đầu tiên, cảm biến chỉ được sử dụng để xác định trực quan tốc độ của xe.Trong trường hợp thứ hai, dữ liệu được thiết bị điện tử ô tô sử dụng để điều khiển động cơ và các hệ thống khác, đồng thời tín hiệu đến đồng hồ tốc độ được cung cấp từ bộ điều khiển.Trên các phương tiện hiện đại, phương thức kết nối thứ hai ngày càng được sử dụng nhiều hơn.
Đo tốc độ bằng DSA khá đơn giản.Cảm biến tạo ra tín hiệu xung (thường có dạng hình chữ nhật), trong đó tốc độ lặp lại xung phụ thuộc vào tốc độ quay của trục và theo đó, vào tốc độ của ô tô.Hầu hết các cảm biến hiện đại tạo ra từ 2000 đến 25000 xung trên mỗi km, nhưng tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất là 6000 xung trên mỗi km (đối với cảm biến tiếp xúc - 6 xung trên mỗi vòng quay của rôto của chúng).Do đó, việc đo tốc độ được giảm xuống bằng tính toán của bộ điều khiển về tốc độ lặp lại của các xung đến từ DSA trên một đơn vị thời gian và việc chuyển giá trị này sang km/h mà chúng ta có thể hiểu được.
Cảm biến tốc độ được chia thành hai nhóm lớn:
● Được dẫn động trực tiếp bởi trục hoặc tiếp điểm;
● Không tiếp xúc.
Lắp cảm biến tốc độ tiếp xúc ở hộp số
Nhóm đầu tiên bao gồm các cảm biến mà mô-men xoắn từ trục hộp số, trục hoặc hộp chuyển số được truyền tới nhờ một bánh răng truyền động và cáp thép mềm (hoặc trục cứng ngắn).Cảm biến cung cấp một thiết bị đọc góc quay của trục và chuyển nó thành xung điện.Các cảm biến loại này được sử dụng rộng rãi vì chúng có thể được lắp đặt thay vì dẫn động của đồng hồ tốc độ cơ học (cho phép bạn nâng cấp các phương tiện cũ mà không mất thêm chi phí) và có độ tin cậy cao.
Quay số chính của cảm biến tốc độ không tiếp xúc
Nhóm thứ hai bao gồm các cảm biến không tiếp xúc trực tiếp với trục quay.Để đo tốc độ của các cảm biến như vậy, một thiết bị phụ trợ được lắp đặt trên trục - đĩa chính hoặc rôto.Thiết bị không tiếp xúc ngày càng trở nên phổ biến, chúng được lắp đặt trên nhiều mẫu ô tô nội địa hiện nay.
Tất cả các cảm biến hoạt động theo nguyên tắc vật lý khác nhau.Trong các thiết bị tiếp xúc, hiệu ứng Hall và hiệu ứng từ điện trở (MRE), cũng như các bộ ghép quang (cặp quang điện tử), thường được sử dụng nhiều nhất.Trọng tâm của cảm biến không tiếp xúc, hiệu ứng Hall được sử dụng rộng rãi nhất và MRE ít thường xuyên hơn.Thiết kế và nguyên lý hoạt động của từng loại cảm biến được mô tả dưới đây.
Cảm biến tiếp xúc dựa trên hiệu ứng Hall
Các cảm biến loại này dựa trên hiệu ứng Hall: nếu một dây dẫn phẳng, qua hai mặt đối diện có dòng điện một chiều chạy qua, được đặt trong từ trường, thì một điện áp sẽ xuất hiện ở các mặt đối diện khác của nó.Trung tâm của DSA là một con chip Hall, trong đó một tấm bán dẫn (thường được làm bằng permalloy) và một mạch khuếch đại đã được tích hợp sẵn.Trong các cảm biến, vi mạch và nam châm vẫn đứng yên và sự thay đổi từ trường được thực hiện nhờ một "tấm màn" quay - một vòng có các khe.Vòng được kết nối với cáp truyền động hoặc trục, từ đó nó nhận được chuyển động quay.Tín hiệu đầu ra từ DSA được gửi đến đồng hồ tốc độ hoặc bộ điều khiển thông qua một đầu nối tiêu chuẩn, qua đó nguồn được cung cấp cho chip Hall.
Cảm biến không tiếp xúc dựa trên hiệu ứng Hall
DSA không tiếp xúc dựa trên tác dụng tương tự, nhưng không có bộ phận chuyển động nào trong đó - thay vào đó, một rôto hoặc đĩa xung có phần từ hóa được đặt trên trục của bộ phận (hộp số, hộp số trục).Có một khe hở nhỏ giữa phần nhạy cảm của cảm biến (có chip Hall) và rôto, khi rôto quay, tín hiệu xung được tạo ra trong vi mạch, tín hiệu này được gửi đến bộ điều khiển thông qua đầu nối tiêu chuẩn.
