Jak vstoupit do stavu senzoru?

Senzorové vybavení je důležitou a nedílnou součástí řídicího systému motoru. Před zahájením podrobného rozhovoru o celé řadě senzorů a metodách jejich diagnostiky je třeba představit několik základních pojmů.

Co je to senzor, proč je potřeba, jakou funkci plní?

Hlavním prvkem řídicího systému motoru je elektronická řídicí jednotka (ECU). Je schopen vnímat informace pouze ve formě elektrických signálů, charakterizovaných jednou nebo druhou hodnotou napětí, frekvence, pracovního cyklu atd. Ale provozní parametry motoru jsou čistě fyzikální vlastnosti. Pro jejich komunikaci s řídící jednotkou je nutné převést fyzikální veličinu na elektrickou veličinu vhodnou pro zpracování v řídící jednotce v souladu s programem v ní vloženým. Tak,

Snímač je prvek řídicího systému motoru, jehož úkolem je převádět fyzikální veličiny charakterizující činnost motoru na elektrické veličiny vhodné pro zpracování elektronickou řídicí jednotkou.

Uveďme si fyzikální veličiny a jevy, o kterých řídicí jednotka potřebuje informace:

• teplota
• tlak;
• rychlost otáčení;
• koncentrace;
• množství vzduchu;
• prostorová poloha;
• vibrace

Senzory převádějí tuto sadu senzorů na elektrické parametry:

Princip diagnostiky senzorových zařízení

Diagnostika jakéhokoli snímače ECM spočívá v kontrole přiměřenosti převodu fyzického parametru na elektrický parametr.

Na vstupu snímače je nutné nastavit známou hodnotu parametru a monitorovat jeho výstupní signál pomocí motortesteru nebo skeneru.

Jednoduchý příklad: snímač absolutního tlaku v sacím potrubí. Jako referenci můžete použít atmosférický tlak, který bude přítomen v sacím potrubí zastaveného motoru. Monitorováním tlaku zobrazovaného senzorem v tomto stavu pomocí skeneru lze usoudit, že jeho hodnoty jsou spolehlivé.

Uvedený příklad je velmi primitivní, má pouze demonstrovat obecný princip diagnostiky senzorového zařízení. Ve výcvikovém kurzu „Diagnostika senzorového zařízení“ Velmi podrobně jsou popsány testovací techniky pro každý typ senzoru.

Předpokládejme, že je k ECU připojen určitý snímač a je potřeba vyhodnotit jeho výkon (viz obrázek). Uvažujme klasické schéma připojení senzorů k bloku.

Z řídicí jednotky je do snímače přivedeno napájecí napětí 5 V a kostra. Signál ze snímače vstupuje do bloku a je jím zpracováván.

Pro kontrolu provozuschopnosti senzorů se používají dvě hlavní diagnostická zařízení: skener a tester motoru..

Připojením skeneru získá diagnostik možnost „vidět“ signál senzoru „očima“ řídicí jednotky. Aby bylo možné vyhodnotit výstupní signál snímače pomocí motor testeru, je nutné připojit jeho sondy k obvodu snímače, jak je znázorněno na obrázku: jednu k zemi, druhou k signálovému vodiči.

Práce se skenerem je jednodušší a pohodlnější, ale neměli bychom zapomínat, že k výměně informací mezi ECU a skenerem nedochází okamžitě a některé zajímavé aspekty signálu nemusí být jednoduše detekovány. Skener navíc nelze použít na dosti starých autech, zhruba do poloviny devadesátých let, kvůli nízké úrovni inteligence a rychlosti tehdejších řídicích jednotek.

Naopak motor tester umožňuje velmi kvalitativně a podrobně vyhodnotit signál snímače, aniž by vám chyběl sebemenší detail, ačkoli pracnost jeho použití je vyšší než u skeneru. Vezměte prosím na vědomí, že je nejlepší připojit sondy motorového testeru přímo ke konektoru snímače. To platí zejména pro zemní sondu: neměli byste ji připojovat k prvnímu dostupnému uzemňovacímu bodu motoru.

