Senzori u motornim vozilima Električne i elektroničke komponente u motornom vozilu (konvencionalni pogon) Senzori Aktuatori Sustavi Sustavi za upravljanje radom motora Sigurnosni sustavi (zaštita putnika) Sustavi za povećanje komfora Sustavi za pomoć vozaču pri upravljanju vozilom (npr. ESP) 1 2 Senzori, računala, aktuatori senzor = osjetnik = davač Senzori Upravljačka jedinica (Procesor/i) Aktuatori/izvršni članovi Senzori pretvaraju fizikalne veličine iz jednog oblika u drugi. U području motora i vozila najčešće se pretvaraju mehaničke pojave kao što su sila, tlak, položaj, brzina vrtnje itd. u električne signale tj. električni napon. 3 4 Električna oprema motornih vozila 1
Senzori se mogu podijeliti prema načinu rada: - promjena otpora, - inducirani napon, - promjena kapaciteta, -... Oklopljeni kabel zaštita od elektromagnetskih smetnji Žice mogu biti i uvijene Prema namjeni senzori mogu biti za: - položaj, - brzinu vrtnje i brzinu gibanja, - ubrzanje i vibracije, - sile i momente, - tlak, - temperature, - protok, - plinove i njihove koncentracije, Naponi senzora su u pravilu malih iznosa i osjetljivi na vanjske utjecaje. Zaštita od elektromagnetskih smetnji najčešće se izvodi tzv. oklopljenim kablom. (eng. Shielded wire, njem. Geschirmte leitung) 5 6 -... NTC i PTC otpornici S promjenom temperature električnim vodičima mijenja se i otpor. Kod temperaturno promjenljivih otpornika treba razlikovati dvije vrste tzv. PTC otpornike (engl. Positive Tempereture Coefficient) i NTC otpornike (engl. Negative Temperature Coefficient). Karakteristika NTC senzora NTC otpornici senzori hladan veliki otpor vruć mali otpor Osjetnik vanjske temperature. Osjetnik temperature rashladne tekućine motora. PTC otpornici trošila, grijači hladan malen otpor vruć velik otpor Regulator struje za vanjska ogledala. Redukcija struje za grijanje sjedala. 7 8 Električna oprema motornih vozila 2
Karakteristika NTC senzora Senzori temperature 1 - NTC otpornik, 2 - kućište 3 - priključni kontakti Senzori temperature NTC otpornik izrađen od tankog sloja nikla. Nikal je naparen u obliku filma na keramičku jezgru koja služi kao nosivi dio senzora. Obično su i priključni kontakti izvedeni istom tehnologijom tj. naparivanjem. Senzor temperature motora = senzor temperature rashladne tekućine 9 10 Senzor temperature ECU V +5 V ECU mjeri pad napona na senzoru. Pad napona na senzoru se mijenja zbog promijene otpora senzora. Potenciometar promjenjivi otpornik 1 klizna staza, 2 - klizač 11 12 Električna oprema motornih vozila 3
Potenciometar promjenjivi otpornik Potenciometar ECU smeđa plava +5 V crna Mjerača količine zraka (njem. Luftmengenmesser) kod elektronički reguliranih sustava s ubrizgavanjem benzina (starije izvedbe). 13 14 Potenciometar promjenjivi otpornik Potenciometar promjenjivi otpornik ZL1 Potenciometar za određivanje položaja zaklopke Vide se 4 kontakta. U kućištu su dva potenciometra 1 kontakt - zajednička masa 1 kontakt - zajedničko napajanje 2 kontakata - signal 15 Određivanje položaja pedale gasa pomoću potenciometra E gas. 16 Električna oprema motornih vozila 4
Slide 15 ZL1 Vide se 4 kontakta. U kućištu potenciometra su dva potenciometra 1 kontakt - zajednička masa 1 kontakt - zajedničko napajanje 2 kontakata - signal Kod drugih sistema npr. Opel Multec glavni ulazni signal o opterećenju motora za ECU je podtalak u usisnoj cijevi (MAP senzor). Zbog toga su takvi sistemi manje osjetljivi na oštećenja potenciometra. KMV; 21.12.2003.
