Датчики и контрольно-измерительные приборы автомобиля

Датчик  объёмного расхода  воздуха, с механическим измерительным потенциометром. 

Датчики объёмного  расхода воздуха работающие по 
принципу смещения ползунка потенциометра при помощи измерительной 
лопасти обладают низкой надёжностью, так как их конструкция включает 
подвижные механические элементы. Лопасть такого датчика подпружинена и 
размещена в потоке расходуемого двигателем воздуха так, что с 
увеличением потока воздуха лопасть смещается пропорционально потоку. 
Поток расходуемого двигателем воздуха имеет пульсирующий характер, и для 
уменьшения эффекта пульсаций измерительной лопасти синхронно пульсациям 
воздушного потока, лопасть датчика соединена с демпфером. С 
измерительной лопастью механически связан ползунок потенциометра, 
который за счёт этого смещается на величину, пропорциональную величине 
потока воздуха. Мерой объёма протекающего через датчик воздуха является 
выходное напряжение этого измерительного потенциометра. 

Измерительный потенциометр датчика объёмного 
расхода воздуха выполнен на керамической подложке. На подложку нанесены 
резисторы делителя напряжения, выводы которых размещены в ряд и покрыты 
контактным резистивным слоем. Ползунок потенциометра прижат к 
контактному резистивному слою, благодаря чему напряжение на ползунке 
равно напряжению в точке контакта с резистивным слоем.

Датчик  массового расхода  воздуха Mass Air Flow Sensor (MAF Sensor)

Измерительным элементом датчика массового  расхода 
воздуха является разогретый до определённой заданной температуры 
проволочный или плёночный элемент. Протекающий поток воздуха охлаждает 
этот элемент, но электрическая схема (обычно, встроенная в расходомер) 
управляет мощностью его подогрева и разогревает измерительный элемент до 
его прежней температуры. Чем больший поток воздуха проходит через 
расходомер, тем большая требуется мощность подогрева для поддержания 
заданной температуры измерительного элемента. Таким образом, мощность 
подогрева измерительного элемента расходомера является мерой величины 
протекающего через датчик потока воздуха. Величина тока подогрева 
измерительного элемента преобразуется в выходной сигнал датчика - в 
большинстве случаев в аналоговое напряжение, в некоторых типах 
расходомеров в прямоугольное напряжение с изменяющейся частотой.

 
Чувствительный элемент датчика  построен на приципе терморезистивного анемометра и выполнен в виде платиновой нагреваемой нити. Нить нагревается электрическим током, а с помощью термодатчика и схемы управления датчика ее температура измеряется и поддерживается постоянной.  
Если через датчик поток воздуха увеличивается, то платиновая нить начинает охлаждаться, схема управления датчика увеличивает ток нагрева нити, пока температура ее не восстанавливается до первоначального уровня, таким образом величина тока нагрева нити пропорциональна расходу воздуха. Вторичный преобразователь датчика преобразует ток нагрева нити в выходное напряжение постоянного тока.  
С течением времени нить загрязняется, что приводит к смещению градуировочной характеристики датчика. Для очистки нити от грязи после выключения двигателя (при выполнении определенных условий) нить прожигается до 900—1000°C импульсом тока в течении 1 секунды. Формирует импульс управления прожигом блок управления.  
Конструкция датчика

Датчик имеет  пластмассовый корпус, выполненный  в виде патрубка с проходным сечением 60 мм в диаметре, на концах патрубка установлены защитные решетки. В  трубе корпуса размещен чувствительный элемент датчика (платиновая нить) и  терморезистор.  
В верхней части датчика размещены:  
плата вторичного преобразователя, закрытая герметичным пластмассовым корпусом, шестиконтактная вилка соединителя;  
потенциометр регулировки CO на холостом ходу.  
   

 Датчик давления масла

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.  

 По принципу  действия датчик давления масла  является включателем с нормально  замкнутыми контактами. Если двигатель не работает и включено зажигание, напряжение от аккумулятора подается на контрольную лампу аварийного давления масла, которая расположена на панели приборов. После запуска двигателя создаваемое масляным насосом давлений масла воздействует на мембрану датчика, которая, прогибаясь, размыкает контакты и прерывает цепь питания контрольной лампы.

 Тензометрический  метод

Чувствительные  элементы датчиков базируются на принципе изменения сопротивления при  деформации тензорезисторов, приклееных к упругому элементу, который деформируется под действием давления.

Пьезорезистивный метод

Основан на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую чувствительность благодаря изменению удельного объемного сопротивления полупроводника при деформировании давлением. Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются, так называемые, Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем. Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.

Ёмкостной метод

Ёмкостные преобразователи  используют метод изменения ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Известны керамические или кремниевые ёмкостные первичные преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой металлической мембраны. При изменении давления мембрана с электродом деформируется и происходит изменение емкости. В элементе из керамики или кремния, пространство между обкладками обычно заполнено маслом или другой органической жидкостью. Недостаток — нелинейная зависимость емкости от приложенного давления.

Индуктивный метод

Основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко). Чувствительный элемент состоит из двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном. Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности системы. Смещение характеристик основной катушки дает возможность преобразовать давление в стандартизованный сигнал, по своим параметрам прямо пропорциональный приложенному давлению.

Ионизационный метод

В основе лежит  принцип регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются ламповые диоды. Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом, — а также нагревателем. В некоторых лампах последний отсутствует, что связано с использованием более совершенных материалов для электродов. Преимуществом таких ламп является возможность регистрировать низкое давление — вплоть до глубокого вакуума с высокой точностью. Однако следует строго учитывать, что подобные приборы нельзя эксплуатировать, если давление в камере близко к атмосферному. Поэтому подобные преобразователи необходимо сочетать с другими датчиками давления, например, емкостными. Зависимость сигнала от давления является логарифмической.

Пьезоэлектрический  метод

В основе лежит  прямой пьезоэлектрический эффект, при котором пьезоэлемент генерирует электрический сигнал, пропорциональный действующей на него силе или давлению. Пьезоэлектрические датчики используются для измерения быстроменяющихся акустических и импульсных давлений, обладают широкими динамическими и частотными диапазонами, имеют малую массу и габариты, высокую надежность и могут использоваться в жестких условиях эксплуатации.