Stručný přehled

Senzor je převodník fyzikálního parametru na elektrický parametr, vhodný pro zpracování v ECU. Mezi fyzikální parametry patří teplota, tlak, koncentrace, prostorová poloha, množství vzduchu, vibrace. Elektrické parametry, se kterými senzory pracují, jsou napětí, proud a frekvence. Senzory lze kontrolovat dvěma zařízeními: skenerem, který jej připojuje k ECU, a testerem motoru, který připojuje své sondy přímo k signálovým a hmotnostním svorkám senzoru.

Vlastnosti elektrického připojení snímačů k obvodům ECM

Jak jsou senzory připojeny k řídící jednotce?

Schéma zapojení snímače je velmi důležitý bod. Podívejme se na nákres.

Existuje takzvaný „zem“, neboli společný vodič elektrického vedení vozidla. Spojuje kovové části karoserie a motoru a připojuje se k zápornému pólu baterie. Většina snímačů vyžaduje zemní spojení vzhledem k povaze jejich činnosti. ECU je také spojena se zemí, na obrázku je to bod 1.

Podívejme se, jak je zapojena spousta senzorů. Na první pohled lze zem připojit k snímači v kterémkoli nejbližším bodě motoru nebo karoserie (bod 2) a výstup signálu snímače lze připojit k jednomu z kontaktů v konektoru jednotky. Podívejme se na výsledný diagram kriticky.

Co se stalo?

Ukazuje se ale, že obvod snímače zahrnuje část karoserie nebo motoru mezi body 2 a 1. Zároveň karoserií protékají silné zátěžové proudy, jako jsou světlomety, ventilátory, motory stěračů atd. Ukazuje se, že slabé proudy senzorů obsahující užitečné informace a velké proudy výkonných zátěží jdou stejnou cestou. V důsledku toho dochází k silnému rušení od elektrických spotřebičů vozidla a zapalovacího systému v obvodu snímače.

Tato situace je zcela nepřijatelná a takové zapojení masy senzorů (až na vzácné výjimky) se nikde nepoužívá.

Kam je připojeno množství senzorů? Připojuje se přímo k řídící jednotce.

V takové situaci není obvod snímače svázán s obvodem proudění zátěže a signál snímače vstupuje do ECU bez rušení nebo zkreslení. Samotný blok je samozřejmě spojen se zemí vozidla. V kurzu je popsána vnitřní struktura ECU, její charakteristické vady a způsoby oprav „Opravy elektronických řídicích jednotek“.

Pokud otevřete libovolnou databázi a podíváte se na přiřazení pinů ECU, můžete vidět přiřazení pinů jako „Uzemnění snímače polohy škrticí klapky“, „Uzemnění snímače absolutního tlaku“ atd. Pro „Hmotnost elektronické řídicí jednotky“ je vytvořen samostatný výstup. Toto je spojovací bod pro zem ECU a hmoty všech snímačů jsou připojeny k ECU samostatně, uvnitř ní jsou spojeny dohromady a spojeny s blokovou zemí.

Ověřit to pomocí testeru je celkem jednoduché: stačí zazvonit zemnící obvod libovolného senzoru na záporný pól baterie a poté se vyjmutím konektoru z počítače přesvědčte, že je obvod přerušený.

Jako příklad uvedeme část obvodu ECM s řídicí jednotkou MR-140.

Je snadné ověřit, že hmotnosti teploty chladicí kapaliny motoru (ECT senzor), polohy škrticí klapky (TP senzor) a teploty nasávaného vzduchu (IAT senzor) jsou kombinovány sestavou S101 a připojeny k výstupu M64 řídicí jednotky, označené jako zemní výstup. Zemnící svorky a stínící opletení snímače klepání (snímač klepání) jsou připojeny ke stejnému bodu. Hmotnosti tlakových snímačů v klimatizačním systému (Air Condition Pressure, ACP Sensor) a snímače nerovné vozovky (Rough Road Sensor) jsou také zkombinovány a připojeny ke svorce K34 elektronické jednotky.

Z tohoto pravidla existují dvě výjimky: rezonanční snímač klepání konstrukce GM, který byl použit u prvních řídicích systémů VAZ, a jednodrátový snímač koncentrace kyslíku. Ale to jsou výjimky a ne pravidlo.

Bohužel mnohaletá praxe diagnostiky motoru nám dává právo konstatovat, že ne všichni specialisté autoservisů výše uvedeným skutečnostem rozumí.

