Negli ultimi decenni i tachimetri meccanici delle automobili sono stati sostituiti da sistemi elettronici di misurazione della velocità, nei quali i sensori di velocità svolgono un ruolo importante.Tutto sui moderni sensori di velocità, i loro tipi, design e funzionamento, nonché la loro corretta scelta e sostituzione: leggi in questo articolo.
Cos'è un sensore di velocità
Il sensore di velocità (sensore velocità veicolo, DSA) è un elemento sensibile del sistema elettronico di misurazione della velocità del veicolo;Un sensore a contatto o senza contatto che misura la velocità angolare dell'albero nel cambio o nel cambio dell'asse motore e trasmette i risultati della misurazione al regolatore di velocità o al tachimetro del veicolo.
Nota: l'articolo tratta solo il DSA per misurare la velocità di un'auto.Informazioni sui sensori di velocità delle ruote che funzionano come parte dei sistemi di sicurezza attiva (ABS e altri), descritti in altri articoli sul nostro sito web.
I sensori di velocità possono far parte di vari sistemi di un veicolo moderno:
● Tachimetro - per misurare e indicare la velocità attuale di movimento e la distanza percorsa (utilizzando un contachilometri);
● Iniezione, accensione e altri sistemi motore - per correggere le modalità operative del propulsore, a seconda della velocità dell'auto e dei suoi cambiamenti (durante l'accelerazione e la frenata);
● Sistemi di sicurezza e allarme attivi – per correggere la velocità e la traiettoria dell'auto in varie modalità, avvisando di situazioni potenzialmente pericolose, ecc.;
● In alcune auto: servosterzo e sistemi comfort.
Il DSA, come il tradizionale cavo di azionamento del tachimetro, è montato sul cambio, sulla scatola di trasferimento o sul cambio dell'asse motore, monitorando la velocità angolare dell'albero secondario o intermedio.Le informazioni ricevute dal sensore sotto forma di segnali elettrici vengono inviate al regolatore di velocità o direttamente al tachimetro.Le caratteristiche dei segnali generati e i metodi di collegamento/integrazione dei sensori con l'elettronica del veicolo dipendono dal tipo, dalla struttura e dal principio di funzionamento.Questo deve essere descritto in modo più dettagliato.
Funzionalità, tipi, design e principio di funzionamento dei sensori di velocità
I sensori di velocità, indipendentemente dal tipo e dal design, generano segnali che possono essere inviati direttamente al tachimetro o al controller del motore e alle relative centraline elettroniche.Nel primo caso, il sensore viene utilizzato solo per determinare visivamente la velocità del veicolo.Nel secondo caso, i dati vengono utilizzati dall'elettronica automobilistica per controllare il motore e altri sistemi e il segnale al tachimetro viene inviato dal controller.Sui veicoli moderni viene sempre più utilizzato il secondo metodo di collegamento.
Misurare la velocità con DSA è abbastanza semplice.Il sensore genera un segnale di impulso (solitamente di forma rettangolare), in cui la frequenza di ripetizione dell'impulso dipende dalla velocità di rotazione dell'albero e, di conseguenza, dalla velocità dell'auto.La maggior parte dei sensori moderni produce da 2000 a 25000 impulsi per chilometro, ma lo standard più comunemente utilizzato è 6000 impulsi per chilometro (per i sensori a contatto - 6 impulsi per giro del rotore).Pertanto, la misurazione della velocità si riduce al calcolo da parte del controller della velocità di ripetizione degli impulsi provenienti dal DSA per unità di tempo e alla traduzione di questo valore in km/h a noi comprensibili.
I sensori di velocità si dividono in due grandi gruppi:
● Direttamente azionato dall'albero o contatto;
● Senza contatto.
Installazione di un sensore di velocità a contatto sul cambio
Il primo gruppo comprende sensori ai quali viene trasmessa la coppia dall'albero del cambio, dall'asse o dalla scatola di trasferimento tramite un ingranaggio conduttore e un cavo d'acciaio flessibile (o un albero corto e rigido).Il sensore prevede un dispositivo che legge la rotazione angolare dell'albero e la converte in impulsi elettrici.Sensori di questo tipo sono ampiamente utilizzati, poiché possono essere installati al posto dell'azionamento di un tachimetro meccanico (che consente di aggiornare i vecchi veicoli senza costi aggiuntivi) e sono altamente affidabili.
Quadrante principale del sensore di velocità senza contatto
Il secondo gruppo comprende sensori che non hanno contatto diretto con l'albero rotante.Per misurare la velocità di tali sensori, sull'albero è installato un dispositivo ausiliario: un disco principale o un rotore.I dispositivi senza contatto stanno diventando sempre più popolari e sono installati su molti modelli attuali di auto domestiche.
Tutti i sensori funzionano secondo principi fisici diversi.Nei dispositivi di contatto vengono spesso utilizzati l'effetto Hall e l'effetto magnetoresistivo (MRE), nonché gli accoppiatori ottici (coppie optoelettroniche).Al centro dei sensori senza contatto, l'effetto Hall è quello più utilizzato e molto meno spesso l'MRE.Il design e il principio di funzionamento di ciascun tipo di sensore sono descritti di seguito.
