Схема подключения датчика положения

В процессе автоматизации технологических процессов для управления механизмами и агрегатами приходится сталкиваться с измерениями различных физических величин. Это может быть температура, давление и расход жидкости или газа, частота вращения, сила света информация о положении частей механизмов и многое другое. Эта информация получается с помощью датчиков. Вот, сначала о положении частей механизмов.

Дискретные датчики

Самый простой датчик – обычный механический контакт: дверь открыли – контакт разомкнулся, закрыли – замкнулся. Такой нехитрый датчик, равно как и приведенный алгоритм работы, часто применяется в охранных сигнализациях. Для механизма с поступательным движением, который имеет два положения, например водопроводная задвижка, понадобится уже два контакта: замкнулся один контакт – задвижка закрыта, замкнулся другой – закрыта.

Более сложный алгоритм поступательного движения имеет механизм закрытия прессформы термопласт автомата. Изначально прессформа открыта, это исходное положение. В этом положении из прессформы извлекаются готовые изделия. Далее рабочий закрывает защитное ограждение и прессформа начинает закрываться, начинается новый рабочий цикл.

Расстояние между половинами прессформы достаточно велико. Поэтому сначала прессформа движется быстро, а на некотором расстоянии до смыкания половин, срабатывает концевик, скорость движения значительно уменьшается и прессформа плавно закрывается.

Такой алгоритм позволяет избежать удара при смыкании прессформы, иначе ее просто можно расколотить на мелкие кусочки. Такое же изменение скорости происходит и при открывании прессформы. Здесь уже двумя контактными датчиками не обойтись.

Таким образом, датчики на основе контакта являются дискретными или бинарными, имеют два положения, замкнут – разомкнут или 1 и 0. Другими словами можно сказать, что событие произошло или нет. В приведенном выше примере, контактами «улавливаются» несколько точек: начало движения, точка снижения скорости, конец движения.

В геометрии точка не имеет никаких размеров, просто точка и все. Она может либо быть (на листе бумаги, в траектории движения, как в нашем случае) или ее попросту нет. Поэтому для обнаружения точек применяются именно дискретные датчики. Может быть сравнение с точкой здесь не очень уместно, ведь в практических целях пользуются величиной точности срабатывания дискретного датчика, а точность эта намного больше геометрической точки.

Но сам по себе механический контакт вещь ненадежная. Поэтому везде, где это возможно, механические контакты заменяются бесконтактными датчиками. Самый простой вариант это герконы: магнит приблизился, контакт замкнулся. Точность срабатывания геркона оставляет желать лучшего, применять такие датчики как раз только для определения положения дверей.

Более сложным и точным вариантом следует считать различные бесконтактные датчики. Если металлический флажок вошел в прорезь, то датчик сработал. В качестве примера таких датчиков можно привести датчики БВК (Бесконтактный Выключатель Конечный) различных серий. Точность срабатывания (дифференциал хода) таких датчиков 3 миллиметра.

Рисунок 1. Датчик серии БВК

Напряжение питания датчиков БВК 24В, ток нагрузки 200мА, что вполне достаточно для подключения промежуточных реле для дальнейшего согласования со схемой управления. Именно так используются датчики БВК в различном оборудовании.

Кроме датчиков БВК применяются также датчики типов БТП, КВП, ПИП, КВД, ПИЩ. Каждая серия имеет несколько типов датчиков, обозначаемых цифрами, например, БТП-101, БТП-102, БТП-103, БТП-211.

Все упомянутые датчики являются бесконтактными дискретными, их основное назначение определение положения частей механизмов и агрегатов. Естественно, что этих датчиков намного больше, обо всех в одной статье не написать. Еще более распространены и до сих пор находят широкое применение различные контактные датчики.

Применение аналоговых датчиков

Кроме дискретных датчиков в системах автоматизации широкое применение находят аналоговые датчики. Их назначение – получение информации о различных физических величинах, причем не, просто так вообще, а в реальном масштабе времени. Точнее преобразование физической величины (давление, температура, освещенность, расход, напряжение, ток) в электрический сигнал пригодный для передачи по линиям связи в контроллер и дальнейшая его обработка.

Аналоговые датчики располагаются, как правило, достаточно далеко от контроллера, отчего часто их называют полевыми устройствами. Этот термин часто применяется в технической литературе.