Viděl jsem motory, jejichž elektrické vedení bylo narušeno, aby se vytvořil spolehlivější zemnící kontakt pro snímač průtoku vzduchu. V tomto případě byl zemnící vodič připojen přímo ke svorce snímače a k záporné svorce baterie. Takové rozhodnutí je naprosto nepřijatelné. Vede k výraznému zvýšení hladiny šumu v obvodu snímače v důsledku vytvoření smyčky a může za určitých okolností způsobit i selhání ECU. Žádná změna ve schématu připojení snímače, žádné zavádění dalších vodičů do ECM není přijatelné.

Existují senzory, z nichž musí být informace přenášeny do ECU v nejvyšší možné kvalitě, bez rušení. Příkladem je snímač polohy klikového hřídele. V tomto případě jsou vodiče od snímače k ​​ECU uzavřeny ve stínítku, což je ohebný oplet vyrobený z hliníkové fólie nebo tenkého drátu. Účelem stínění je chránit obvod snímače před vnějším elektromagnetickým rušením. Samotné stínění je také připojeno k zemnicímu vodiči systému a je na elektrickém schématu vyznačeno tečkovaným obrysem kolem vodičů. Příkladem takového zapojení je snímač klepání na obrázku výše.

Typy snímačů. Princip činnosti a zkušební metody

Pokud budete studovat senzorové vybavení na základě existujících opravárenských příruček pro konkrétní značku automobilu, zjistíte, že každá příručka používá stejný přístup. Jsou uvedeny snímače obsažené v popsaném řídicím systému a je uveden jejich účel. Pro jiný motor a jiný systém jsou opět uvedeny čidla atd.

V některých knihách jsou snímače ECM a řídicí snímače potřebné například pro činnost přístrojové desky (snímač tlaku oleje, snímač hladiny chladicí kapaliny atd.) obecně sdruženy dohromady. Tento přístup se zdá nekonstruktivní a neodráží skutečný obraz.

Při zvažování senzorového vybavení použijeme jiný způsob prezentace informací. Všechny senzory nebudou brány v úvahu na základě jejich přítomnosti na konkrétním ECM, ale podle principu činnosti, podle fyzikálního jevu, který je základem jejich fungování.

Tento přístup se zdá mnohem správnější a srozumitelnější. Senzory stejného principu činnosti se používají ve zcela jiných součástech vozu a pro diagnostika, který ovládá princip jejich fungování a diagnostickou metodiku, nebude obtížné zkontrolovat výkon žádného z nich.

Například snímač hladiny paliva, snímač průtoku vzduchu lopatkového typu, snímač polohy ventilu recirkulace výfukových plynů a snímač polohy plynového pedálu jsou navzdory zdánlivé odlišnosti diagnostikovány naprosto stejným způsobem, podle stejného principu.

Proto nebudeme uvažovat sady snímačů pro jeden nebo druhý řídicí systém, ale jejich typy, založené na fyzikálním principu činnosti. Podívejme se například na senzory potenciometrického typu.

Senzory potenciometrického typu

Jedná se o jeden z nejsnáze pochopitelných typů senzorů, principy činnosti a diagnostiky.

Co je to potenciometr?

Jeho význam je zašifrován v samotném názvu: je to měřič elektrického potenciálu. V elektrických obvodech je potenciometr označen následovně: standardní symbol pro rezistor, ale se šipkou symbolizující pohyblivý kontakt.

Pokud je na horní svorku potenciometru přivedeno napětí řekněme 12 V a spodní svorka je připojena k zemi, pak se při posunutí jezdce potenciometru změní napětí mezi zemí a signálním kolíkem z nuly na 12 V To je v ideálním případě, ale ve skutečnosti nedosáhne napětí k nule a do 12 V. Konstrukčně je snímač odporová dráha ve tvaru oblouku nebo podkovy, po které se pohybuje jezdec. Jeden konec odporové dráhy je spojen se zemí, druhý je napájen napájecím napětím. Výstupní signál je odstraněn z posuvníku.

Takový potenciometr se kdysi používal na elektronickém zařízení k úpravě hlasitosti zvuku: bylo na něj přivedeno audiofrekvenční napětí, bylo odstraněno ze sklíčka a odesláno do zesilovače. Díky tomu bylo možné otáčením ovládacího knoflíku nastavit požadovanou úroveň hlasitosti.

