Характеристика, виды и принцип работы датчиков движения

Устройство, виды и особенности датчиков движения

Существуют и широко применяются следующие типы датчиков движения:

1. Радиоволновые;
2. Ультразвуковые;
3. Инфракрасные;
4. Гибридные.

Радиоволновые или СВЧ датчики работают на доплеровском эффекте. Основными элементами такого датчика являются излучатель СВЧ сигнала и приёмник отражённого сигнала. Если в поле излучения перемещается какой-либо объект, то частота отражённого сигнала меняется. Электронная схема обрабатывает разницу между прямым и отражённым сигналом и переключает реле, которое может включить сирену или подать сигнал тревоги. Радиоволновые датчики движения отличаются высокой чувствительностью, но стоят достаточно дорого. В детских и лечебных учреждениях микроволновые датчики не применяются из-за СВЧ излучения, несмотря на то, что уровень его минимален и абсолютно безвреден. Из-за высокой чувствительности радиоволновые датчики подвержены ложным срабатываниям.

Ультразвуковые датчики так же используют эффект Доплера, только вместо колебаний высокой частоты в таких системах применяется ультразвук. Эти устройства нашли применение в системах парковки «Парктроник», а в быту применяются достаточно редко. Частоту 25-60 КГц хорошо слышат кошки и собаки, поэтому применение таких датчиков вызывает у них сильный стресс. Кроме того, ультразвуковые датчики имеют небольшой радиус действия и их можно обмануть если передвигаться медленно.

В охранной сигнализации и системах автоматического управления освещением чаще всего применяются инфракрасные объёмные датчики движения. Тепловое (инфракрасное) излучение объекта, который проходит в зоне захвата датчика, через линзу Френеля попадает на ИК-сенсор, после чего на выходе электронной схемы формируется сигнал тревоги (происходит разрыв цепи).

Устройство ИК датчика движения

Вследствие невысокой стоимости такие устройства широко применяются для автоматического управления освещением, например, в подъезде, когда при появлении человека освещение включается на 1-3 минуты, а затем выключается. Для управления светом на стоянке или придомовой территории используются уличные датчики движения.

Гибридные или комбинированные датчики движения представляют собой два датчика разной конструкции, размещённые в одном корпусе и подключаемые к различным входам прибора охранной сигнализации. Обычно в одном корпусе объединяют инфракрасный и радиоволновой датчики движения. Применение таких устройств повышает надёжность охранной системы. Они могут использоваться в банках, депозитариях и денежных хранилищах. Схема включения датчика движения для сигнализации позволяет подавать тревожный сигнал и управлять работой сирены или прожектора. Датчики движения могут иметь следующие основные характеристики:

• Чувствительность;
• Наличие антисаботажной зоны;
• Объём зоны захвата по горизонтали и вертикали;
• Напряжение питания.

Датчики движения с постоянной чувствительностью не рекомендуется применять в квартирах, где имеются домашние животные, иначе, при отсутствии хозяев, на каждый проход кошки будет включаться сигнал тревоги. Величину порога срабатывания можно регулировать, в зависимости от конструкции, плавно или специальными перемычками на плате. Так же существуют модели датчиков, которые не реагируют на животных.

Антисаботажная зона – это дополнительная зона захвата направленная от датчика вертикально вниз и блокирующая попытку вывести прибор из строя. В паспорте указывается угол обзора датчика в градусах и размеры зоны гарантированного срабатывания. Все датчики независимо от конструкции подключаются к типовым устройствам, поэтому схема подключения датчика движения всегда одинакова, а их напряжение питания обычно равно 12V. На корпусе, обычно, установлен светодиод, индицирующий режим ожидания или срабатывания.

Плюсы и минусы

Теперь что касается сильных сторон:

• датчики имеют хорошую — порой даже избыточную — чувствительность, которой более чем достаточно для определения объекта в зоне видимости;
• легкая установка;
• большинство моделей имеют хороший защищенный корпус, что позволяет защититься от воды, пыли или непосредственного урона.

В качестве же недостатков выступают:

• в зависимости от выбранного вида будет меняться сложность настройки — предварительно стоит тщательно сформулировать цели и задачи, и только потом что-либо приобретать;
• большая часть настраиваемых параметров сильно зависит от погоды: в моделях высшего сегмента это исправлено посредством предоставления возможности для настройки шаблонов, которые могут быть быстро изменены;
• дорогой ремонт, несмотря на легкость конструкции: заменить на новый зачастую проще.