Potenciometar pedale gasa (s prekidačem) Osjetnik položaja pedale gasa G79 Kick-down sklopka F8 Prekidač praznog hoda F60 Potenciometar promjenjivi otpornik Starija izvedba samo potenciometar pedale gasa Novija izvedba čitav sklop pedale gasa 17 18 Potenciometar promjenjivi otpornik Dodati sliku Zasad HIDE Pokazivač razine goriva u spremniku 19 Opis pogreške (TIS 2000 / Tech 2) ECU mjeri pad napona na senzoru na osnovu preostalog napona u povratnom vodu. Pogreška: Napon visok (njem. Spannung hoch) Opis: Kabl u prekidu Razlog: Izmjeren pad napona (preostali napon) u povratnom vodu je visok. Npr. ako je u povratnom vodu izmjereni pad napona od 5 V to je moguće samo kad bi senzor bio beskonačno velikog otpora ili u prekidu (nema pada napona na senzoru). Pogreška: Napon nizak (njem. Spannung niedrig) Opis: Kabl spojen na masu. Razlog: U povratnom vodu se očekuje određeni iznos napona, ali ga nema (zbog spoja na masu sav se napon potroši na senzoru). 20 Električna oprema motornih vozila 5
Ispitivanje potenciometra Ispitivanje potenciometra Mjerenje pada napona. 21 22 Induktivni davač Induktivni davač Za funkcioniranje mora postojati promjena magnetskog polja. Silnice magnetskog polja oko induktivnog davača 23 Za funkcioniranje mora postojati promjena magnetskog polja. Okretanjem zupčanika dolazi do promjene u magnetskom polju induktivnog davača. 24 Električna oprema motornih vozila 6
Induktivni davač Induktivni davač Dva induktivna davača u paru, jedan kao davač brzine vrtnje a drugi kao davač položaja klipa 1 - kućište (blok) motora 2 -sklop davač brzine vrtnje 3 - permanentni magnet 4 - jezgra od mekog željeza 5 - namot 6 - kućište davača 7 - zamašnjak s ozubljenjem po obodu 8 - davač ishodišnog (početnog) položaja 9 - oznaka početne točke Pri malim brzinama vrtnje slab signal => ne radi. 25 26 Induktivni davač Induktivni davač Zadaća: potvrda rada motora, brzina vrtnje motora, kutna ubrzanja uslijed izgaranja oznaka 1 Upravljački uređaj MOTRONIC K91 2 Induktivni impulsni davač P35 3 Inkrementalna ploča (specijalni zupčanik) Signal induktivnog davač P35 27 Induktivni davač G28 senzor brzine vrtnje 28 Električna oprema motornih vozila 7
Induktivni davač Induktivni davač - ispitivanje daje izmjenični napon reda veličine od 0 do 20 V može ga se mjeriti mulitmetrom ili osciloskopom Induktivni davač koljenastog vratila (dva konektora signal, jedan oklop) Induktivni davač brzine vrtnje kotača za ABS 29 30 Induktivni davač - ispitivanje Induktivni davač Provjera zavojnice - ohmmetrom Induktivni davač ABS-a otpor zavojnice reda veličine 1.5 kω Induktivni davač koljenastog vratila otpor zavojnice reda veličine 500 Ω (veća brzina vrtnje brža promjena magnetskog polja kraća žica približno jednak inducirani napon) Uobičajeni izgled naponskog signala induktivnog davača 31 32 Električna oprema motornih vozila 8
Hall-ov davač Hallov efekt Pločicom od poluvodiča (Hallov sloj) teče stalna struja I v. Na obje njene slobodne strane spojene su elektrode s kojih se odvodi Hallov napon. Ukoliko se pločica izloži okomito na magnetsko polje u njenoj unutrašnjosti dolazi do gibanja nositelja naboja okomito na smjer struje. Zbog stvorene razlike naboja između elektroda između tj. kontaktnih ploha A1 i A2 nastaje napon čiji se iznos mjeri u milivoltima. Taj napon naziva se Hallovim naponom. Ukoliko se magnetsko polje prekine za vrijeme tog prekida na elektrodama Hallova elementa nema napona. 33 Hall-ov davač Počeo se koristiti uglavnom kod sustava paljenja, a kasnije i kao davač položaja. 1. Kružni prsten s zastorima širine b 2. Magnetski vodljiv dio od mekog željeza U g = napon davača 3. Hall IC 4. Zračnost - razmak 34 Induktivni i Hall-ov davač u sustavu za paljenje Hall-ov davač položaja bregastog vratila 35 Hallov davač položaja bregastog vratila (Opel Corsa) 36 Električna oprema motornih vozila 9