Kde se dá takový senzor v autě použít?

Je zcela zřejmé, že jej lze použít tam, kde je potřeba změřit prostorovou polohu libovolného uzlu. Nezáleží na tom, který. Pokud je uzel pohyblivý, pokud se pohybuje a zaujímá různé polohy a my potřebujeme tuto polohu určit, tak se k tomu používají senzory potenciometrického typu téměř všude.

Klasickým příkladem snímače polohy je ukazatel hladiny paliva v nádrži. Plovák s pákou namontovanou na závěsu a schopným pohybu v jedné rovině. Páka je spojena se saněmi potenciometrického snímače. Napětí ze skluznice je přiváděno do přístrojové desky a vychyluje ručičku ukazatele. Je třeba poznamenat, že toto schéma fungování ukazatele hladiny paliva je již značně zastaralé a nepoužívá se u většiny moderních automobilů vybavených elektronickou přístrojovou deskou.

Kde se tyto typy senzorů používají na motoru? Uvádíme hlavní oblasti použití:

• snímač polohy škrticí klapky (TPS);
• snímač polohy plynového pedálu (APPA);
• snímač polohy ventilu recirkulace výfukových plynů;
• lopatkový snímač průtoku vzduchu;
• snímač polohy klapky sacího potrubí.

Není vše uvedeno. Stručně řečeno, všude tam, kde je potřeba mít informace o prostorové poloze uzlu, se používají senzory potenciometrického typu.

Zvažme diagnostické metody pro takové snímače na příkladu snímače polohy škrticí klapky. Je instalován na sestavě škrticí klapky a převádí aktuální polohu škrticí klapky na napětí. Senzor je napájen napětím 5 V z ECU, ale senzor je navržen tak, aby napětí na něm nikdy nebylo rovné 0 nebo 5 V. To je provedeno proto, aby ECU mohla monitorovat obvod senzoru a rozlišovat mezi nulovou polohou a zkratem signálního obvodu na kostru nebo naopak polohou maximálního otevření škrticí klapky a zkratem na napájecí napětí 5 V. Proto v reálu nap. na snímači se nemění z 0 na 5 V, ale z 0.3..0.5 V až 4.5..4.7 V.

Funkčnost snímače lze zkontrolovat dvěma způsoby:

1. Skener. Chcete-li provést test, musíte připojit skener, vstoupit do režimu „Data Stream“ a v seznamu najít napětí na senzoru. Potom pomalým otáčením škrticí klapky ze zavřené do plně otevřené sledujte číselnou hodnotu napětí. Mělo by se plynule zvyšovat, bez poklesu na nulu nebo skoku na maximální hodnotu. Případně můžete hodnotit nikoli napětí, ale polohu klapky vypočítanou jednotkou v procentech. Opět platí, že procento by se mělo zvyšovat plynule, bez chaotických jevů 0 % a 100 %. Je třeba poznamenat, že v důsledku konečného směnného kurzu mezi ECU a skenerem je při této testovací metodě možné minout vadné místo na odporové dráze snímače.
2. Tester motoru. Měření se provádí v režimu záznamníku. Sondy motor testeru musí být připojeny k zemi a signální svorce snímače. Zapněte zapalování. Plynule pohybujte škrticí klapkou a sledujte oscilogram. Kontrola motorovým testerem je nejspolehlivější, umožňuje odhalit sebemenší narušení odporové vrstvy a pro úplnou diagnostiku snímače je nutné mu dát přednost.

Podívejme se na několik příkladů oscilogramů provozuschopných a vadných snímačů potenciometrického typu.

Oscilogram pracovního senzoru. Napětí se zvyšuje plynule, bez přepětí nebo poklesů.

Senzor je vadný. Dochází k opotřebení odporové vrstvy, což vede k malým napěťovým rázům.

Silné opotřebení odporové vrstvy. Napěťové rázy dosahují maxima možného.

