Назначение электронных 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.
Сигналы разделены на ДВЕ основные группы
Схема №159
Схема №160
- Сигналы переменного тока
- Сигналы постоянного тока
Индуктивные сигналы (индуцированное напряжение)
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 №161
Схема №162
ПримечаниеУровни напряжения зависят от конструкции датчика. Не все индуктивные датчики выдают 12 вольт.
Сигналы напряжения постоянного тока
Используются пять типов сигналов напряжения постоянного тока
- Аналоговые сигналы
- Цифровые сигналы
- Сигналы заданного значения
- Кодированные наземные сигналы
- Сигналы транзисторов
Сигналы напряжения постоянного тока основаны либо на 5 вольтах, либо на 12 вольтах.
Схема №163
Аналоговые сигналы постоянного тока
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
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 №164
Схема №165
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.
При поиске и устранении неисправностей на входном дисплее входной сигнал должен быть подтвержден как «хороший» ДО замены модуля управления.
При проверке датчика NTC ищите эти напряжения и проблемы
- 0v = отсутствие напряжения питания или короткое 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).
Типичное применение датчика типа NTC
- Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
- Датчик температуры передачи
- Датчик T-абсолютное давление во впускном коллекторе
- Датчик температуры внутреннего воздуха IHKA
Примечания
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 №166
Типичное применение потенциометров
- Датчики положения педалей
- Датчики положения дроссельной заслонки (также потенциометры обратной связи)
Цифровые сигналы напряжения постоянного тока
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 прямоугольные сигналы
Схема №167
Переключаемый сигнал B + (высокий/низкий)
Этот сигнал напряжения постоянного тока создает вход типа ВКЛ/ВЫКЛ для модуля управления. Уровень напряжения укажет на конкретное рабочее состояние.
Схема №168
Типичное применение коммутируемого B +
- Выключатель зажигания
- Выключатель света
- Геркон
- Переключатель ремня безопасности
- Переключатель Холла (например, переключатель стоп-сигнала)
Коммутируемый B- (высокий/низкий) сигнал
Этот сигнал массы формирует входной сигнал типа ВКЛ/ВЫКЛ для модуля управления. Уровень напряжения укажет на конкретное рабочее состояние.
Единственное различие между переключаемым B- и переключаемым B + - это напряжение, в которое переключаются сигналы.
Схема №169
Схема №170
Типичное применение коммутируемого B
- Переключатель положения двери
- Переключатели окон
- Люковый выключатель
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 сигнала - это длительность включения импульса. Системы транспортного средства могут использовать фиксированное или изменяемое время включения/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
Датчики Холла
Датчики Холла могут использоваться для получения сигналов ВКЛ/ВЫКЛ или модулированной прямоугольной волны.
Датчики Холла - это электронные переключатели, которые реагируют на магнитные поля для быстрого управления потоком тока или напряжения ВКЛ. И ВЫКЛ. Он состоит из заполненного эпоксидной смолой немагнитного корпуса, содержащего элемент холла и магнит, и пускового колеса.
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.
Схема №175
Схема №176
Когда металлический диск или сплошная область зубчатого колеса, маховика или другого пускового устройства приближается к датчику, между магнитом и диском создается магнитное поле. Это 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, низкое - 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.
Быстрое переключение напряжения ВКЛ/ВЫКЛ производит сигнал ВЫСОКИЙ/НИЗКИЙ, который модуль управления использует для распознавания скорости и положения.
Типичное применение датчиков Холла
- Датчики коленчатого вала
- Датчики распределительного вала
- Датчики положения и скорости двигателя (например, двигатель окна, двигатель люка люка)
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.
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 №177
Схема №178
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.
- Низкий-7mA сигнала
- Высокий-14mA сигнала
Схема №179
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
- В настоящее время используется для датчиков скорости вращения колес.
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 №180
Схема №181
Кодированные наземные сигналы
Кодированные наземные сигналы вырабатывают набор запросов высокий/низкий, комбинация (шаблон) которых интерпретируется модулем управления для выполнения определенной функции.
Кодированные сигналы массы генерируются через коммутатор или последовательность коммутаторов, сигнализирующих о запросах модуля управления на работу.
Схема №182
Функция оконечного каскада 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 №183
Схема №184
Транзистор состоит из трех основных секций
- Основа
- Эмитент
- Коллекционер
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.
При работе транзистор может быть либо включен на мгновение, либо подавать постоянное питание или масса. Транзистор также может быть модулированным или импульсным для подачи модулированного прямоугольного сигнала.
Схема №185
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 массы для управляющего модуля 1.
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 №186
Мгновенный/постоянный B + в качестве входного/выходного сигнала
Вход модуля 2 управления управляется модулем 1 управления посредством внутренней активации транзистора. Модуль 1 управления обеспечивает питание для входной цепи модуля 2 управления.
Схема №187
Постоянный B-/B + для подачи питания на компонент
Константа В
Функция вывода для подачи питания на компонент.
Реле возбуждается включением транзистора внутри модуля. Транзистор обеспечивает масса катушки реле. модуль управления.
Схема №188
Постоянная B +
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 активации транзистора, который обеспечивает масса для катушки реле.
Схема №189
Модуляция B-/B + для работы компонента A
Модулированный B
Функция вывода для управления компонентом.
Двигатель клапана холостого хода приводится в действие модулем управления посредством активации транзистора, который обеспечивает масса для открытой обмотки клапана.
Схема №190
Модулированный B +
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.