Hall-ov davač Hall-ov davač za ABS Hallov davač položaja bregastog vratila Hallov davač za ABS Hallov davač za ABS integriran u ležaju kotača 37 38 Hall-ov davač - ispitivanje Hall-ov davač - ispitivanje Tri vodiča (napajanje, masa, signal) napajanje + 5 V (ponekad + 12 V) daje istosmjerni promjenljivi napon reda veličine od 0 do 10 V Napon Hallovoa davača se može mjeriti osciloskopom ili mulitmetrom Pri mjerenju multimetrom zbog tromosti instrumenta (pogotovo digitalnih) može doći do problema pri mjerenju. Da bi se to izbjeglo Hallov napon može se mjeriti kao izmjenični napon. U tom slučaju je izmjereni izmjenični napon netočan (nije niti srednja vrijednost) ali se barem zna da Hallov davač radi. 39 Mjerenje signala Hallovog davača Uobičajeni izgled signala Hallovog davača 40 Električna oprema motornih vozila 10
Mjerač masenog protoka zraka Simbol mjerača količine zraka Mjerenje protočne mase zraka vrućom žicom Funkcija samočišćenja nakon isključivanja kontakta zagrijavanjem do usijanja. 41 42 Mjerenje protočne mase zraka vrućim filmom Mjerenje protočne mase zraka vrućim filmom 43 Mjerač masenog protoka zraka - njem. Luftmasemesser 44 Električna oprema motornih vozila 11
Mjerenje protočne mase zraka vrućim filmom Lambda sonda Simbol Lambda sonde 45 Zadaća: određivanje sastava smjese mjerenje sadržaja preostalog kisika u ispuhu. 46 Lambda sonda Dva tipa lambda sonde Naponska izrađena iz cirkonijeva dioksida Otpornička izrađena iz titanijeva dioksida Naponska - kad se nalazi u bogatoj smjesi kroz porozni materijal dolazi manje kisika i stvara se struja iona te daje napon malo manji od 1 V, a u siromašnoj smjesi daje napon oko 0.1 V Otpornička napaja se naponom od 5 V, u bogatoj smjesi joj je otpor reda veličine kω, a u siromašnoj smjesi otpor joj raste do reda veličine MΩ. Bosch uglavnom koristi naponske λ-sonde (Motornic) Siemens uglavnom koristi otporničke λ-sonde (Simtec) (priključak dvije crne žice) 47 Lambda sonda Ispušna cijev Ispušni plinovi Lambda-sonda Obloga od porozne keramike 48 Električna oprema motornih vozila 12
Lambda sonda Lambda sonda priključni vodovi zaštitno crijevo zaštitni tuljac utikač nosač kontakta dio s grijačem zaštitna čahura brtva Napon na λ-sondi zaštitna dvostruka cijev faktor zraka, λ 49 Naponska karakteristika lambda sonde za radnu temperaturu od 600 C 1. keramički dio lambda sonde, 2. elektrode, 3. kontakti, 4. kontakti kućišta, 5. ispušna cijev, 6. zaštitni sloj izrađen od porozne keramike 50 Lambda sonda Piezoelektrični davač tlaka Simbol davača tlaka 1. kontaktni dio 2. nosivi dio izrađen od keramike 3. keramički dio lambda sonde 4. zaštitna cijev 5. električni priključci 6. tanjurasta opruga 7. zaštitna navlaka 8. kućište (-) 9. minus elektroda 10. plus elektroda Položaj lambda sonde u dvostrukoj ispušnoj cijevi 51 52 Električna oprema motornih vozila 13
Piezoelektrični osjetnici - piezoelektrični kristal Građa piezoelektričnog kristala: Piezoelektrični osjetnici piezoelektrični otpor Način rada davača tlaka u usisnoj cijevi: nizak tlak visok tlak Naboji u ravnoteži Pomicanje naboja Pri deformaciji kristala, pomiču se električni naboji i nastaje električni napon 53 Uslijed promjene tlaka dolazi do promijene oblika, a time zbog piezo efekta i do promijene električnog otpora. 54 Osjetnik tlaka u usisnoj cijevi s piezo otpornikom Osjetnik tlaka u usisnoj cijevi s piezo otpornikom Senzor tlaka u usisnoj cijevi mjeri apsolutni tlak u njoj. Ugrađuje se što je moguće bliže usisnom ventilu. Princip rada seznora tlaka s piezo otpornikom 55 Shematski prikaz senzora tlaka u usisnoj cijevi 56 Električna oprema motornih vozila 14