Nelze v jednom článku hovořit o diagnostice všech typů snímačů. Všechny jemnosti a nuance diagnostiky horkých drátových, termistorových, piezoelektrických a dalších senzorů jsou podrobně diskutovány ve školicím kurzu „Diagnostika senzorového vybavení“

Pohybová čidla patří do skupiny účelových zařízení, která fungují na principu detekce objektu v kontrolované části prostoru (nazývají se také záznamníky přítomnosti). Provoz těchto zařízení je založen na metodě snímání fyzického prostředí a reagování na změnu jednoho z jeho parametrů v důsledku výskytu osoby nebo jiného objektu v oblasti pokrytí.

Celkový pohled na senzory

Možnosti zařízení této třídy jsou poměrně velké, protože senzor v nich zabudovaný umožňuje:

• Nejprve zapněte alarm, když do zařízení vstoupí neoprávněné osoby nebo zvířata;
• Za druhé, automaticky řídit akční členy, které zajišťují zahrnutí toho či onoho zařízení;
• A za třetí libovolně měnit úroveň osvětlení v průchozích místnostech, když se v nich objeví pohybující se osoba.

Pro normální fungování všech těchto zařízení je nutné neustále sledovat stav řídicích senzorů zařazených do jejich obvodu. Kromě toho je vhodné mít alespoň nějakou představu o tom, jak jsou nakonfigurovány při každodenním používání.

Typy snímačů pohybu (přítomnosti).

Před zvážením problémů s nastavením snímačů pohybu se budete muset seznámit se stávajícími odrůdami těchto elektronických zařízení. Veškerou rozmanitost vzorků produktů na trhu lze zredukovat na následující typy, které se liší typem zabudovaného senzoru:

• Infračervené senzory používané k zapínání světelných zdrojů;
• Zařízení citlivá na ultrazvuk;
• Mikrovlnné nebo mikrovlnné senzory;
• Kombinovaná zařízení.

Důležité! Každá z těchto variant funguje perfektně pouze tehdy, je-li správně instalována v kontrolovaném prostoru.

Například IR senzor se může zapnout, když se změní úroveň tepelného záření, které je přítomno v jakémkoli živém organismu. Další typy prezentovaných senzorů se používají ve speciálních případech souvisejících s reflexními a absorpčními schopnostmi lidského těla a dalších organismů v jejich dosahu.

Pořadí umístění a nastavení

Výběr umístění

Pohybové čidlo pro osvětlení je možné správně umístit pouze tehdy, je-li zvoleno jeho umístění vedle rozvodné skříně, ke které se sbíhají vodiče od všech elektronických součástek obsluhujících systém. Při instalaci zařízení byste se měli řídit pokyny uvedenými v návodu k jeho použití nebo v pasových údajích.

Dávejte pozor! Ze všech doporučených míst instalace by měla být dána přednost těm oblastem, kde toto zařízení není příliš viditelné pro neoprávněné osoby.

Odborníci navíc doporučují umístit jej daleko od předmětů, které mohou způsobit falešné poplachy citlivého mechanismu.

Přednastavení

Předběžná konfigurace snímače pohybu zahrnuje použití sady prvků s proměnnými parametry. V moderních modelech se pro tyto účely zpravidla používají seřizovací odpory (potenciometry) s proměnnou hodnotou odporu.

S jejich pomocí je možné naladit hlavní charakteristiky jakéhokoli přijímače na následující světelné parametry řízené oblasti:

• Jas osvětlení v oblasti skenování;
• Rychlost odraženého signálu (v důsledku zavedení časového zpoždění zohledňujícího Dopplerův efekt);
• Intenzita světla, která je dána nastavením citlivosti senzoru.

Kromě těchto parametrů je třeba při nastavování senzorů, které reagují na pohyb, zohlednit optimální intervaly snímání objektu UV signálem a algoritmus jejich činnosti. Pokud se zkoumaný snímek během doby mezi po sobě jdoucími průzkumy nezmění, zařízení automaticky vypne systém (až do další aktualizace snímku).

Po předběžném (přibližném) nastavení zařízení můžete přistoupit k operacím, které vám umožní upravit obvod, který reaguje na pohyb objektu.

Další informace. Jak nakonfigurovat pohybový senzor najdete podrobněji v pokynech přiložených k libovolnému průmyslovému vzoru.

