Электронные сигналы
Модель: Все
Дата производства: Все
Назначение сигналов
Электронные сигналы перемещают информацию так же, как автомобили перемещают пассажиров по шоссе. Было бы трудно добраться до работы без транспорта, и не было бы транспорта с внешними сигналами.
Сигналы позволяют устройствам (например, датчикам или переключателям) связываться с модулями управления (либо сложными процессорами, либо простыми реле), которые, в свою очередь, выполняют или запрашивают (посредством дополнительной сигнализации) выполнение других функций.
Сигналы информируют климат-контроль о температуре наружного воздуха или сообщают стоп-сигналам правильное время для освещения.
Использование электронных сигналов выходит далеко за рамки основного применения электронного потока к управляющим компонентам, позволяя передавать сложную информацию от одного компонента к другому.
Данные (входные или выходные) передаются через различные формы изменения напряжений, сопротивлений, модуляции тока или частоты.
Схема №153
Схема №154
- Сигналы напряжения переменного тока: Индуктивные сигналы. Сигналы со сдвигом по фазе.
- Сигналы напряжения постоянного тока: Аналоговые сигналы. Цифровые сигналы: Коммутируемые (высокий/низкий) сигналы. Модулированные сигналы прямоугольной формы: Сигналы с частотным управлением. Сигналы, управляемые шириной импульса. Сигналы, управляемые рабочим циклом. Сигналы назначенных значений. Кодированные наземные сигналы. Транзисторные сигналы: Модулированные B +/B- сигналы. Мгновенные сигналы B +/B-. Постоянные сигналы B +/B-.
Сигналы напряжения переменного тока
Используются два типа сигналов переменного напряжения:
- Индуктивные сигналы (индуцированное напряжение).
- Сигналы со сдвигом по фазе (генератор импульсов угла).
Индуктивные датчики
Индуктивные датчики вырабатывают сигнал переменного тока синусоидальной формы. Переменное напряжение индуцируется смещением магнитного поля. Датчик состоит из импульсного колеса (подвижная часть) и магнитопровода с катушечной обмоткой (неподвижная часть).
Когда каждый зуб импульсного колеса приближается к наконечнику датчика, магнитное поле датчика смещается к импульсному колесу и индуцирует импульс напряжения в обмотках.
По мере удаления зубцов от датчика магнитное поле сдвигается назад, индуцируя импульс напряжения в противоположном направлении.
Это смещение магнитного поля производит переменный ток (положительный в отрицательный).
Модули управления, которые принимают этот переменный ток, подсчитывают импульсы (сдвигаются от положительного к отрицательному) и интерпретируют скорость вращения импульсного колеса.
Схема №155
Типичное применение индуктивных датчиков:
- Датчик частоты вращения коленчатого вала.
- Датчик частоты вращения распределительного вала.
- Датчик скорости входа/выхода трансмиссии.
- Датчик частоты вращения колеса.
Схема №156
Уровни напряжения зависят от конструкции датчика.
Не все индуктивные датчики выдают 12 вольт.
Генератор импульсов угла
Датчик генератора импульсов угла действует на существующий сигнал напряжения переменного тока, а не вырабатывает новый.
Датчик состоит из двух обмоток (первичной и вторичной), которые соединены вместе на одном конце и магнитного железного сердечника (неподвижного) вместе с пусковым колесом (подвижного).
Схема №157
На первичную обмотку (катушку) модулем управления подается 120kHz сигнал переменного тока. Магнитная связь (сердечник) вызывает наведение во вторичной обмотке напряжения на той же частоте. Индуцированная частота имеет небольшой фазовый сдвиг из-за временной задержки индукции.
Пусковое колесо влияет на магнитное поле датчика и вызывает увеличение фазового сдвига по мере приближения диска колеса к датчику.
Это изменение фазового сдвига (временной задержки) от меньшего периода времени к большему периоду времени и обратно обеспечивает модуль управления положением пускового колеса.