Тем не менее не стоит сильно на этом зацикливаться. Порой бывают обстоятельства, в которых датчик объема единственный возможный вариант. В этом случае недостатки можно нивелировать правильным выбором и адаптацией помещения.

Сфер применения датчика объема до сих пор по-прежнему много. Он используется как для автомобильной сигнализации, так и в помещениях вне зависимости от их типа. Они будут идеальны для противоугонной системы, но нужно грамотно выбрать место расположения. Хорошо в такой сфере показывают себя микроволновые модели. Соотношение цены и качества предоставляет потенциальным пользователям максимальную производительность и простую в установке и настройке. Замена такого устройства также не требует особых навыков и с ней справится буквально любой.

Датчик положения распредвала (ДПРВ)

Датчик положения распределительного вала используется для определения углового положения распределительного вала. Модуль управления двигателем (ECU) использует этот сигнал для определения последовательности работы цилиндров двигателя. 

Какую функцию выполняет датчик: определение положения распределительного вала двигателя, определение верхней мертвой точки во время такта сжатия в блоке цилиндра. Благодаря датчику контролируется последовательный впрыск топлива и зажигания. 

Признаки неисправности: при выходе из строя датчика положения распредвала выходная мощность двигателя уменьшается. Произойдет также сбой зажигания: как правило, при нажатии на педаль газа автомобиль будет дрожать, но разгоняться медленно. Это связано с потерей мощности. Также при выходе из строя датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine»

Внимание! При прогреве двигателя индикация может то пропадать, то снова появляться. 

Как настроить параметры?

Настройка параметров может отличаться в зависимости от типа прибора, но в целом она подробно расписана в инструкции и может быть должным образом выполнена без посторонней помощи. При выборе значений каждого из параметров вы должны ориентироваться на специфику той территории, которая находится в поле зрения датчика – максимальная чувствительность уместна лишь в том случае, если речь идет о помещении, в котором не бывает сквозняков и игры света и тени. В противном случае ваше новое приобретение будет срабатывать даже тогда, когда в этом не будет необходимости – например, свет будет включаться для мух или случайно забредшего на территорию кота.

Первым чаще всего выставляется показатель времени

Для большинства типичных недорогих датчиков для включения света – это мера предосторожности от лишних срабатываний. Предполагается, что даже при мгновенном резком перемещении такой прибор не сработает – он отреагирует лишь в том случае, если движение фиксируется на протяжении нескольких секунд

В зависимости от размеров территории вы можете определить, насколько сильно нужно активничать, чтобы привлечь внимание датчика

Другой важный параметр – чувствительность. При высоком значении чувствительности прибор немедленно реагирует на малейшее движение, которое способен уловить, снижение этого показателя позволяет сильно уменьшить количество ложных срабатываний. Как показывает практика, с первого раза угадать с чувствительностью обычно не получается – потребитель хочет выжать максимум из покупки, из-за чего она реагирует даже на незначительные раздражители. В среднем правильные настройки устанавливаются где-то с третьего раза. Если прибор относится к уличным, а погодные условия (температура или уровень освещенности) в силу аналогии с используемыми лучами агрегата способны влиять на качество работы датчика.

О том, как правильно настроить датчики движения, смотрите в следующем видео.

Датчик антиблокировочной системы

Как понятно из названия, этот узел является ключевым для работы антиблокировочной системы (сокращенно АБС). На машинах, оборудованных этой системой, на каждом колесе имеется по одному такому датчику. Их задача — фиксировать скорость вращения колеса в конкретный момент времени. Метод расположения у машин может быть разный, однако в любом случае датчик будет находиться в непосредственной близости к колесному диску, в районе ступицы. Обычно к нему идут сигнальные провода, по которым и можно определить точное местоположение датчиков на передних и дальних колесах.

Как правило, сами датчики являются достаточно надежными, и выходят из строя редко, разве что из-за механических повреждений, связанных с тем, что они установлены в непосредственной близости к колесу и дороге. Чаще же повреждается проводка, идущая к ним/от них. Она может перетереться или на проводах будет повреждена изоляция. Если электронный блок управления «видит», что от датчика/датчиков приходит некорректная информация, то он активирует сигнальную лампу Check Engine на приборной панели, а систему АБС попросту отключает в аварийном режиме. Естественно, что это приводит к снижению безопасности управления автомобилем.