Ve zjednodušené podobě jej lze prezentovat ve formě následujících doporučení:

• Za prvé, ihned po zapnutí napájení je třeba nastavit požadovanou časovou prodlevu pro činnost senzoru a závislost tohoto okamžiku na úrovni osvětlení. V tomto ohledu je třeba poznamenat, že většina zařízení vyráběných domácím průmyslem umožňuje získat různé hodnoty zpoždění (od několika sekund do desítek minut);
• Za druhé, tento parametr je regulován se zvláštní péčí o místa s volným přístupem k přirozenému slunečnímu záření;
• A konečně pro všechny ostatní kontrolované oblasti může být ponechána na minimální úrovni.

Časové zpoždění se doporučuje nastavit experimentálně, to znamená po sérii zkušebních kontrol. Díky tomu je možné získat optimální parametr odezvy systému na objekt pohybující se v hranicích kontrolovaného pásma.

Schémata připojení světelného senzoru

Existuje několik známých způsobů, jak připojit senzor k sériovému operačnímu řetězci, který může být reprezentován širokou škálou elektrických obvodů.

Pro připojení citlivých snímačů do společné měřicí smyčky je nejvhodnější použít nejjednodušší verzi takového obvodu. Při jeho implementaci je fázový vodič odstraněn z obecné elektrické sítě a připojen přímo k zařízení přes samostatný 220voltový rozvodný stroj. Nulová sběrnice je k němu přiváděna přes samostatnou lampu, která je součástí celkového systému řízení osvětlení.

Obvody přímého připojení

Další možností připojení snímače je instalace klíčového spínače do obvodu fázového vodiče, pomocí kterého můžete dočasně odpojit celý obvod od napájení.

Při instalaci senzorů se musíte řídit následujícími úvahami:

• Zařízení se doporučuje instalovat na místo, kde se zapne pouze tehdy, když se předmět objeví ve výšce vyšší než jeden metr od podlahy (takto nebude reagovat na zvířata běžící kolem);
• Nejvhodnějším místem pro montáž senzoru s úhlem pohledu 180 stupňů je buď strop nebo stěnová část místnosti;
• U modelů s omezenou viditelností není výběr místa instalace kritický, v tomto případě však musí zóna citlivosti zahrnovat dveře.

U modelů s přepínačem je výběr místa instalace určen snadným přístupem k němu s přihlédnutím ke všem ostatním faktorům. Dodáváme také, že takové výrobky jsou velmi citlivé na vysokou vlhkost v místnosti, proto je třeba tomuto indikátoru věnovat zvláštní pozornost.

Ti, kteří zařízení instalovali například přímo vedle koupelny, se mohou setkat s řadou problémů spojených s potřebou dodatečné konfigurace nebo dokonce opravy.

Možnost senzoru s reflektorem

Pohybový senzor pro rozsvícení LED reflektoru zapojeného do série s akčním členem je žádaný zejména v průchozích prostorách a místnostech. Do této kategorie spadají následující místa známá většině uživatelů:

• Kapitálové prostory garáží;
• Přístupové přístupy;
• Území sousedící přímo s domem;
• Dlouhé chodby kancelářských prostor a mnoho dalších rozšířených objektů;
• Přístupy k poklopům na odpadky.

Někteří uživatelé dávají přednost instalaci běžné baterky na tato místa, ale je obtížné ji zapnout a vypnout. Díky použití snímače přítomnosti (pohybu) lze tento problém snadno vyřešit.

Schéma zapojení reflektoru

Schéma instalace snímače pohybu pro zapnutí reflektoru je poměrně jednoduché. V tomto případě se místo klasické lampy zapne její protějšek světlomet.

Dávejte pozor! Pro racionální používání takových zařízení je nutné, aby byly během dne zapnuté pouze ve tmě. Pro tyto účely mají speciální nastavení, které nastavuje práh pro reakci na denní světlo.

Mezi výhody pohybového senzoru s bodovým světlem patří výrazná úspora energie a možnost prodloužit životnost svítidel. K tomu připočtěme snadnou instalaci a snadnou údržbu těchto systémů a také možnost zabezpečit přístupy k domu instalací senzorů po celém obvodu.

Na závěr je třeba poznamenat, že dotykový senzor obsažený v systému zpravidla snímá část prostoru omezenou jeho technickými možnostmi (sektor pohledu). Chcete-li sledovat velké oblasti, budete si muset zakoupit zařízení s odpovídajícími vlastnostmi.

Video