Czujniki stosowane w nowoczesnych autach

źródło: gazelo.pl

Sterowanie silnikiem nowoczesnego samochodu wymaga ciągłego pomiaru prędkości obrotowej i chwilowego położenia kątowego walu korbowego oraz wartości podciśnienia w układzie dolotowym. Określenie tych wielkości konieczne jest do sterowania układem zapłonowym, a także wtryskiem paliwa. W technice motoryzacyjnej najszersze zastosowanie znalazły czujniki indukcyjne, Halla oraz fotooptyczne. Najczęściej wykorzystywane są do pomiaru prędkości pojazdu, pomiaru prędkości obrotowej elementów silnika, jako czujnik położenia wału korbowego, czujnik spalania stykowego itp. Najstarszy i najtańszy w produkcji jest czujnik indukcyjny. Swoje działanie opiera na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Jest stosunkowo prosty w budowie: na ferromagnetycznym rdzeniu nawinięta jest cewka, który umieszcza się w pobliżu koła sygnałowego z odpowiednio ukształtowanymi zębami.

Wskutek obracania się koła dochodzi do zamykania i otwierania się pola magnetycznego. W zależności od tego w jakim położeniu znajduje się koło otrzymuje się napięcie o dwóch różnych zwrotach, tworząc sinusoidalny przebieg sygnału. Zastosowanie: * jako czujnik położenia wału korbowego * sterowanie zapłonem * przekazanie informacji na temat prędkości obrotowej wału.

Wady i zalety czujnika indukcyjnego (reluktancyjnego): + prosta budowa i niski koszt wykonania + brak konieczności zasilania czujnika - sygnał ma charakter sinusoidalny – musi być wstępnie przetworzony – konieczne jest stosowanie interfejsu wejściowego w sterowniku by zamienić sygnał sinusoidalny na prostokątny zrozumiały dla sterownika cyfrowego.

Równie szerokie zastosowanie w motoryzacji ma czujnik Halla, w których wykorzystywany jest efekt Halla. Polega to na tym, że w przewodniku z prądem umieszczonym w polu elektromagnetycznym powstaje poprzeczne do prądu i pola magnetycznego napięcie elektryczne. Element Halla (jest to półprzewodnik) w polu magnesu stałego, który pod wpływem przepływającego przez niego prądu „i” z zewnętrznego źródła generuje na prostopadłej osi niewielkie napięcie „U”. W razie zaniku pola magnetycznego prąd „i” również zanika. Zanik pola magnetycznego jest spowodowany zamknięciem linii sił pola w metalowej przesłonie przechodzącej w szczelinie blisko elementu Halla.

Wady i zalety czujników Halla: + przebieg napięcia sygnału ma kształt prostokątny o stałej amplitudzie, jest to sygnał podobny do cyfrowego + bardzo duża dokładność w generowaniu sygnału + sygnał nie zależy od odległości od koła sygnałowego - skomplikowana budowa – wysoki koszt produkcji - konieczność zasilania czujnika.