Аналоговый датчик, как правило, состоит из нескольких частей. Самая главная часть это чувствительный элемент – сенсор. Его назначение перевести измеряемую величину в электрический сигнал. Но сигнал, получаемый от сенсора, как правило, невелик. Для получения сигнала, пригодного для усиления, сенсор чаще всего включается в мостовую схему – мостик Уитстона.

Рисунок 2. Мостик Уитстона

Изначальное назначение мостовой схемы — точное измерение сопротивления. К диагонали моста AD подключается источник постоянного тока. В другую диагональ подключен чувствительный гальванометр со средней точкой, с нулем в середине шкалы. Для измерения сопротивления резистора Rx вращением подстроечного резистора R2 следует добиться равновесия моста, установить стрелку гальванометра на нулевое значение.

Отклонение стрелки прибора в ту или иную сторону позволяет определить направление вращения резистора R2. Величина измеряемого сопротивления определяется по шкале, совмещенной с ручкой резистора R2. Условием равновесия моста является равенство соотношений R1/R2 и Rx/R3. В этом случае между точками BC получается нулевая разность потенциалов, и ток через гальванометр V не протекает.

Сопротивление резисторов R1 и R3 подобрано очень точно, их разброс должен быть минимален. Только в этом случае даже небольшой разбаланс моста вызывает достаточно заметное изменение напряжения диагонали BC. Именно это свойство моста используется для подключения чувствительных элементов (сенсоров) различных аналоговых датчиков. Ну, а дальше все просто, дело техники.

Для использования сигнала, полученного с сенсора, требуется его дальнейшая обработка, — усиление и преобразование в выходной сигнал, пригодный для передачи и обработки схемой управления — контроллером. Чаще всего выходным сигналом аналоговых датчиков является ток (аналоговая токовая петля), реже напряжение.

Почему именно ток? Дело в том, что выходные каскады аналоговых датчиков построены на базе источников тока. Это позволяет избавиться от влияния на выходной сигнал сопротивления соединительных линий, пользоваться соединительными линиями большой длины.

Дальнейшее преобразование достаточно просто. Токовый сигнал преобразуется в напряжение, для чего достаточно ток пропустить через резистор известного сопротивления. Падение напряжения на измерительном резисторе получается по закону Ома U=I*R.

Например, для тока 10 мА на резисторе сопротивлением 100Ом получится напряжение 10*100=1000мВ, аж прямо целый 1 вольт! При этом выходной ток датчика не зависит от сопротивления соединительных проводов. В разумных, конечно, пределах.

Подключение аналоговых датчиков

Полученное на измерительном резисторе напряжение легко преобразовать в цифровой вид, пригодный для ввода в контроллер. Преобразование выполняется с помощью аналого-цифровых преобразователей АЦП.

Цифровые данные в контроллер передаются последовательным или параллельным кодом. Все зависит от конкретной схемы включения. Упрощенная схема подключения аналогового датчика показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Подключение аналогового датчика (чтобы увеличить нажмите на картинку)

К контроллеру подключаются исполнительные механизмы, либо сам контроллер подключается к компьютеру, входящему в систему автоматизации.

Естественно, что аналоговые датчики имеют законченную конструкцию, одним из элементов которой является корпус с присоединительными элементами. В качестве примера на рисунке 4 показан внешний вид датчика избыточного давления типа Зонд-10.

Рисунок 4. Датчик избыточного давления Зонд-10

В нижней части датчика можно видеть присоединительную резьбу для подключения к трубопроводу, а справа под черной крышкой находится разъем для подключения линии связи с контроллером.

Герметизация резьбового соединения производится с помощью шайбы из отожженной меди (входит в комплект поставки датчика), а отнюдь не подмоткой из фум-ленты или льна. Делается это для того, чтобы при установке датчика не деформировать расположенный внутри сенсорный элемент.

Выходные сигналы аналоговых датчиков

Согласно стандартам существует три диапазона токовых сигналов: 0…5мА, 0…20мА и 4…20мА. В чем их отличие, и какие особенности?

Читайте также:  Лада гранта модельный ряд

Чаще всего зависимость выходного тока прямо пропорциональна измеряемой величине, например, чем выше давление в трубе, тем больше ток на выходе датчика. Хотя иногда применяется инверсное включение: большей величине выходного тока соответствует минимальное значение измеряемой величины на выходе датчика. Все зависит от типа применяемого контроллера. Некоторые датчики имеют даже переключение с прямого на инверсный сигнал.