Sơ đồ hoạt động của cảm biến tốc độ không tiếp xúc
Cảm biến tiếp xúc dựa trên hiệu ứng từ điện trở
Thiết kế cảm biến tốc độ với phần tử từ trở
Loại DSA này hoạt động dựa trên hiệu ứng từ điện trở - đặc tính của một số vật liệu là thay đổi điện trở khi đặt trong từ trường.Những cảm biến như vậy tương tự như cảm biến Hall, nhưng chúng sử dụng chip có phần tử từ điện trở tích hợp (MRE) dựa trên vật liệu bán dẫn.Thông thường, các cảm biến này có ổ đĩa trực tiếp, sự thay đổi từ trường được thực hiện bằng cách quay vòng nam châm đa cực, tín hiệu được tạo ra được cung cấp cho bộ điều khiển thông qua một đầu nối tiêu chuẩn (qua đó nguồn điện của vi mạch có MRE được cung cấp).
Cảm biến tiếp xúc quang điện tử
Các DSA này có thiết kế đơn giản nhất nhưng chúng kém nhạy và quán tính hơn so với các DSA được mô tả ở trên.Cảm biến dựa trên bộ ghép quang - một đèn LED và một bóng bán dẫn quang, giữa đó có một đĩa có các khe nối với trục truyền động.Khi đĩa quay, quang thông giữa đèn LED và phototransistor bị gián đoạn định kỳ, các ngắt này được khuếch đại và gửi đến bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu xung.
Thiết kế cảm biến tốc độ quang điện tử
Cách chọn và thay thế cảm biến tốc độ phù hợp
Cảm biến tốc độ bị lỗi trong một chiếc xe hiện đại có thể là nguồn gốc của nhiều vấn đề khác nhau - từ việc mất dữ liệu về tốc độ di chuyển và quãng đường đã đi (đồng hồ tốc độ và đồng hồ đo đường ngừng hoạt động), đến hỏng bộ nguồn (chạy không tải không ổn định, tăng mức tiêu thụ nhiên liệu, mất điện), hệ thống lái trợ lực và an ninh.Vì vậy, nếu DSA bị hỏng thì cần phải thay thế càng sớm càng tốt.
Để thay thế, bạn chỉ nên lấy cảm biến có trên xe trước đó hoặc sử dụng các thiết bị trong số những thiết bị được nhà sản xuất ô tô khuyến nghị.Trong một số trường hợp, có thể chọn DSA "không phải bản địa", nhưng hầu hết điều này là không thể - cảm biến không rơi đúng vị trí hoặc đưa ra kết quả đọc không chính xác trong quá trình cài đặt.Do đó, các thử nghiệm lựa chọn DSA chỉ nên được sử dụng trong những trường hợp cực đoan.
Việc thay thế cảm biến được thực hiện theo hướng dẫn dành cho loại xe cụ thể này (hoặc hộp số, trục hoặc hộp chuyển số).DSA truyền động trực tiếp thường có ren chìa khóa trao tay và hình lục giác (nhưng không phải lúc nào cũng vậy - một số sản phẩm có vòng có nếp gấp ngang), vì vậy việc thay thế chúng bao gồm việc tắt thiết bị cũ và vặn vào thiết bị mới.Cảm biến không tiếp xúc thường được gắn bằng một hoặc hai ốc vít (bu lông) luồn qua một lỗ trên mặt bích.Trong mọi trường hợp, mọi công việc phải được thực hiện với thiết bị đầu cuối được tháo ra khỏi pin, trước khi tháo cảm biến, cần ngắt kết nối đầu nối điện và trước khi lắp thiết bị mới, hãy làm sạch nơi lắp đặt.
Việc thay thế rôto của cảm biến không tiếp xúc sẽ khó khăn hơn - đối với điều này, cần phải tháo rời một phần bộ phận (hộp, cầu), sau đó tiến hành sửa chữa theo hướng dẫn.
Với việc lựa chọn và thay thế chính xác cảm biến tốc độ, đồng hồ tốc độ và các hệ thống khác nhau trên ô tô (bao gồm cả động cơ) sẽ ngay lập tức bắt đầu hoạt động.Trong tương lai, DSA sẽ đảm bảo xe vận hành an toàn và thoải mái.
Thời gian đăng: 12-07-2023