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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Induktive Sensoren im Auto. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Unter der Vielzahl berührungsloser Sensoren sind Induktions- (oder Generator-) Sensoren aufgrund ihrer Unprätentiösität gegenüber äußeren Bedingungen, ihrer einfachen Herstellung und ihrer Haltbarkeit am attraktivsten. Auf ihrer Grundlage wurden verschiedene Geräte geschaffen - von den einfachsten, die lineare Bewegungen registrieren, bis hin zu komplexen wie digital gesteuerten Zündsystemen, Kraftstoffeinspritzsystemen, Antiblockiersystemen usw. Lassen Sie uns auf den Prozess eingehen, der im Generatorsensor stattfindet. Der Sensor besteht im einfachsten Fall aus einer Spule mit Wicklung, einem Kern aus Weicheisen und einem Magneten. Diese drei Komponenten bilden den Stator des Sensors. Der Rotor wirkt mit dem Stator in Form einer Zahnscheibe oder einer Zahnstange mit der durch die Einsatzbedingungen des Sensors bestimmten Zähnezahl zusammen (Bild 1).
Wenn sich der Rotor dreht, erscheint in der Statorwicklung eine Wechselspannung. Wenn sich einer der Zähne des Rotors der Wicklung nähert, steigt die Spannung darin schnell an und erreicht, wenn sie mit der Mittellinie der Wicklung zusammenfällt, ein Maximum. Wenn der Zahn dann entfernt wird, ändert sie schnell das Vorzeichen und steigt an Gegenrichtung maximal. Die dargestellte Grafik (Abb. 2) zeigt deutlich die Steilheit der Spannungsänderung, sodass der Übergang zwischen den beiden Maxima zur Steuerung elektronischer Systeme genutzt werden kann.
Die vom Sensor erzeugte Spannungsmenge hängt von der Drehzahl des Rotors, der Anzahl der Windungen der Spule und der Menge des vom Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses ab. Da die letzten beiden Werte konstant sind, erreicht die Größe der induzierten Spannung bei maximaler Geschwindigkeit ein Maximum. Bei der Auslegung sollte besonderes Augenmerk auf die Verstärkung von Impulsen mit niedriger Wiederholrate gelegt werden. Der Anwendungsbereich solcher Sensoren ist umfangreich, lassen Sie uns auf einige Beispiele eingehen. Schwenk- oder Stoßsensor (Abb. 3) An einer Spiralfeder aus dünnem Draht ist ein kleines Stück weichmagnetisches Eisen befestigt, das beim Schwingen oder Drücken mit dem Stator des Sensors interagiert, der eine Reihe von aperiodischen Impulsen erzeugt.
Rotometer (Drehzahlmesser) Beim Motorkurbelwellendrehzahlsensor (Abb. 4) ist der Sensorstator am Schwungradgehäuse oder an der Inspektionsluke montiert - in unmittelbarer Nähe des Schwungradzahnkranzes. Das Gerät bietet die genaueste Bestimmung der Geschwindigkeit ohne Eingriff in die Schaltkreise der Zündanlage.
Tachometer Zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Zahnrotor anstelle einer flexiblen Welle auf der Abtriebswelle des Getriebes oder auf dem Getriebeblock montiert. Das System ermöglicht den Verzicht auf den teuren Drehzahlmesser oder die mechanisch unzuverlässige biegsame Welle (Bild 5).
Kilometerzähler Die Messung des Fahrzeugweges erfolgt über eine Zahnscheibe, die an einem nicht angetriebenen Rad montiert ist (Bild 6). Ähnliche Sensoren kommen auch im automatischen Bremssystem (ABS - AntiBlockSystem) zum Einsatz, das das Blockieren und Schleudern der Räder des Autos verhindert.
Scheibenwischer Der Getriebesektor ist am Getriebe befestigt. Ablesbare Impulse ermöglichen es Ihnen, die Schlagfrequenz der Bürsten je nach Wetterlage stufenlos anzupassen. Zündanlage Der Generatorsensor (Abb. 1) ist die Basis des BOSH-Zündsystems. Das digitale Zündsystem „Impulse-Technic“ von Dr. Hartig verwendet einen Motorschwungradzahnkranz mit einem zusätzlichen Zahn, um ein Referenzsignal zu erzeugen (Abb. 7). Dieses System ermöglicht eine sehr präzise Steuerung des Zündzeitpunkts.
Kehren wir zum Aufbau des induktiven Sensors zurück, so ist zu beachten, dass sich bei Einfluss der Parameter des Messmediums auf die Rotordrehzahl die Frage nach dem vom Magnetfeld des Permanentmagneten ausgeübten Bremsmoment stellt. In diesem Fall werden Maßnahmen ergriffen, um das Anlaufmoment zu erhöhen (Vergrößerung der Laufradfläche). Wenn es aufgrund der Betriebsbedingungen nicht erforderlich ist, eine kleine Drehzahl zu steuern, kann der Kern ohne zusätzlichen Magneten aus einem hartmagnetischen Material hergestellt werden und ein ausreichender Signalwert aufgrund von Restmagnetismus erhalten werden. Als Beispiel können wir die Parameter von Sensoren anführen, die in verschiedenen Geräten Anwendung gefunden haben. Beispielsweise besteht der Sensorkern aus Stahl (St1, St2, St3) 03...8 mm (Abb. 1). Spulenwangen 012...20 mm werden im Abstand von 10...15 mm voneinander auf den Kern gepresst. Der Kern unter der Wicklung ist mit einer Fluorkunststofffolie isoliert. Die Spule wird lose gewickelt, bis der Raum zwischen den Wangen gefüllt ist. Draht - PEV-1 00,06 ... 0,1 mm. Die Anzahl der Windungen beträgt ca. 2500 ... 4000. Die Länge des Kerns reicht von 12 bis 35 mm. Auf einer Seite des Kerns befindet sich eine Plattform zum Anbringen eines anisotropen Magneten. Magnete von Reed-Tastaturen erwiesen sich als praktisch. Das freie Ende des Kerns wird aus dem Gehäuse entfernt. Das Sensorgehäuse besteht aus nichtmagnetischem Material. Wenn es die Einsatzbedingungen erfordern, wird der Sensor mit einer Masse gefüllt. Der Rotor besteht, falls er speziell angefertigt werden muss, aus einem weichmagnetischen Material. Die Anzahl der Zähne wird aus den Betriebsbedingungen bestimmt. Der Spalt zwischen Stator und Rotor sollte möglichst klein sein. Das Signal des Sensors wird dem Eingang einer einfachen elektronischen Schaltung (Abb. 8) zugeführt, die es verstärkt und ein Signal zur weiteren Verwendung in analoger oder digitaler Form erzeugt.
Ein weiteres Merkmal solcher Sensoren sollte erwähnt werden. Sie können nicht nur ein Signal von einem speziellen Rotor lesen, es können auch Zahnradzähne oder sogar Befestigungsschrauben an einem rotierenden Teil sein. Literatur 1. Bun B. Elektronik am Auto. - M.: Verkehr, 1979. Autor: I.Semenov; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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