Выходной сигнал диапазона 0…5мА весьма мал, и поэтому подвержен действию помех. Если сигнал такого датчика колеблется при неизменном значении измеряемого параметра, то есть рекомендации параллельно выходу датчика установить конденсатор емкостью 0.1…1мкФ. Более устойчивым является токовый сигнал в диапазоне 0…20мА.

Но оба этих диапазона нехороши тем, что ноль в начале шкалы не позволяет однозначно определить, что же произошло. Или измеряемый сигнал на самом деле принял нулевой уровень, что в принципе возможно, или просто оборвалась линия связи? Поэтому от использования этих диапазонов стараются, по возможности, отказаться.

Более надежным считается сигнал аналоговых датчиков с выходным током в диапазоне 4…20мА. Помехозащищенность его достаточно высокая, а нижний предел, даже если измеряемый сигнал имеет нулевой уровень, будет 4мА, что позволяет говорить о том, что линия связи не оборвана.

Еще одной хорошей особенностью диапазона 4…20мА является то, что датчики можно подключать всего по двум проводам, поскольку именно таким током питается сам датчик. Это его ток потребления и одновременно измерительный сигнал.

Источник питания датчиков диапазона 4…20мА включается, как показано на рисунке 5. При этом датчики Зонд-10, как и многие другие, по паспорту имеют широкий диапазон напряжения питания 10…38В, хотя чаще всего применяются стабилизированные источники с напряжением 24В.

Рисунок 5. Подключение аналогового датчика с внешним источником питания

На этой схеме присутствуют следующие элементы и обозначения. Rш – резистор измерительного шунта, Rл1 и Rл2 – сопротивления линий связи. Для повышения точности измерения в качестве Rш должен использоваться прецизионный измерительный резистор. Прохождение тока от источника питания показано стрелками.

Нетрудно видеть, что выходной ток источника питания проходит с клеммы +24В, через линию Rл1 достигает клеммы датчика +AO2, проходит через датчик и через выходной контакт датчика — AO2, соединительную линию Rл2, резистор Rш возвращается на клемму источника питания -24В. Все, цепь замкнулась, ток течет.

В случае, если контроллер содержит источник питания 24В, то подключение датчика или измерительного преобразователя возможно по схеме, показанной на рисунке 6.

Рисунок 6. Подключение аналогового датчика к контроллеру с внутренним источником питания

На этой схеме показан еще один элемент – балластный резистор Rб. Его назначение защита измерительного резистора при замыкании линии связи или неисправности аналогового датчика. Установка резистора Rб необязательна, хотя и желательна.

Кроме различных датчиков токовый выход имеют также измерительные преобразователи, которые в системах автоматизации используются достаточно часто.

Измерительный преобразователь – устройство для преобразования уровней напряжения, например, 220В или тока в несколько десятков или сотен ампер в токовый сигнал 4…20мА. Здесь просто происходит преобразование уровня электрического сигнала, а не представление некоторой физической величины (скорость, расход, давление) в электрическом виде.

Но единственным датчиком дело, как правило, не обходится. Одними из самых популярных измерения являются измерения температуры и давления. Количество таких точек на современных производствах может достигать нескольких десятков тысяч. Соответственно и количество датчиков тоже велико. Поэтому к одному контроллеру чаще всего подключается сразу несколько аналоговых датчиков. Конечно же, не сразу несколько тысяч, хорошо, если десяток – другой. Такое подключение показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Подключение нескольких аналоговых датчиков к контроллеру

На этом рисунке показано, как из токового сигнала получается напряжение, пригодное для преобразования в цифровой код. Если таких сигналов несколько, то обрабатываются они не все сразу, а разделяются по времени, мультиплексируются, в противном случае на каждый канал пришлось бы ставить отдельный АЦП.

Для этой цели контроллер имеет схему коммутации каналов. Функциональная схема коммутатора показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Коммутатор каналов аналоговых датчиков (картинка кликабельна)

Сигналы токовой петли, преобразованные в напряжение на измерительном резисторе (UR1…URn) поступают на вход аналогового коммутатора. Управляющие сигналы поочередно пропускают на выход один из сигналов UR1…URn, которые усиливаются усилителем, и поочередно поступают на вход АЦП. Преобразованное в цифровой код напряжение поступает в контроллер.