Sensori di contatto basati sull'effetto Hall
Sensori di questo tipo si basano sull'effetto Hall: se un conduttore piatto, attraverso cui passa una corrente continua su due lati opposti, viene posto in un campo magnetico, sugli altri lati opposti si forma una tensione elettrica.Il cuore del DSA è un chip Hall, nel quale sono già integrati un wafer (solitamente in permalloy) e un circuito amplificatore.Nei sensori, il microcircuito e il magnete rimangono fermi e la variazione del campo magnetico viene effettuata grazie a una "tenda" rotante, un anello con fessure.L'anello è collegato a un cavo o albero motore, dal quale riceve la rotazione.Il segnale in uscita dal DSA viene inviato al tachimetro o al controller tramite un connettore standard, attraverso il quale viene fornita alimentazione al chip Hall.
Sensori senza contatto basati sull'effetto Hall
Il DSA senza contatto si basa sullo stesso effetto, ma non contiene parti mobili: invece, sull'albero dell'unità (cambio, cambio dell'asse) si trova un rotore o un disco a impulsi con sezioni magnetizzate.C'è un piccolo spazio tra la parte sensibile del sensore (con un chip Hall) e il rotore, quando il rotore ruota, nel microcircuito viene generato un segnale a impulsi, che viene inviato al controller attraverso un connettore standard.
Schema di funzionamento di un sensore di velocità senza contatto
Sensori a contatto basati sull'effetto magnetoresistivo
Design del sensore di velocità con elemento magnetoresistivo
Questo tipo di DSA si basa sull'effetto magnetoresistivo, la proprietà di alcuni materiali di modificare la propria resistenza elettrica quando posti in un campo magnetico.Tali sensori sono simili ai sensori Hall, ma utilizzano chip con un elemento magnetoresistivo integrato (MRE) basato su materiali semiconduttori.Molto spesso, questi sensori hanno un azionamento diretto, la variazione del campo magnetico viene effettuata ruotando il magnete multipolare ad anello, il segnale generato viene fornito al controller attraverso un connettore standard (attraverso il quale l'alimentazione del microcircuito con MRE è fornito).
Sensori di contatto optoelettronici
Questi DSA sono i più semplici nella progettazione, ma sono meno sensibili e più inerziali di quelli sopra descritti.Il sensore si basa su un fotoaccoppiatore: un LED e un fototransistor, tra i quali è presente un disco con fessure collegato all'albero motore.Quando il disco ruota, il flusso luminoso tra il LED e il fototransistor viene periodicamente interrotto, queste interruzioni vengono amplificate e inviate al controller sotto forma di segnale a impulsi.
Design del sensore di velocità optoelettronico
Come scegliere e sostituire il giusto sensore di velocità
Un sensore di velocità difettoso in un veicolo moderno può essere fonte di vari problemi: dalla perdita di dati sulla velocità di movimento e sulla distanza percorsa (il tachimetro e il contachilometri smettono di funzionare), al guasto del propulsore (minimo instabile, aumento del consumo di carburante, perdita di potenza), servosterzo e sistemi di sicurezza.Pertanto, in caso di guasto del DSA, è opportuno sostituirlo il prima possibile.
Per la sostituzione è necessario prendere solo il sensore che era presente sull'auto in precedenza, oppure utilizzare dispositivi tra quelli consigliati dalla casa automobilistica.In alcuni casi, è possibile selezionare un DSA "non nativo", ma molto spesso ciò è impossibile: il sensore non va a posto o fornisce letture errate durante l'installazione.Pertanto, si dovrebbe ricorrere agli esperimenti con la selezione dei DSA solo in casi estremi.
La sostituzione del sensore viene eseguita secondo le istruzioni per questo particolare veicolo (o cambio, asse o scatola di trasferimento).I DSA a trasmissione diretta di solito hanno una filettatura ed un esagono chiavi in \u200b\u200bmano (ma non sempre - alcuni prodotti hanno un anello con ondulazione trasversale), quindi sostituirli si riduce a estrarre il vecchio dispositivo e avvitarne uno nuovo.I sensori senza contatto sono generalmente fissati con una o due viti (bulloni) filettate attraverso un foro nella flangia.In ogni caso, tutti i lavori devono essere eseguiti con il terminale rimosso dalla batteria, prima di smontare il sensore è necessario scollegare il connettore elettrico e, prima di installarne uno nuovo, pulire il luogo della sua installazione.
È più difficile sostituire il rotore dei sensori senza contatto: per questo è necessario smontare parzialmente l'unità (scatola, ponte) e quindi eseguire i lavori di riparazione secondo le istruzioni.
Con la corretta selezione e sostituzione del sensore di velocità, il tachimetro e i vari sistemi dell'auto (incluso il motore) iniziano immediatamente a funzionare.In futuro, il DSA garantirà un funzionamento sicuro e confortevole del veicolo.
Orario di pubblicazione: 12 luglio 2023