Генератор импульсов угла выдает информацию о положении независимо от движения. Положение пускового колеса устанавливается с использованием выходной частоты от модуля управления и возвратом сдвинутого по фазе сигнала.
Типичное применение генератора импульсов угла
- Датчик распределительного вала MS41.1.
- Датчик запроса педали EML.
(банк из трех человек)
Схема №158
Сигналы напряжения постоянного тока
Используются пять типов сигналов напряжения постоянного тока:
- Аналоговые сигналы.
- Цифровые сигналы.
- Сигналы назначенных значений.
- Кодированные наземные сигналы.
- Сигналы транзисторов.
Сигналы напряжения постоянного тока основаны либо на 5 вольтах, либо на 12 вольтах.
Схема №159
Аналоговые сигналы
Аналоговые сигналы передают информацию через электрическую цепь, регулируя или изменяя ток или напряжение.
Напряжение сигнала не имеет фиксированного значения. Значение может находиться в любом месте рабочего диапазона сигнала.
Три источника аналоговых сигналов:
- Датчики NTC.
- Датчики PTC.
- Потенциометры.
Схема №160
Датчики NTC
Датчики NTC (отрицательный температурный коэффициент) изменяют сопротивление в зависимости от температуры. С повышением температуры сопротивление снижается. Это уменьшение сопротивления вызывает уменьшение падения напряжения на датчике и уменьшение напряжения входного сигнала на модуле управления.
Схема №161
Датчик температуры всасываемого воздуха
Датчик температуры всасываемого воздуха подает аналоговый сигнал 0--5 вольт на DME, показывающий температуру входящего воздуха.
Датчик температуры всасываемого воздуха расположен либо во впускном коллекторе, либо интегрирован в массовый расходомер воздуха.
Схема №162
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
Двойной датчик используется для температуры двигателя. Работа такая же, как и у других датчиков NTC, рабочий диапазон 0-5 вольт, за исключением того, что два независимых датчика размещены в одном узле.
Один из них предназначен для ввода температуры двигателя в DME.
Другой датчик используется для ввода температуры двигателя в комбинацию приборов.
Схема №163
Типичное применение датчика типа NTC:
- Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя.
- Датчик температуры всасываемого воздуха.
- Датчик температуры передачи.
Датчик PTC
Датчики PTC (положительный температурный коэффициент) также изменяют сопротивление в зависимости от температуры. В датчике PTC при повышении температуры сопротивление также повышается. Увеличение сопротивления вызывает увеличение падения напряжения на датчике и увеличение сигнала входного напряжения на модуле управления.
Схема №164
Типичное применение датчика типа PTC:
- Датчик температуры выхлопных газов.
- Датчик температуры передачи.
Пример датчика PTC
В каталитическом конвертере M5 для контроля температуры выхлопных газов используется датчик типа PTC.
Сигнал 0-12 В подается на ДМЭ, указывая температуру катализатора.
Рекомендации семинара Датчики NTC/PTC:
При поиске и устранении неисправностей на входном дисплее входной сигнал должен быть подтвержден как «хороший» ДО замены модуля управления.
При проверке датчика NTC ищите следующие напряжения и проблемы:
0 В = нет напряжения питания или замыкание на массу.
2v = датчик показывает теплое состояние измеряемой системы.
4v = датчик показывает холодное состояние измеряемой системы.
5v = датчик или жгут проводов разомкнут.
Помните, что датчик типа PTC покажет противоположные результаты на промежуточных показаниях (т.е. 4 вольта = тепло).
Потенциометры
Потенциометр выдает постепенно изменяющийся сигнал напряжения на модуль управления. Сигнал является бесконечно переменным в пределах рабочего диапазона датчика.
Это изменяющееся напряжение отражает механическое перемещение или положение рычага стеклоочистителя потенциометра и связанных с ним компонентов.
Схема №165
Типичное применение потенциометров:
- Расходомер воздуха.
- Датчики положения педалей.