Схема, конечно, очень упрощенная, но принцип мультиплексирования в ней рассмотреть вполне возможно. Примерно так построен модуль ввода аналоговых сигналов контроллеров МСТС (микропроцессорная система технических средств) выпускавшихся смоленским ПК «Пролог». Внешний вид контроллера МСТС показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Контроллер МСТС

Выпуск таких контроллеров давно уже прекращен, хотя в некоторых местах, далеко не лучших, эти контроллеры служат до сих пор. На смену этим музейным экспонатам приходят контроллеры новых моделей, в основном импортного (китайского) производства.

Для подключения токовых датчиков 4…20мА рекомендуется использовать двухпроводный экранированный кабель с сечением жил не менее 0,5 мм2.

Если контроллер смонтирован в металлическом шкафу, то экранирующие оплетки рекомендуется подключать к точке заземления шкафа. Длина соединительных линий может достигать двух с лишним километров, что рассчитывается по соответствующим формулам. Считать здесь ничего не будем, но поверьте, что это так.

Новые датчики, новые контроллеры

С приходом новых контроллеров появились и новые аналоговые датчики, работающие по протоколу HART (Highway Addressable Remote Transducer), что переводится как «Измерительный преобразователь, адресуемый дистанционно через магистраль».

Выходной сигнал датчика (полевого устройства) представляет собой аналоговый токовый сигнал диапазона 4…20мА, на который накладывается частотно модулированный (FSK — Frequency Shift Keying) сигнал цифровой связи.

Рисунок 10. Выходной сигнал аналогового датчика по протоколу HART

На рисунке показан аналоговый сигнал, а вокруг него, как змея, извивается синусоида. Это и есть частотно – модулированный сигнал. Но это еще вовсе не цифровой сигнал, его еще предстоит распознать. На рисунке заметно, что частота синусоиды при передаче логического нуля выше (2,2КГц), чем при передаче единицы (1,2КГц). Передача этих сигналов осуществляется током амплитудой ±0,5мА синусоидальной формы.

Известно, что среднее значение синусоидального сигнала равно нулю, поэтому, на выходной ток датчика 4…20мА передача цифровой информации влияния не оказывает. Такой режим используется при настройке датчиков.

Связь по протоколу HART осуществляется двумя способами. В первом случае, стандартном, по двухпроводной линии могут обмениваться информацией только два устройства, при этом выходной аналоговый сигнал 4…20мА зависит от измеряемой величины. Такой режим применяется при настройке полевых устройств (датчиков).

Во втором случае к двухпроводной линии может быть подключено до 15 датчиков, количество которых определяется параметрами линии связи и мощностью блока питания. Это режим многоточечной связи. В этом режиме каждый датчик имеет свой адрес в диапазоне 1…15, по которому к нему обращается устройство управления.

Датчик с адресом 0 от линии связи отключен. Обмен данными между датчиком и устройством управления в многоточечном режиме осуществляется только частотным сигналом. Токовый сигнал датчика зафиксирован на необходимом уровне и не изменяется.

Под данными в случае многоточечной связи подразумеваются не только собственно результаты измерений контролируемого параметра, но еще и целый набор всевозможной служебной информации.

В первую очередь это адреса датчиков, команды управления, параметры настройки. И вся эта информация передается по двухпроводным линиям связи. А нельзя ли избавиться и от них? Правда, делать это надо осторожно, лишь в тех случаях, когда беспроводное соединение не сможет повлиять на безопасность контролируемого процесса.

Оказывается, избавиться от проводов можно. Уже в 2007 году был опубликован Стандарт WirelessHART, средой передачи является нелицензируемая частота 2,4ГГц, на которой работают многие компьютерные беспроводные устройства, в том числе и беспроводные локальные сети. Поэтому и WirelessHART-устройства можно использовать без всяких ограничений. На рисунке 11 показана беспроводная сеть WirelessHART.

Читайте также:  Рено логан не заводится после дождя

Рисунок 11. Беспроводная сеть WirelessHART

Вот такие технологии пришли на смену старой аналоговой токовой петле. Но и она свои позиции не сдает, широко применяется везде, где это возможно.

Рекомендации по монтажу, схемы питания и подключения датчиков положения

5) Для исключения механических воздействий на соединительный кабель он закрепляется к неподвижным частям оборудования с помощью скоб

Рис.121. Крепление кабеля при помощи скоб

6) В целях уменьшения электрических помех, которые могут вызвать ложное срабатывание датчиков, силовые кабели, кабели от электродвигателей и кабели от датчиков следует проложить в отдельных заземленных металлических рукавах.