Проверка датчика АБС выполняется различными способами — путем измерения сопротивления, напряжения или с помощью осциллографа (наиболее прогрессивный метод). На более новых машинах в качестве датчиков АБС установлены датчики, работающие на эффекте Холла.

Меняем датчик скорости на ВАЗ-2115 своими руками

В процессе эксплуатации автомобиля периодически из строя могут выходить те или иные детали. Не является здесь исключением и датчик скорости. Проблемы с его работой на «пятнашке», конечно, не самая распространенная поломка, однако все-таки они случаются. О неисправности можно узнать благодаря бортовому компьютеру. В частности:

• код Р0500 сигнализирует об отсутствии поступления информации с датчика скорости;
• код Р0503 – о прерывающемся сигнале.

Помимо этого, есть еще определенные признаки, по которым можно понять, что проблемы именно с этим узлом автомобиля. К ним, в частности, относятся неустойчивая работа спидометра или его полное «умирание», снижение мощности двигателя и повышенный расход топлива

Обратите также внимание и на обороты двигателя. При проблемах с датчиком скорости они плавают на холостом ходу

Иногда заведенный автомобиль может попросту заглохнуть, стоя или катясь на «нейтралке».

Конечно, приведенные выше причины не всегда указывают на проблемы с датчиком скорости, однако специалисты рекомендуют проверять его при такой симптоматике одним из первых. Соответственно, нужно знать, где именно искать проблемную деталь.

В «пятнашке» датчик скорости расположен на задней стороне коробки передач, возле дифференциала. Перед тем как приступать непосредственно к демонтажу, сперва убедитесь, что все провода целые, и нет никаких обрывов.

Заодно проверьте также и их фиксацию. Если здесь все в порядке, значит, отключаем аккумуляторную батарею и приступаем к снятию датчика. Для этого нужно взять минимальный набор инструментов:

• отвертки – фигурная и плоская;
• плоскогубцы;
• гаечные ключи – на 10 и 21.

Для того чтобы процесс замены был более удобным, рекомендуется снять адсорбер. Сделать это несложно. Нужно просто открутить соответствующие гайки и отвести адсорбер в сторону. Сама процедура займет очень мало времени, зато существенно облегчит доступ к датчику. Далее зажимаем фиксатор, после чего снимаем колодку с проводами.

Теперь можно приступать и к снятию самого датчика. Его нужно поворачивать против часовой стрелки до тех пор, пока устройство не будет выкрученным. Затем вынимаем его полностью, используя для этого ключ на 21. Осталось только очистить место, где был датчик, от грязи, и можно приступать к установке нового.

Работать здесь нужно довольно аккуратно. Все дело в том, что корпус датчика изготовлен из пластмассы. Соответственно, он не очень устойчив к серьезному механическому воздействию, и при чрезмерном усилии может попросту сломаться в руках. Далее установите устройство таким образом, чтобы пазы ДС и втулки точно совпали. В ином случае датчик не удастся правильно посадить на место и зафиксировать. Если все сделано правильно, можно приступать к финальному этапу. То есть осталось только лишь надежно зафиксировать датчик. Особо усердствовать здесь не нужно. Достаточно просто закрутить устройство по часовой стрелке до появления первого серьезного сопротивления. Сильно зажимать не нужно, поскольку риск сломать новый, довольно хрупкий прибор весьма высок.

Кстати, если вы сомневаетесь в том, что первопричиной проблем, возникших в работе автомобиля, является именно датчик скорости, то рекомендуется провести небольшую проверку, и только после этого отправляться покупать новый, если, конечно, будет нужно. Суть данного метода проста. Просто попросите у кого-то из приятелей одолжить вам заведомо работоспособный датчик и установите его на свое авто. Если проблемы исчезли, значит, нужно покупать новый. Однако бывает и так, что никаких изменений в лучшую сторону так и не произошло. Это означает, что следует продолжить поиск первопричины проблемы.

Как видим, в процедуре замены датчика скорости на вазовской «пятнашке» действительно нет ничего сложного. Даже если вы раньше никогда этого не делали, вся работа вряд ли займет более 30 минут. При этом не стоит забывать о сэкономленных средствах, которые пришлось бы выложить из своего кармана при визите на автосервис. Ну и удовлетворение от удачно проделанной своими руками работы – также немаловажный момент для любого мужчины.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости на самом деле является полупроводниковым термистором. Чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем больше сопротивление. С другой стороны, чем меньше сопротивление, тем горячее антифриз и, соответственно, сам двигатель. 