- Положение памяти сиденья и зеркала.
- Датчики положения дроссельной заслонки (также потенциометры обратной связи).
Цифровые сигналы
Цифровые сигналы передают информацию через электрическую цепь, включая или выключая ток. В отличие от аналоговых сигналов, которые изменяют напряжение, цифровой сигнал имеет только два возможных состояния: управляющее напряжение или напряжение 0.
Два типа цифровых сигналов:
- Коммутируемые (высокий/низкий) сигналы.
- Модулированные сигналы прямоугольной формы.
Переключаемый сигнал B +
Этот сигнал напряжения постоянного тока создает вход типа YES/NO для модуля управления. Уровень напряжения укажет на конкретное рабочее состояние.
Схема №166
Схема №167
Hall Effect тормоз фонарь выключатель (Тормозной переключатель Холла)
Схема №168
Типичное применение коммутируемого B +:
- Выключатель зажигания.
- Переключатель ремня безопасности.
- Выключатель света.
- Hall Effect выключатель (например, тормоз фонарь выключатель).
- Геркон.
Схема №169
Этот сигнал заземления создает вход типа YES/NO (да/нет) для модуля управления. Уровень напряжения укажет на конкретное рабочее состояние.
Схема №170
Типичное применение коммутируемых В-
- Переключатель положения двери.
- Kickdown положение выключатель (Переключатель положения кикдауна).
- Реле давления переменного тока.
Модулированная прямоугольная волна
Модулированный прямоугольный сигнал представляет собой последовательность сигналов высокого/низкого уровня, быстро повторяющихся.
Как и переключаемые сигналы (B +, B-), прямоугольная волна имеет только два уровня напряжения.
Высокий уровень и низкий уровень.
Схема №171
Модулированный прямоугольный сигнал имеет 3 характеристики, которые могут быть модифицированы для изменения сигнала:
- Частота.
- Ширина импульса.
- Рабочий цикл.
Частота
Частота модулированного прямоугольного сигнала - это количество полных циклов или импульсов, которые происходят за одну секунду. Это число циклов или частота выражается в герцах (Гц). 1Hz = 1 полный цикл в секунду.
Выходная функция может использовать фиксированную или переменную частоту.
Схема №172
Ширина импульса
Ширина импульса прямоугольной волны - это продолжительность времени, в течение которого один импульс включен. Системы транспортного средства могут использовать фиксированное или изменяемое время включения или ширину импульса. Длительность импульса выражается в миллисекундах (мс).
Схема №173
Рабочий цикла
Рабочий цикл прямоугольной волны - это отношение времени включения к времени выключения для одного цикла.
Скважность выражается в%.
В системах транспортных средств используются как сигналы с фиксированной скважностью, так и сигналы с переменной скважностью.
Схема №174
Схема №175
Время
1 секунда = 1000 миллисекунд (мс).
1/2 секунды = 500 миллисекунд.
1/4 секунды = 250 миллисекунд.
1/10 секунды = 100 миллисекунд.
1/100 секунды = 10 миллисекунд.
1/1000 секунды = 1 миллисекунда.
Датчики Холла
Датчики Холла производят модулированную прямоугольную волну.
Датчики Холла - это электронные переключатели, которые реагируют на магнитные поля для быстрого управления потоком тока или напряжения ВКЛ. И ВЫКЛ.
Датчик Холла состоит из заполненного эпоксидной смолой немагнитного корпуса, содержащего элемент Холла и магнит, и пускового колеса.
Схема №176
Элемент Холла представляет собой тонкую немагнитную пластину, которая является электропроводящей. (Напряжение будет протекать через пластину.) Поток электронов одинаков с обеих сторон пластины.
Поскольку все, что находится между магнитом и элементом Холла, является немагнитным, магнит (магнитное поле) не оказывает влияния на протекание тока.
Когда металлический диск или сплошная область зубчатого колеса, маховика или другого пускового устройства приближается к датчику, между магнитом и диском создается магнитное поле.