Рис.122. Монтаж в целях уменьшения электрических помех

7) При монтаже датчиков положения не допускаются:

1. Многократные перегибы подводящего кабеля и механические нагрузки на него

2. Удары объекта управления, подвижных частей оборудования по корпусу датчиков положения

3. Применять датчики положения с незащищенным подводящим кабелем в агрессивоной средах, т.к. они вызывают отвердевание поливинилхлоридной оболочки кабеля и ее дальнейшее разрушение

4. Размещать в одном металическом рукаве кабели от датчиков положения и силовые кабели

Схемы подключения датчиков постоянного тока

1. Замыкающий контакт (в исходном состоянии нагрузка отключена)

Выходной транзистор PNP типа с открытым коллектором.
Нагрузка подключается между выходом и общим, минусовым, проводом

Рис.123. Схема подключения нагрузки с транзистором PNP типа

Выходной транзистор NPN типа с открытым коллектором.
Нагрузка подключается между выходом и общим, плюсовым, проводом.

Рис.124. Схема подключения нагрузки с транзистором NPN типа

2. Замыкающий контакт (в исходном состоянии нагрузка отключена)

Выходной транзистор PNP типа с открытым коллектором.
Нагрузка подключается между выходом и общим, минусовым, проводом.

Рис.125. Схема подключения нагрузки с транзистором PNP типа

Выходной транзистор NPN типа с открытым коллектором.
Нагрузка подключается между выходом и общим, плюсовым, проводом.

Рис.126. Схема подключения нагрузки с транзистором NPN типа

3. Переключающий контакт (в исходном состоянии одна нагрузка отключена, другая — подключена)

Два выходных транзистора PNP типа с открытым коллектором. Нагрузки подключаются между выходами и общим, минусовым, проводом.

Рис.127. Схема подключения нагрузки с двумя транзисторами PNP типа

Два входных транзостора NPN типа с открытым коллектором. Нагрузки подключаются между выходами и общим, плюсовым, проводом.

Рис.128. Схема подключения нагрузки с двумя транзисторами NPN типа

Понятие "открытый коллектор" в выходном каскаде носит условный характер, т.к. между коллектором выходного транзистора и общим проводом включена цепь индикации(светодиод и резистор).

Комбинированные схемы включения датчиков положения

1. Последовательное включение

Схемы могут быть построены на датчиках с выходными транзисторами NPN- и PNP — типа.
В случае применения датчиков с замыкающими контактами выполняется функция И, при применении датчиков с размыкающими контактами, функция ИЛИ.
Здесь необходимо учитывать падение напряжения на каждом датчике, а также увеличение потребляемого схемой тока, так как к току нагрузки прибавляются токи, потребляемые отдельными датчиками.

Рис.129. Последовательное включение датчиков положения

2. Параллельное включение

Схемы могут быть построены на датчиках с выходными транзисторами NPN- и PNP — типа.
В случае применения датчиков с замыкающими контактами, выполняется логическая функция ИЛИ, при применении датчиками с размыкающими контактами, функция И.
Диоды необходимы для электрической развязки датчиков друг от друга.

Рис.130. Параллельное включение датчиков положения

3. Включение по схеме "И"

Здесь необходимо учитывать, что значение падения напряжения на каждом выключателе достигает 7В.

Рис.131. Подключение датчиков положения по схеме "И"

Датчик с аналоговым выходом

Выходной транзистор PNP типа.

Нагрузка подключается между выходом и общим, минусовым, проводом.

Рис.132. Схема подключения датчика положения с аналоговым выходом

Особенности электропитания датчиков положения

1. Датчики положения постоянного тока

Для питания датчики положения постоянного тока должно использоваться отфильтрованное напряжение с допустимым уровнем пульсаций не более 10%. При этом Uп=1.41Ue, т.е. если источник переменного напряжения на 24В, то после фильтрующей емкости значение постоянного напряжения будет 36В, что превысит допустимое значение.

Рис.133. Питание датчиков положения постоянного тока

2. Датчики положения переменного тока

Двухпроводные индуктивные датчики положения переменного тока с тиристором в качестве коммутирующего элемента. Могут применяться вместо механических концевых выключателей для управления катушками магнитных пускателей без промежуточного реле в цепях переменного тока. По сравнению с механическими концевыми выключателями имеют более высокое быстродействие и меньший уровень помех при работе на индуктивную нагрузку, т.е. размыкание коммутирующего элемента происходит при нулевом напряжении.