Какую функцию выполняет датчик: используется для определения температуры охлаждающей жидкости в двигателе. Электронный блок управления двигателем корректирует время впрыска топлива и зажигания в соответствии с сигналом, поступающим от температуры охлаждающей жидкости. В случае превышения температуры охлаждающей жидкости электронная система предупреждает водителя об опасности перегрева двигателя. В том числе благодаря датчику компьютер включает вентилятор охлаждения, когда температура охлаждающей жидкости начинает расти больше рабочей температуры двигателя. 

Признаки неисправности: когда датчик температуры охлаждающей жидкости выходит из строя (обычно плохой контакт, короткое замыкание, разомкнутая цепь, но в большинстве случаев плохой контакт), на приборной панели, как правило, появляется индикатор неисправности двигателя «Check engine». Датчик температуры охлаждающей жидкости на приборной панели всегда показывает максимум 120 градусов Цельсия. При этом мощность и тяга двигателя существенно падают, поскольку блок управления двигателем должен включить аварийную программу (есть не во всех моделях автомобилей). При сканировании ошибок с помощью диагностического сканера в электронной системе считается код неисправности P003D. Также, если датчик температуры выходит из строя, автомобиль может испытывать трудности с запуском в холодном состоянии. Кроме того, может наблюдаться ненормальный расход топлива. 

Индуктивные датчики положения

Типичным позиционным датчиком, которому не страшен механический износ, является «линейный переменный дифференциальный трансформатор».

Это индуктивный датчик положения, который используется для измерения движения и работает по тому же принципу, что трансформатор переменного тока.

Точное устройство измерения линейного перемещения, выход которого пропорционален положению подвижного сердечника.

Линейный дифференциальный трансформатор (ЛДТ)

Конструкция ЛДТ содержит три катушки, намотанные на полом трубчатом наконечнике. Одна катушка образует первичную обмотку, две другие образуют идентичные вторичные обмотки, соединенные электрически последовательно, но смещённые на 180º по фазе относительно обеих сторон первичной обмотки.

Подвижный мягкий железный ферромагнитный сердечник (именуемый также «арматурой»), соединённый с измеряемым объектом, скользит или перемещается вверх и вниз внутри трубчатого тела ЛДТ.

Небольшой потенциал переменного напряжения «сигнал возбуждения» (2 – 20 вольт среднеквадратичное значение, 2 — 20 кГц) прикладывается к первичной обмотке. В результате наводится сигнал ЭДС в двух соседних вторичных обмотках трансформатора.

Арматура магнитного сердечника на основе мягкого железа изначально находится точно в центре трубки — в «нулевом положении» относительно обмоток.

Индуцированные ЭДС двух вторичных обмоток, в данном случае, обнуляют выход друг друга, так как не совпадают по фазе. Соответственно, выходное напряжение равно нулю.

По мере смещения сердечника в одну или другую сторону от нулевой позиции, индуцированное напряжение внутри одной из вторичных катушек будет увеличиваться по сравнению с другой катушкой. На выходе появится напряжение.

Особенности датчика

Принцип работы

Датчик Холла в своей основе имеет эффект, описанный выше, но его применение отличается некоторыми нюансами. Внутри прибора происходит следующее: на полупроводник под электрическим напряжением оказывает воздействие магнитное поле, причём оно пересекает его поперёк. Результатом этого явления становится электродвижущая сила.

Внимание! При возникновении электродвижущей силы напряжение меняется в диапазоне от 0,4 до 3 В.

Чтобы лучше понять принцип работы датчика Холла рассмотрим конкретный пример. Во-первых, для создания вышеописанного эффекта нужна тонкая пластина, которая будет играть роль полупроводника. Во-вторых, необходим источник электрического тока. Без провода и постоянного магнита также обойтись не получится.

Ток необходимо пустить между двумя сторонам пластины. Причём стороны должны быть параллельны друг другу. Провода нужно закрепить с двух других сторон. Магнит должен располагаться неподалёку от полупроводника. Если всё это будет выполнено в точности, то возникнет эффект Холла. По факту описанная конструкция представляет собой генератор.

При необходимости можно сделать так, чтобы это устройство работало в импульсном режиме. Но для этого нужно между пластиной и магнитом установить экран. Конструкция экрана должна иметь щели.

Для чего нужен щелевой датчик Холла в автомобилях

Главной задачей датчика Холла является изменение напряжения на выходе при перемене состояния магнитного поля. Малейшая неисправность может привести инжектор в нерабочее состояние.