Схема №177
Магнитное поле вызывает остановку потока электронов с одной стороны пластины. Электроны продолжают течь по другую сторону пластины.
Сигнал датчика Холла - это измерение падения напряжения между двумя сторонами пластины или элемента.
При увеличении магнитного поля (дисковая или сплошная зубчатая область перед датчиком) падение напряжения на двух сторонах элемента увеличивается. Высокое напряжение с одной стороны, мало с другой. Выходной сигнал датчика Высокий.
По мере удаления диска от датчика магнитные поля ослабевают и теряются. Потеря магнитного поля (глухое зубчатое или открытое пространство колеса перед датчиком) производит очень небольшое падение напряжения на двух сторонах элемента. Выходной сигнал - Низкий.
Это быстрое переключение напряжения ВКЛ/ВЫКЛ производит сигнал ВЫСОКИЙ/НИЗКИЙ, который модуль управления использует для распознавания скорости и положения.
Датчики положения двигателя в Холле
Датчики Холла используются на многих электродвигателях для контроля скорости и положения. (т.е. электродвигатели стеклоподъемников и двигатели люков.)
Принцип действия эффекта Холла тот же, за исключением того, что магнит размещен на валу двигателя.
Магнит ориентирован для вращения в точном положении перед элементом. Поляризация магнитного кольца вызывает переключение полярности в элементе Холла при его вращении Создаваемая прямоугольная волна обеспечивает информацию о скорости и положении для модуля управления.
Схема №178
Датчики Холла скорости колеса
Датчики Холла используются для индикации скорости вращения колес.
Обычные датчики Холла используют три провода, источник питания (обычно 5 В или 12 В), провод заземления и сигнальный провод обратно к модулю управления.
Датчики Холла, используемые в качестве датчиков скорости колес, уникальны тем, что представляют собой двухпроводные датчики Холла.
Двухпроводные датчики устраняют отдельный провод заземления, а сигнальный провод также выполняет функцию заземления.
Схема №179
Уникальное двухпроводное устройство обеспечивает модуль управления сигналом высокий/низкий, имеющим низкое напряжение 0,75 вольт и высокое напряжение 2,5 вольт.
Типичное применение датчиков Холла
- Датчики коленчатого вала.
- Датчики положения и скорости двигателя (например, двигатель окна, двигатель люка крыши).
- Датчики распределительного вала.
- Датчики скорости вращения колес.
Магниторезистивные датчики
Активное считывание магниторезистивного датчика особенно подходит для приложений с расширенным контролем стабильности, в которых требуется считывание при нулевой или близкой к нулевой скорости.
Постоянный магнит в датчике создает магнитное поле с потоком магнитного поля под прямым углом к чувствительному элементу.
Схема №180
Чувствительный элемент представляет собой ферромагнитный сплав, который изменяет свое сопротивление, исходя из влияния магнитных полей.
Когда высокая часть импульсного барабана приближается к чувствительному элементу, создается отклонение потока магнитного поля. Это создает изменение сопротивления в тонкопленочном ферромагнитном слое чувствительного элемента.
Схема №181
На чувствительный элемент влияет направление магнитного поля, а не напряженность поля. Напряженность поля не важна, пока она выше определенного уровня. Это позволяет датчику выдерживать изменения напряженности поля, вызванные возрастом, температурой или механическими допусками.
Изменение сопротивления в чувствительном элементе влияет на напряжение, которое подается оценочной схемой. Небольшая величина напряжения, подаваемого на чувствительный элемент, контролируется, и изменения напряжения (от 1 до 100 мВ) преобразуются в импульсы тока модулем оценки.
Схема №182
- Сигнал низкий - 7mA.
- Сигнал высокий - 14mA.
На датчик подается напряжение 12 В от блока управления. Выходное напряжение датчика приблизительно равно 10V. Блок управления считает импульсы высокого и низкого тока для определения скорости вращения колеса.
