ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Β ΗΝ - Β ΟΧ. Αισθητήρες και συλλογή δεδομένων από τα τμήματα ενός αυτοκινήτου και το περιβάλλον του

Transcript

1 ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Β ΗΝ - Β ΟΧ Αισθητήρες και συλλογή δεδομένων από τα τμήματα ενός αυτοκινήτου και το περιβάλλον του

2 Τι είναι αισθητήρας; Αισθητήρας ονομάζεται μία συσκευή που ανιχνεύει ένα φυσικό μέγεθος και παράγει από αυτό μία μετρήσιμη έξοδο. Για παράδειγμα, το υδραργυρικό θερμόμετρο μετατρέπει τη μετρούμενη θερμοκρασία σε διαστολή, η οποία μπορεί να αναγνωστεί από ένα βαθμονομημένο σωλήνα.

3 Χρήση των αισθητήρων Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται σε καθημερινά αντικείμενα, όπως: κουμπιά ανελκυστήρων ευαίσθητα στην αφή λάμπες φωτισμού που εκπέμπουν λαμπρότερα ή απαλότερα αγγίζοντας τη βάση τους μετρητές υγρασίας και θερμοκρασίας συναγερμοί κ.α. Υπάρχουν αναρίθμητες ακόμη χρήσεις. Εφαρμογές τους συναντούμε στα αυτοκίνητα, σε μηχανές, στην αεροναυπηγική, την ιατρική, τη βιομηχανία και τη ρομποτική, στο κινητό μας!!!!!!!

4 Αρχή λειτουργίας των αισθητήρων Οι αισθητήρες διαθέτουν κάποια κατάλληλη ιδιότητα, η οποία μεταβάλλεται ως συνάρτηση του μετρούμενου φυσικού μεγέθους. Η ιδιότητα των αισθητήρων που μεταβάλλεται είναι συνήθως τάση ή ένταση ηλεκτρικού ρεύματος. Πολλές φορές απαιτείται η χρήση ενός επιπρόσθετου ηλεκτρονικού κυκλώματος, το οποίο μετατρέπει την έξοδο του αισθητήρα ηλεκτρικό σήμα.

5 Χαρακτηριστικά αισθητήρων Συνάρτηση μεταφοράς (transfer function) Εύρος εισόδου (input full scale-fs) Εύρος εξόδου (full scale output-fso) Ακρίβεια (accuracy-a) Σφάλμα ρύθμισης (calibration error) Υστέρηση (hysteresis-h) Κορεσμός (Saturation) κ.α

6 Συνήθεις αισθητήρες Τα φυσικά μεγέθη που μπορούν να μετρηθούν από τους αισθητήρες είναι πάρα πολλά (π.χ. θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, δύναμη κ.α.). Για κάθε ένα από αυτά τα μεγέθη υπάρχουν αρκετοί αισθητήρες. Πολλές φορές ένα είδος αισθητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαβάσει διαφορετικά φυσικά μεγέθη.

7 Συνήθεις αισθητήρες Αισθητήρες Θερμοκρασίας Οπτικοί Αισθητήρες Αισθητήρες πίεσης και δύναμης Αισθητήρες θέσης και κίνησης Αισθητήρες στάθμης και όγκου

8 Αισθητήρες θερμοκρασίας Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας μπορεί να χρησιμοποιηθούν οι παρακάτω ιδιότητες: i. Η γραμμική διαστολή ενός υγρού ii. Η γραμμική διαστολή ενός μετάλλου iii. Η ηλεκτρική αντίσταση ενός μετάλλου iv. Το φαινόμενο του θερμοηλεκτρισμού (ή θερμοηλεκτρικό φαινόμενο) v. Η θερμική ακτινοβολία που εκπέμπεται από ένα θερμό σώμα

9 Οπτικοί Αισθητήρες Κβαντικοί φωτοδίοδοι φωτοτρανζίστορ φωτοαντιστάσεις Θερμικοί θερμοστοιχεία πυροηλεκτρικά αισθητήρια AFIR αισθητήρια

10 Οπτικοί Αισθητήρες

11 Αισθητήρες πίεσης Τα κυριότερα είδη αισθητήρων πίεσης είναι τα ακόλουθα: i. Μανόμετρα υγρού και αερίου ii. Χωρητικοί αισθητήρες iii. Επαγωγικοί αισθητήρες iv. Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και αισθητήρες πιεζοαντίστασης v. Μετρητές μηχανικής τάσης και κυψελίδες φορτίου

12 Αισθητήρες θέσης και κίνησης Θέση Προσέγγιση χωρητικοί αισθητήρες εγγύτητας. ακουστικοί αισθητήρες εγγύτητας επαγωγικοί αισθητήρες εγγύτητας αισθητήρες υπερύθρων Μετατόπιση (ευθύγραμμη ή περιστροφική) Ταχύτητα ή επιτάχυνση

13 Αισθητήρες στάθμης και όγκου δοχεία παρατήρησης ογκομετρικοί κύλινδροι ράβδοι βυθομέτρησης χωρητικοί αισθητήρες αισθητήρες πίεσης αισθητήρες βραχυκυκλώματος

14 Αισθητήρες στο αυτοκίνητο Αισθητήρες του κινητήρα Αισθητήρας λ Αισθητήρας μάζας αέρα Αισθητήρας θερμοκρασίας κινητήρα Αισθητήρας κρουστικής καύσης Αισθητήρας στροφών κινητήρα Αισθητήρας πίεσης λαδιού

15 Αισθητήρας Ο 2 ή λ Ο αισθητήρας λ (ή αισθητήρας οξυγόνου) είναι ηλεκτρονική διάταξη που προσδιορίζει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο ενός αερίου ή υγρού σε εξέταση.