Наиболее часто нагрузкой для датчиков положения переменного тока является электромагнитное реле или пускатель, которые после срабатывание могут быть возвращены в исходное состояние только при уменьшении тока через обмотку реле до значений меньших тока отпускания (Iотп). Значение тока отпускания указвается в паспорте на реле или пускатель. Датчики положения переменного тока имеют нормированное имеют нормированное значение остаточного(Ir). Для обеспечения надежной работы реле или пускателя должно выполняться условие: Iотп>Ir т.к. если ток отпускания реле будет меньше будет меньше остаточного тока датчика, то при срабатывании последнего, коммутационное состояние реле не изменится.

Порция топливной смеси должна подаваться в цилиндр в положении нижней мертвой точки, а искра для воспламенения в верхней мертвой точке, после ее сжатия, соответственно. Чтобы бортовой компьютер мог подать команду бензонасосу, форсункам и системе зажигания, ему необходимо знать местоположение поршней в каждый момент времени.

Именно эту информацию предоставляет контроллеру датчик ДПКВ в системе электронного впрыска. Датчик коленвала работает в паре с зубчатым колесом, в котором в особой последовательности пропущено несколько зубов.

Датчик ДПКВ в системе электронного распределения впрыска

Поскольку сломанный датчик положения коленчатого вала автоматически делает невозможной дальнейшую эксплуатацию транспортного средства, а заменить его сможет каждый водитель, об этом приборе следует знать следующую информацию:

  • назначение и конструкция;
  • разновидности и взаимозаменяемость;
  • место установки и диагностика;
  • способ замены собственными силами.

Производители авто обеспечивают удобное расположение ДПКВ, простую конструкцию датчиков и их низкую себестоимость, что позволяет иметь в запасе это полупроводниковое устройство, чтобы произвести экстренное снятие вышедшего из строя датчика, установить новый прибор, подключив его в разъем, точно зная расположение.

Для чего нужен?

В современных дизельных и инжекторных авто работой мотора управляет электронный блок ЭБУ, который также называют ECU, ECM (модуль) или ЭСУД (система). Для нормальной работы в электронных системах используются датчики и исполняющие устройства. С датчиков поступают сигналы, ЭБУ их расшифровывает и анализирует, затем приводит в действие исполняющие устройства, впрыскивающие и воспламеняющие смесь после ее сжатия.

Элементы шатунно-поршневой группы связаны между собой шарнирно, поэтому их амплитуды легко вычисляются математически. Таким образом, положение поршня в НМТ и ВМТ компьютер ECU определяет по сигналам, которые передает датчик положения коленчатого вала в комплекте с диском синхронизации.

Другими словами, без датчика коленвала ЭБУ «ослепнет», топливо будет подаваться из форсунок неэффективно, а воспламенение в камерах сгорания станет хаотичным, поэтому в конкретной модели машины жестко связаны между собой прошивка ЭБУ, тип датчика, размер и формула зубчатого колеса синхронизации.

Как устроен и работает?

Независимо от конструкции датчика принцип работы остается неизменным:

  1. на коленвал надевается диск с зубьями, называемый реперным, задающим или синхронизирующим;
  2. датчик крепится на элементы двигателя или кронштейны таким образом, чтобы его рабочий орган находился перпендикулярно оси вращения вала в 1 мм от наружного диаметра зубчатого венца;
  3. несколько зубьев сточены через определенное количеств полных зубьев в зависимости от прошивки ЭБУ;
  4. сигнал в ДПКВ возникает именно в момент прохождения мимо него участка без зубьев;
  5. поэтому устанавливается диск синхронизации в определенном пространственном положении.

В конкретных конструкциях мотора реперный диск и ДПКВ может стоять с любой стороны коленвала, однако гораздо важнее для пользователя другие характеристики зубчатого колеса:

  • количество зубьев – 24 шт., 30 шт., 36 шт., 48 шт. или 60 шт;
  • формула расположения зубьев – обычно используются 24/2, 30/3, 36/1 или 36/2, 48/2 и 60/2.
Читайте также:  Цены на бензин в европе сегодня

В простых формулах, указанных выше, целые зубчики идут подряд, затем пропущен 1 или 2 зуба, тоже подряд.