Типичное применение магниторезистивного датчика:
- Обнаружен в настоящее время на E46 с MK-60 Teves DSCIII.
Сигналы заданного значения
Обозначенные значения получаются через фиксированные положения сопротивления многопозиционного переключателя. При работе переключателя падение напряжения на резисторе (резисторах) каждого положения переключателя вызывает изменение уровня напряжения входного сигнала до заданного значения напряжения.
Эти заданные (обозначенные) напряжения сигнализируют модулю управления о необходимости выполнения определенных функций.
Схема №183
Значения напряжения рассматриваются как входные данные модуля управления.
Схема №184
Типичное применение обозначенных значений:
- Включатель круиз-контроля Е 32.
- Кнопки положения памяти сиденья и зеркала.
Кодированные наземные сигналы
Кодированные наземные сигналы вырабатывают набор запросов высокий/низкий, комбинация (шаблон) которых интерпретируется модулем управления для выполнения определенной функции. Кодированные сигналы заземления генерируются через коммутатор или последовательность коммутаторов, сигнализирующих о запросах модуля управления на работу.
Схема №185
Схема №186
Функция транзистора
Транзистор принимает ряд приложений, которые должны быть поняты для эффективного анализа схемы.
Транзистор в работе функционирует как две части во многом подобно реле. И реле, и транзистор управляют высокими токами с помощью сигнала низкого тока.
Схема №187
Тракт база/излучатель функционирует как схема управления, активируемая модулем управления для наблюдения или управления работой.
Тракт коллектор/эмиттер функционирует как рабочая сторона схемы, подающая питание или включающая работу.
В процессе работы транзистор может включаться на мгновение или обеспечивать постоянное питание или заземление.
Транзистор также может быть модулированным или импульсным для подачи модулированного прямоугольного сигнала.
Схема №188
Модулированный, мгновенный, постоянный B- в качестве входа/выхода
Входной сигнал модуля 1 управления является выходным сигналом модуля 2 управления.
Управляющий модуль 2 посредством активации своего внутреннего транзистора обеспечивает вход заземления для управляющего модуля 1.
Схема №189
Входной сигнал в модуле 1 управления является либо мгновенным/постоянным сигналом (то есть сигналом преобразователя крутящего момента из ТСМ в DME), либо модулированным сигналом (то есть сигналом скорости транспортного средства из ASC в DME).
Схема №190
Типичное применение модулированного, кратковременного, постоянного B- в качестве входного/выходного сигнала:
- Сигнал KO кондиционер.
- Сигнал скорости от ABS/ASC.
- Выходной сигнал TI/TD от DME.
Схема №191
Типичное применение мгновенного/постоянного B + в качестве входного/выходного сигнала:
- Кодовый сигнал OBC на ОНД.
- Сигнал кондиционер в DME.
Постоянная В-
Функция вывода для подачи питания на компонент.
Питание реле осуществляется от модуля управления.
Внутреннее включение транзистора обеспечивает заземление катушки реле.
Схема №192
Схема №193
Выходная функция модуля управления для подачи питания на компонент.
Транзистор управляет выходной функцией модуля управления.
Модуль управления подает питание на реле. Реле активируется модулем управления посредством внутреннего включения транзистора, который обеспечивает заземление для катушки реле.
Модулированный B-
Функция вывода для управления компонентом.
Двигатель клапана холостого хода приводится в действие модулем управления посредством внутренней активации транзистора, который обеспечивает заземление для открытой обмотки клапана.
Регулирующий клапан холостого хода работает путем регулирования рабочего цикла с определенной частотой.
Схема №194
Типичное применение модулированного В-
- Двигатель управления холостым ходом.
- Продувочный клапан.
- Инжектор.
- Катушка зажигания.
Схема №195
Функция вывода для управления компонентом.
Управление двигателем осуществляется транзисторной функцией модуля управления, который подает на двигатель модулированное напряжение с определенной частотой. Положение дроссельной заслонки изменяется путем изменения скважности импульсов.