Эффект Холла помогает добиться коммутации между сигнальными контактами, отвечающими за скорость, позиционирование и передачу сигналов. Простейшим считается именно аналоговый датчик. Также существует цифровой аналог, который имеет более сложную конструкцию.

Аналоговый датчик Холла играет роль преобразователя, который должен коммутировать питание для системы зажигания. Тем не менее можно найти конструкции, которые используют целые группы датчиков. Но они находятся на определённом отдалении от магнитов.

В большинстве случаев датчик Холла идёт в комплекте с сердечником. Также к устройству примыкает постоянный магнит. Именно он оказывает необходимое влияние на полупроводниковый кристалл.

В тех автомобилях, в которых установлен цифровой датчик Холла возможно функционирование в двух режимах защиты. Первый активирует защитную схему, а второй отключает. Но такое устройство в большинстве случаев называется распределителем или переключателем. Хотя в основе лежит всё тот же эффект. Подобные аппараты устанавливают на свои машины такие компании, как:

• Opel,
• AUDI,
• BYD Flyer,
• Volkswagen Golf,
• Suzuki,
• Passat,
• BMW.

Довольно часто датчик Холла можно увидеть во многих бытовых устройствах. К примеру, тяжело себе представить компьютерный привод без него. Также нельзя не вспомнить о системах наблюдения и целом ряде мотоциклов.

Внимание! Для повышения точности работы датчик Холла устанавливают в клавиатуры и джойстики.

Достоинства устройства и его применение

Датчик Холла обладает целым рядом преимуществ, которые делают его незаменимым в современном оборудовании:

• Устройство позволяет увеличить производительность мотора.
• Без него невозможна точная работа тахометра и спидометра,
• Датчик повышает безопасность автомобиля.

Датчик Холла можно использовать по-разному. Но в большинстве случаев автомобильные конструкторы применяют его для контроля скорости. Точнее, он осуществляет мониторинг передаточных колёс и валов. Также он контролирует их скорость вращения. Это позволяет обеспечить быстрый запуск двигателя, работающего на основе принципа внутреннего сгорания.

Также датчик Холла может обеспечить запуск антиблокировочной тормозной системы, а это, в свою очередь, напрямую влияет на безопасность на дороге. О тахометре в таком случае и говорить не приходится.

Но возможно и другое применение. Отличным примером в данном контексте будут бесщёточные электрические двигатели, работающие благодаря действию постоянного тока. Благодаря датчику Холла в таких устройствах определяется место, где находится постоянный магнит.

Как видите, у датчика Холла может быть множество применений. Сфера использования напрямую зависит от решения производителя. Допустим, конструкцию с двумя расположенными друг напротив друга магнитами можно использовать для того, чтобы регулировать скорость работы дискового накопителя.

На что влияет датчик скорости движения

Теперь, когда устройство и принципы работы скоростных определителей детально освещены, не лишним будет ответить на часто задаваемый вопрос, а именно – «На что влияет датчик скорости?». Для ответа на него, в первую очередь, стоит рассмотреть основное предназначения данного устройства. На сегодняшний день предназначений у него несколько, а точнее 2 основных:

• Первое – это, несомненно, информирование водителя о скорости движения транспортного средства, чтобы тот мог полностью соблюдать ПДД. Тут, пожалуй, объяснений не требуется;
• Второе – также информирование, но уже не водителя, а других узлов машины о текущей скорости движения автомобиля. Наиболее важна эта информация для топливнораспределительных узлов машины: инжектора, карбюратора или редуктора ГБО. Именно основываясь на показателях датчика скорости, электроника этих деталей организует работу мотора на холостом ходу или при его движении по инерции. Из этого можно сделать вполне логичный вывод – от исправности скоростного идентификатора зависит правильность работы двигателя. То есть, при перерасходе топлива вполне можно грешить и на неисправности датчика скорости. Такая вот странная причина известной многим проблемы, а ведь при её появлении многие автомобилисты начинают проверять инжекторы, карбюраторы или другие топливные узлы, совершенно забывая о рассматриваемом сегодня устройстве.

Отвечая на вопрос по поводу того, на что влияет датчик скорости, можно дать два совершенно точных ответа:

1. На безопасность дорожного движения;
2. На правильность и стабильность работы автомобиля.

Зная об этом, наверное, каждый водитель перестанет пренебрежительно относиться к ситуациям, когда датчик скорости неисправен, и будет стараться вовремя принимать соответствующие меры.