Существуют сложные формулы, например, 36/6. Где после 16 целых зубьев пропущены 2 штуки, затем идет 1 целый зуб, снова пропущены 2 штуки, далее следуют 13 целых зубьев, снова пропуск из 2 штук.

При этом наружные диаметры дисков синхронизации и их конструкция не совпадают по умолчанию.

Какие модификации бывают?

Кроме разных вариантов синхронизатора и места его расположения на коленчатом валу производитель на конвейере, а позже и сам пользователь в гараже или на СТО может использовать ДПКВ разной конструкции. Всего существует 3 разновидности датчиков коленвала:

  • Холла – на фишку приходит 3 провода – +12 В либо + 5 В, масса (-) и для подачи сигнала на ЭБУ, необходим источник питания;
  • индуктивный – для подключения используется разъем с 2 контактами, так как ток возбуждается в самом полупроводниковом приборе;
  • оптический – состоит из передатчика со светодиодом и приемника, реагирующего на световой луч в момент прохождения участка без зубчиков мимо него.

Датчик Холла обладает следующими особенностями:

  • источник тока подает на обмотки напряжение 5 В или 12 В;
  • в катушках создается магнитное поле;
  • пока возле штока проходят полные зубцы, магнитный контур остается в замкнутом положении;
  • при прохождении участка без зубьев контур размыкается, ЭБУ получает соответствующий сигнал об этом.

Датчик Холла в современных авто может использоваться в разных системах:

  • в режиме датчика положения коленвала на некоторых модификациях ВАЗ;
  • в качестве датчика скорости на иномарках;
  • в системах антиблокировки колес ABS – на каждое колесо устанавливается реперный диск и собственный датчик, подключенный в общую цепь.

Вторым названием прибора, использующего эффект Холла, является датчик фазы. Например, в режиме датчика распределительного вала индуктивный прибор практически бесполезен. Поскольку на малых оборотах он передает слабый сигнал, который компьютеру сложно обрабатывать.

Индуктивный ДПКВ имеет упрощенную конструкцию и не требует подавать питание:

  • подключение производится двумя проводами;
  • магнит внутри прибора создает переменное поле в сердечнике;
  • напряжение электродвижущей силы возрастает в момент прохождения участка без зубьев;
  • снижается возле зубов полного профиля.

Датчик всегда эксплуатируется в режиме ДПКВ, для измерения скорости не пригоден.

Сигнал оптический ДПКВ подает в контроллер ECU при попадании светового луча со светодиода на фотоэлемент, расположенные по разные стороны от реперного колеса, поэтому датчики, устанавливаемые параллельно коленвалу, не всегда удобны в эксплуатации под капотом авто.

Оптические ДПКВ стоят дороже, используются на скутерах и для диагностики, тарирования датчиков Холла и приборов индуктивного типа.

Где расположен?

По назначению ДПКВ сложно определить, где находится датчик в конструкции двигателя:

  • средняя часть вала содержит несколько колен для крепления деталей кривошипно-шатунного механизма;
  • свободными остаются его края;
  • реперная шестерня с пропущенными зубьями расположена возле маховика ДВС ;
  • либо синхронизатор находится на противоположном конце у шкива отбора мощности двигателя, приводящего в движение ремень генератора;
  • реже задающий диск крепится на валу шпонкой непосредственно возле противовеса со стороны фланца.

Поскольку реперный диск не входит в зацепление с шестернями, не передает вращение ремням и цепным передачам, он практически никогда не бывает неисправным, даже при длительной эксплуатации. Однако вокруг машины всегда найдутся источники грязи, из- за которых промежутки в местах отсутствующих зубьев могут забиться грязью.

Чтобы восстановить корректную передачу сигналов о положении поршней на коленчатом валу, просто снимите ДПКВ и прочистите этот участок WD-40 или силиконовым аэрозолем.

Что такое имитатор ДПКВ?

В отличие от самого датчика имитатор ДПКВ используется для настройки прошивки ЭБУ при их изготовлении. На этапе эксплуатации приспособление необходимо для тестирования корректной работы времени прохождения импульсов по расчетной таблице.

Для рядового пользователя прибор, имитирующий импульсы датчика коленвала на контроллер, необходим в случае перехода на другой ДПКВ или реперный диск. Например, для прошивок GM ISFI-2S, Микас , МКД-105, Basch, Январь, MotronicR и Корвет М11 по умолчанию принята конфигурация 60-2 с 58 цельными зубьями и двумя пропусками друг за другом. Верхняя мертвая точка поршня при этом соответствует 20 зубу до двойного пропуска при вращении по часовой стрелке.