Osjetnik tlaka u usisnoj cijevi Piezoelektrični osjetnici - osjetnik detonacije Simbol osjetnika detonacije Seznor tlaka u usisnoj cijevi mjeri apsolutni tlak u njoj. njem. Ladeluftdrucksensor, eng. MAP senzor 57 58 Osjetnik tlaka s piezo kristalom u senzoru detonantnog izgaranja Osjetnik tlaka s piezo kristalom u senzoru detonantnog izgaranja Tok tlaka u cilindru Tok signala senzora Za vrijeme djelovanja pritiska na piezo kristal u njemu dolazi do pomicanja nositelja naboja. To pomicanje naboja mjerljivo je u obliku električnog napona. Napon i njegov polaritet ovisi o intenzitetu i promjeni pritiska. Tok tlaka u cilindru Tok signala senzora 15 Kućište senzora detonantnog izgaranja 16 Piezo kristal 17 Kontakti 18 Prigušni elementi 59 60 Električna oprema motornih vozila 15
Ultrazvučni senzor za nadzor unutrašnjeg prostora vozila Ultrazvučni senzor za nadzor unutrašnjeg prostora vozila Simbol ultrazvučnog senzora za nadzor unutrašnjeg prostora vozila Namjena: nadzor unutrašnjeg prostora alarmni uređaj 61 U prostoru koji se nadzire odašilju se ultrazvučni valovi. Odaslani valovi se primaju putem posebnog mikrofona. Primljeni signal se analizira u sklopu prijemnika a uočene promjene u obliku odaslanog signala ili prekidi ultrazvučnih valova uključuju alarm. 62 Osjetnik tlaka u gumama Osjetnik tlaka u gumama Uzima u obzir signal kočenja zbog preraspodjele opterećenja uslijed pomicanja karoserije. Upozorenje na razlici tlakova od 0.2 bara Alarm - signal pri padu tlaka većem od 0.5 bara Bežični prijenos signala (433.92 MHz Europa; 315 MHz Japan/Australija) Napajanje baterijom - Napon ispod 2.4 V daje poruku o pogrešci u sistemu (DTC Diagnostic Trouble Code) Rezervni kotač? (sa ili bez senzora, ako ga nema daje DTC /FC) 63 64 Električna oprema motornih vozila 16
Senzor sunčevog zračenja Izvedbe: -jednostruki - dvostruki Dvostruki se koristi kod dvozonskih klima uređaja. Pin Namjena 1 Senzor sunčeva zračenja, lijevo 2 Senzor temperature u vozilu 3 Senzor sunčeva zračenja, desno 4 Masa Senzor kiše Senzor projicira infracrveno svjetlo na vjetrobransko staklo pod kutom od 45. Ako je staklo suho, većina se svjetla reflektira u sklop senzora. Ako se na staklu nalaze kapljice vode, svjetlo se reflektira u različitim smjerovima. Što je staklo mokrije, manje će se svjetla reflektirati u sklop senzora. Ispod određene razine reflektiranog svjetla uključuju se brisači. Brzina brisača se određuje u ovisnosti koliko se brzo nagomilavaju kapljice između svakog brisanja. 65 66 Senzor kiše Prekidač pedale spojke F36 Senzor mraka za automatsko uključivanje svjetala Senzor kvalitete (sastava) zraka u vozilu Senzori položaja vozila zakret oko uzdužne osi Roll senzor zakret oko vertikalne osi Yaw senzor Senzori udaljenosti od objekta (prepreke) ultrazvučni Parkpilot 67 oznaka Namjena: Sprječavanje neujednačenog rada motora tzv. cukanja kod promjene brzine 68 Električna oprema motornih vozila 17
Prekidač pedale kočnice (F47) Osjetnik sudara Pri udaru se oslobađa kugla iz udubine te zatvara električni kontakt oznaka Namjena: uključivanje svjetla kočnice; uključivanje stanja smanjena snaga motora - onemogućavanje davanje gasa kod kočenja 69 Normalno stanje Pri sudaru 70 Vremenski termoprekidač Reed kontakt (Reed-ov relej, relej s jezičastim kontaktima) 1 - električni priključci - kontakti 2 - kućište 3 - bimetal 4 - namot za zagrijavanje 5 - prekidački kontakt 71 Koristi se kod raznih brojača, za uključivanje svjetla u prtljažnom prostoru, 72 Električna oprema motornih vozila 18
Reed-ov kontakt Davač razine kočne tekućine Princip rada Reed-ova kontakta/prekidača Simbol davača razine kočne tekućine Kada se magnetni prsten pomakne, zatvara se električni kontakt. Tijelo davača s Reed-ovim kontaktom Plovak s magnetom 73 74 Pitanja? 75 Električna oprema motornih vozila 19