16 Αισθητήρας μάζας αέρα πληροφορεί τον εγκέφαλο για την μάζα του εισερχόμενου αέρα θερμού νήματος και λεπτού φιλμ

17 Αισθητήρας κρουστικής καύσης πληροφορεί τον εγκέφαλο για την ύπαρξη κρουστικής καύσης (πειράκια). Είναι στερεωμένος με κοχλία στο σώμα του κινητήρα, συμμετρικά ανάμεσα στους κυλίνδρους.

18 Αισθητήρας θερμοκρασίας κινητήρα Πληροφορεί την Μονάδα Ελέγχου Κινητήρα για τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, άρα την μέση θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα. Αποτελείται από ένα NTC θερμίστορ

19 Αισθητήρας στροφών κινητήρα είναι ένας επαγωγικός αισθητήρας που μετράει τις στροφές του κινητήρα Είναι τοποθετημένος εφαπτομενικά σε ένα γρανάζι από όπου λείπουν δυο δόντια

20 Αισθητήρας πίεσης λαδιού μετράει την πίεση του λαδιού όταν η πίεση του λαδιού φτάσει κοντά στα 0,5 bar, τότε ο κινητήρας πρέπει να σταματήσει την λειτουργία του για να μην καταστραφεί

21 Άλλοι αισθητήρες του αυτοκινήτου Αισθητήρας ABS Αισθητήρας ESP Αισθητήρας ταχύτητας Αισθητήρας βροχής και φώτων Αισθητήρας παρκαρίσματος

22 Αισθητήρας ABS Tο σύστημα ABS ελέγχει την πίεση των υγρών των φρένων. Περιλαμβάνει τρία βασικά στάδια λειτουργίας του συστήματος: Την αύξηση της πίεσης. Τη συγκράτηση της πίεσης σε σταθερή τιμή. Τη μείωση της πίεσης.

23 Αισθητήρας ΕSP Σε κρίσιμες συνθήκες οδήγησης, το αυτοκίνητό μπορεί να υπερστρέψει ή να υποστρέψει. Όταν παρουσιάζεται κίνδυνος αστάθειας, το ESP" φρενάρει τους κατάλληλους τροχούς στιγμιαία, διατηρώντας έτσι το αυτοκίνητο στην πορεία του με ασφάλεια.

24 Αισθητήρας ταχύτητας Διαβάζει την ταχύτητα της περιστροφής των τροχών του οχήματος. Συνήθως αποτελείται από έναν οδοντωτό τροχό και μια διάταξη μέτρησης. Αντιλαμβάνεται την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου.

25 Αισθητήρας βροχής και φώτων Αρχή λειτουργίας: ανίχνευση στη μεταβολή της αντανάκλασης μίας φωτεινής δέσμης Ο αισθητήρας βροχής αποτελείται από ένα LED και μια φωτοδίοδο Ο αισθητήρας φώτων αποτελείται από δύο φωτοδιόδους

26 Αισθητήρας παρκαρίσματος Συμπεριλαμβάνεται στα καινούργια μοντέλα αυτοκινήτων ολοένα και περισσότερο. Ειδοποιεί ηχητικά τον οδηγό για την απόσταση αντικειμένων πίσω και μπροστά από το όχημα κατά την διαδικασία της στάθμευσης. Γενικά οι αισθητήρες στάθμευσης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Ηλεκτρομαγνητικοί αισθητήρες στάθμευσης Αισθητήρες στάθμευσης υπερήχων

27 Αισθητήρας παρκαρίσματος

28 Αισθητήρας SRS Συμπληρωματικό σύστημα συγκράτησης (S.R.S.) Σύστημα παθητικής ασφάλειας των νεότερων και σύγχρονων αυτοκινήτων. Περιλαμβάνει έναν σάκο σχεδιασμένο κατάλληλα έτσι ώστε κατά τη διάρκεια μιας πρόσκρουσης να φουσκώνει μπροστά ή στο πλάι του οδηγού και των επιβατών και να τους προστατεύει από βίαια χτυπήματα στο τιμόνι και στις εσωτερικές επιφάνειες του αυτοκινήτου.

29 Μονάδα ελέγχου του αυτοκινήτου Πρόκειται για ολοκληρωμένη μονάδα ηλεκτρονικού υπολογιστή η οποία χρησιμοποιείται για τον έλεγχο όλων των λειτουργιών του ηλεκτρικού συστήματος αλλά και άλλων υποσυστημάτων του οχήματος

30 Μονάδα ελέγχου του αυτοκινήτου Αποτελείται από Μικροελεγκτή Μνήμες CAN bus Κυκλώματα προστασίας