Например, после реставрации коленвала и установки его на место эксплуатации реперный диск должен быть установлен, согласно этим условиям.

Замена датчика ДПКВ

Поскольку ДПКВ считается неремонтируемым «расходником», у начинающего пользователя возникает проблема, как заменить полупроводниковый прибор самостоятельно. В отличие от исполнительных механизмов и регуляторов системы электронного впрыска топлива, датчик подключен к системе самодиагностики бортового компьютера.

То есть, при некорректной передаче сигнала на приборной панели высвечивается ошибка Check Engine, поэтому алгоритм диагностики следующий:

  1. визуальный осмотр и очистка по мере необходимости;
  2. проверка мультиметром и измерение индуктивности;
  3. диагностика осциллографом;
  4. обучение ДПКВ средствами бортовой системы.

Только после этого можно заменить ДПКВ, убедившись в его неисправности. Причем, устанавливать следует датчик, совместимый с прошивкой ЭБУ.

Признаки неисправности

Помимо нарушения динамики движения транспортного средства, признаки неисправности ДПКВ имеют вид:

  • скачущие обороты холостого хода;
  • снижение мощности ДВС и детонации;
  • невозможность запуска или отсутствие искры на свечах зажигания.

Перед тем, как снять датчик коленвала, следует проверить целостность проводки, наличие контакта на клеммах АКБ и ДПКВ. Проще всего в домашних условиях замерить сопротивление обмоток катушки и прочистить зубья реперного диска. Остальные способы диагностики более сложные.

Код неисправности и причины

Блок ЭБУ записывает в память ошибки, коды которых можно считать несколькими способами:

  • на экране бортового компьютера;
  • вспышками контрольной лампы Check (только для моторов класса Евро-2);
  • портативным сканером;
  • диагностической программой на планшете или ноутбуке через адаптер.

Обозначаются неисправности ДПКВ кодом ошибки 053, а причинами становятся следующие неисправности:

  • некорректная установка синхронизирующего диска – ВМТ поршня II либо IV цилиндра должна совпадать с прохождением 20 зуба перед выемкой;
  • повреждение зубьев реперного диска – сколы, раковины, каверны искажают сигнал датчика;
  • радиальное биение задающего диска – замена оригинальной деталью с алогичной формулой расположения зубьев;
  • нарушен зазор между зубом диска и датчиком – расстояние регламентируется в пределах 0,5 – 1,2 мм, может потребоваться замена крышки шестерни распредвала;
  • неисправность ЭБУ – проверка состояния контактов не должна выявить неисправностей;
  • неисправность высоковольтной цепи зажигания – сопротивление проводов с наконечниками должно быть меньше 6 кОм, они не должны замыкать на корпус мотора, сопротивление вторичных обмоток катушек зажигания должно быть меньше 13 кОм, в противном случае возможно наведение помех в канал синхронизации;
  • выход из строя датчика – потеря чувствительности, перемагничивание или перепутаны выводы на штекере, замена в любом из указанных случаев;
  • обратная полярность проводов – контакт 2 должен соединяться с клеммой 49, 1 с клеммой 48;
  • короткозамкнутые провода – замер сопротивления 49 – 2 и 48 – 1, пошевелить жгут для выяснения причины КЗ;
  • обрыв оболочки экранирующей жгута/датчика – зажигание отключить, проверить опрессовку и оболочку;
  • замыкание сигнального провода на бортсеть – при включенном зажигании напряжение цепи 2 – 3 и 1 – 3 должно быть около 12 В;
  • обрыв сигнального провода – прозвонить омметром цепи 2 – 49 и 1 – 48 отсоединенного жгута;
  • замыкание сигнального провода на массу – обычно изоляция повреждается крыльчаткой вентилятора, горячими патрубками ДВС, отключить зажигание, проверить сопротивление 48 и 49 цепей на массу, контактов 1 и 2 на корпус мотора;
  • вода внутри колодки/разъема – влага удаляется ватной палочкой, прочищаются токопроводящие элементы;
  • обрыв жгута от штекера – прозвонить каждый провод, если контакты подключены неверно, добавляется ошибка 023, 024 или 054.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *