Акселерометр в автомобиле

Как это работает? | Акселерометр

Акселерометр — это датчик для измерения ускорения. Он был изобретен в конце 19 века и предназначался для установки в автомобилях и паровозах для контроля за скоростью. Первые акселерометры были тяжелыми и громоздкими. Они основывались на использовании инерционной силы, движущейся с ускорением массы, и представляли собой маятник со спиральной пружиной. При ускорении или замедлении корпуса грузик стремился сохранить свое первоначальное положение, то есть отстать или опередить корпус. Одна из пружин при этом сжималась, а маятник совершал перемещение. Величина этого перемещения и определялась акселерометром для вычисления ускорения. Как же работает современный акселерометр, используемый в смартфонах, — об этом в сегодняшнем выпуске!

Впервые акселерометр был установлен в мобильный телефон Nokia 5500, благодаря чему его можно было использовать как шагомер. В силу конструктивных особенностей мобильных устройств использовать традиционный акселерометр с маятником невозможно. Поэтому он заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

Принцип работы такого чипа схож с классическим акселерометром: инертная масса меняет свою позицию во время ускорения. Благодаря этому смартфон получает данные о своем положении в пространстве. Сам чип представляет собой неподвижный корпус, к которому на специальных упругих приставках крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками. Эти отводы размещаются между контактами, которые снимают показания. При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои значения, что и служит показателем для измерения.
В чипе все элементы крайне малы, поэтому они производятся на автоматизированных конвейерных линиях без участия человека, а при их изготовлении применяются реакции силикона с другими веществами.

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства. Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.

А самым большим и перспективным рынком для акселерометров, как это ни странно, является автомобильная промышленность. Дело в том, что в автомобилях на работе акселерометра основывается большое количество систем безопасности: адаптивный круиз-контроль и подвеска, подушки безопасности, система стабилизации и многие другие. При этом в данном случае речь идет не о чипе, используемом в смартфонах, а о полноценных приборах, чаще всего пьезоэлектрических. В основе таких датчиков лежит грузик, который давлением воздействует на пьезокристалл. Благодаря давлению он вырабатывает электрический ток, что позволяет рассчитать искомое ускорение. Также существует термальный акселерометр, архитектура которого предусматривает использование пузырька воздуха. При ускорении пузырек отклоняется от своего начального положения, что и фиксируется датчиками, а затем используется для расчета ускорения.

Датчики углового ускорения 1 страница

Датчики измеряют составляющие угловых ускорений в связанных осях. Работа датчика может быть построена на прямых и косвенных методах измерения углового ускорения.

Прямые методы измерения используют закон момента количества движения. Косвенные методы измерения основаны на свойствах гироскопической системы дифференцировать угловую скорость и возможности электрического дифференцирования угловой скорости.

В датчиках чаще применяется прямой метод, базирующийся на измерении момента инерции массы чувствительного элемента датчика при действии на него углового ускорения. По структурной схеме различают датчики прямого преобразования и компенсационные приборы. Основными элементами датчика прямого преобразования являются инерционная масса (маховик), пружина, демпфер и преобразователь углового перемещения. В компенсационном приборе, кроме того, содержится датчик момента и усилитель обратной связи (электрическая пружина). Чувствительным элементом датчика является точно сбалансированный маятник крутильных колебаний в виде маховика, обладающий одной степенью свободы углового перемещения вокруг своей оси и удерживаемый от вращения пружинами.

Схему преобразования измеряемого параметра в электрический сигнал представим в следующем виде: .

При действии углового ускорения самолета основание датчика реагирует на составляющую углового ускорения в направлении измерительной оси (например, ОХ), которое совпадает с осью маховика датчика. При этом на маховике возникает момент инерции ММ, маховик поворачивается и деформирует пружины. Мерой измеряемого ускорения служит угловое перемещение массы маховика, при котором момент инерционных сил уравновешивается моментом упругих сил пружины.

Величина углового перемещения маховика , где k – частота собственных колебаний маятника. Угловое перемещение преобразуется в изменение, например, индуктивности и далее в электрический сигнал .

В компенсационном приборе угловое перемещение маховика может быть преобразовано в электрический сигнал с помощью индукционного датчика угла, связанного с магнитоэлектрическим датчиком противодействующего момента через фазочувствительный детектор. При ускоренном вращении самолета вокруг измерительной оси между основанием датчика и маховиком (взвешенным в жидкости) возникает угол рассогласования, а на выходе датчика угла появляется напряжение, по величине пропорциональное углу рассогласования, и по фазе соответствующее знаку этого угла. Напряжение датчика угла подается на автономный усилитель.

Инструментальные погрешности являются определяющими в суммарной погрешности датчиков. К инструментальным погрешностям компенсационного прибора следует отнести, прежде всего, статическую и динамическую погрешности коэффициента передачи, т.е. отношения величины выходного сигнала прибора к величине углового ускорения. Погрешность датчика углового ускорения, с индуктивным преобразователем обусловлена, в основном, нестабильностью во времени упругих свойств и физических характеристик элементов и узлов датчика, а также электрических параметров источника питания. Существенная доля в погрешности датчика обусловлена влиянием неизмеряемых составляющих угловой скорости и углового ускорения. Необходимым для стабильной работы датчика при воздействии составляющих угловой скорости по неизмеряемым осям является обеспечение равенства главных моментов инерции маховика маятника Нечувствительность датчика к неизмеряемым угловым ускорениям, а также составляющие инструментальной погрешности сводятся к приемлемому значению путем применения специальных схемно–конструктивных и технологических решений. Динамические свойства этих датчиков отличаются весьма высокой собственной частотой (300 Гц) и оцениваются амплитудно–частотными характеристиками.

Датчики на ЛА крепятся жестко. Требования к их установке аналогичны требованиям к установке линейных акселерометров и датчиков угловой скорости.

3. ДАТЧИКИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ САМОЛЕТА В ПРОСТРАНСТВЕ

Углы тангажа, крена и рыскания, т.е. углы между осями связанной и нормальной систем координат, определяют положение самолета относительно естественного горизонта или истинной вертикали.

Эти параметры измеряют чаще с помощью датчиков гироскопических вертикалей (гировертикалей).

Особенность гироскопического датчика заключается в том, что направление его кинетического момента сохраняется неизменным в пространстве, а не относительно Земли или перемещаемого самолета. Допустимая погрешность определения направления истинной вертикали должна быть менее 1°. С этой целью для измерения углов крена и тангажа самолета наиболее широко применяются датчики гировертикали с силовой гироскопической стабилизацией. Датчик ЦГВ представляет собой двухгироскопную гиростабилизированную платформу, корректируемую по вертикали жидкостным маятниковым элементом. Повышенная точность датчика по сравнению, например, с одногироскопными датчиками, достигается благодаря применению принципа силовой гироскопической стабилизации.

В датчике ЦГВ выбрана малая скорость прецессии от коррекции, снижающая погрешность в полете, так как в этом случае гировертикаль под действием линейных и угловых ускорений восстанавливается и выдерживается более точно.

Съем сигналов, пропорциональных углам крена и тангажа, проводится с нескольких потенциометрических преобразователей, имеющих различные диапазоны измерений.

При определении маневренных и аэродинамических характеристик применяется датчик ЦГВ другой модели. В этом приборе съем сигнала проводится с помощью многошкальных потенциометров.

Для измерения курса самолета применяется, как правило, штатная курсовая система.

4. ДАТЧИКИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ АТАКИ И СКОЛЬЖЕНИЯ

Угол атаки и угол скольжения являются углами, определяющими направление скорости летательного аппарата в связанной системе координат и в системе координат, связанной с пространственным углом атаки.

Измерение углов атаки и скольжения осуществляется, в основном, с помощью датчиков ДУАС флюгерного типа. Получили применение также щелевые датчики.

Флюгерные датчики состоят из статически уравновешенных крылышек, которые устанавливаются по потоку, совпадающему с направлением скорости самолета (скоростная ось). Угол между осью симметрии крылышек и осью корпуса датчика измеряется потенциометрическими преобразователями. Измерение углов атаки и скольжения проводится независимо.

Датчики на самолете устанавливаются, по возможности, в невозмущенном потоке, чаще всего на штанге, расположенной впереди фюзеляжа.

Датчикам флюгерного типа свойственны следующие погрешности:

· на дозвуковых скоростях местные углы потока могут отличаться (вследствие его искажения) от углов атаки самолета;

· на сверхзвуковых скоростях точность измерения параметров в существенной мере определяется степенью деформирования и уровнем вибрации штанги, на которой установлен датчик.

Известное применение при летных испытаниях получили комбинированные датчики, измеряющие в скоростной системе осей координат самолета кроме углов атаки и скольжения, например, приборную скорость, температуру заторможенного потока воздуха, перегрузку.

Лекция 7

Тема: ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ

Давление – наиболее распространенная физическая величина, измеряемая при летных испытаниях. Измерения давления воздуха и жидкости составляют около 25% объема измерений всех неэлектрических величин. При отсчете показаний датчика от абсолютного нуля (полного вакуума) полученное давление называют абсолютным. Если же показания датчика отсчитываются от абсолютного давления окружающей среды (атмосферного давления), полученное давление называют избыточным. При летных испытаниях часто измеряют разность двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды. Эту разность называют перепадом давлений.

Для измерения давлений на борту ЛА используются датчики, чувствительные элементы которых представляют плоские и гофрированные мембраны и мембранные коробки.

Чувствительные элементы первого вида применяются при измерениях давлений высоких уровней в магистралях (давление топлива, давление в гидравлических системах), чувствительные элементы второго типа используются при измерениях малых давлении и перепадов.

Принципы измерения давлений с использованием упругих чувствительных элементов иллюстрируются рисунком 1.

Рис. 1. Схемы измерения давлений с потенциометрическим преобразованием сигнала.

На рис. 1а показана схема измерения статического Рст и полного Рполн давлений, используемых при измерении барометрической высоты Н и скорости полета V. На рис. 1б дана схема датчика давления с плоской мембраной, перемещения которой преобразуются в электрический сигнал потенциометром.

Мембранные коробки бывают двух типов: анероидные – для измерений абсолютных давлений, в частности, высоты полета, и манометрические – для измерения перепадов давления, в частности, воздушной скорости.

Если пренебречь инерционностью чувствительного элемента, то уравнение, описывающее работу датчика давления, можно записать в виде

при начальном условии . Здесь – давление, действующее в полости датчика; – давление на входе датчика; – постоянная времени.

С учетом инерционности упругого элемента и передаточно–множительного механизма, уравнение датчика будет

при начальных условиях и .

В уравнении m – подвижная масса в датчике, включающая часть мембраны, передаточный механизм и щетку потенциометра (рис. 1б); k1 и с1 – демпфирование и жесткость возвратных пружин соответственно; u(t) – текущее значение прогиба.

Кроме рассмотренных мембран в датчиках давлений используются и другие чувствительные элементы – сильфоны и трубки Бурдона.

Датчики давления делятся на две группы: для измерения давлений в агрессивных средах (корпус красного цвета, в шифре буква «К») а для измерений давления кислорода (на корпусе голубая полоса, в шифре буква «Г»). Применение датчиков группы «К» для измерения давления кислорода запрещается.

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

На рис. 2 приведена классификация принципов построения датчиков давления для летных испытаний.

Рис. 2. Методы построения датчиков давления при летных испытаниях.

Широкое применение нашел пружинный метод.

Датчики с гофрированными мембранами используются, в основном, для измерения воздушных параметров полета (высоты и скорости) и медленноменяющихся (с частотой до 1…3 Гц) давлений, например, по тракту газотурбинных двигателей.

Потенциометрические датчики получили широкое распространение благодаря большому выходному сигналу, который можно регистрировать непосредственно аппаратурой точной магнитной записи или светолучевыми осциллографами.

Требования миниатюризации и обеспечения эксплуатации в сложных условиях обусловили интенсивное развитие и внедрение индуктивных, пьезоэлектрических и тензорезисторных датчиков давления с плоскими мембранами. Датчики могут измерять давления в широких амплитудных, частотных и температурных диапазонах.

Индуктивные и тензорезисторные датчики осуществляют, в принципе, функции измерения как постоянной, так и переменной составляющих давления. Пьезоэлектрические датчики измеряют только переменную составляющую давления. Решающее достоинство тензорезисторных датчиков заключается в достижении высокого уровня их миниатюризации.

Получили развитие частотные датчики, а также приборы, основанные на методе силовой компенсации. Эти датчики и приборы обладают повышенной точностью и применяются, в основном, для измерения воздушных параметров полета. Создаются также приборы, основанные на элементах пневмоники, с обеспечением, в первую очередь, функции измерений малых воздушных скоростей.

Метод взвешивания, основанный на уравновешивании давления гирями или столбом жидкости, используется, как правило, в образцовых средствах измерений давления.

Типовая структурная схема преобразования сигналов в датчиках давления приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема преобразований сигнала в датчиках давления

На схеме обозначено: 1 – звено, отображающее процесс передачи давления (по трубопроводу, приемнику давления, через защитный экран); 2 – звено, отображающее установку датчика на объекте; 3 – упругий элемент (преобразователь давление – сила); 4 – связующее упругого элемента с чувствительным элементом; 5 – чувствительный элемент (преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал); 6 – измерительная цепь.

Схема объединяет индуктивные, тензорезисторные и другие датчики, в которых применяется преобразование деформации упругого элемента в относительное изменение сопротивления. Она описывает большую номенклатуру датчиков, отличающихся между собой диапазонами измерений, конструктивным оформлением, условиями эксплуатации.

2. МЕТОДЫ ОТБОРА ИЗМЕРЯЕМОГО ДАВЛЕНИЯ

Эти методы определяются допустимостью и возможностью вмешательства в объект исследования (рис. 4).

Рис. 4. Экспериментальные методы измерения давления.

Они обусловили и соответствующие способы установки датчиков (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная схема способов установки датчиков,
реализующих три метода отбора измеряемого давления:

а) давление к датчику Д подается по пневмотрассе (трубопроводу); б) мембрана датчика Д установлена заподлицо с исследуемой поверхностью объекта; в) ПВД с датчиком Д, вынесенным из потока; г) ПВД с датчиком Д в потоке; д) приклеиваемый датчик давления Д; е) приклеиваемые трубопровод и датчик давления Д.

Традиционным является дренажный метод, применяемый, например, при измерении давления на крыле самолета. Однако в целом ряде случаев применение дренажного метода невозможно. Кроме того, этот метод отличает большая трудоемкость и сложность оборудования. Наконец, возможны источники погрешностей, вызванные конструктивными и технологическими несовершенствами дренированных точек трубопроводов, а также динамические погрешности, обусловленные наличием механической и акустической колебательных систем. Указанные недостатки практически исключили его применение, например, при измерении давления на несущих поверхностях ЛА. Основные источники погрешностей дренажного метода представлены на рис. 6.

Рис. 6. Возможные источники погрешностей дренажного метода измерения давления.

При использовании метода выноса ПВД в поток применяют различные типы приемников (насадков). Наиболее сложным является измерение давления с выносом датчика в поток. При многоточечных измерениях применяются групповые приемники. Эксплуатация в летных условиях предъявляет жесткие требования к их конструкции. ПВД должны обладать механической прочностью при минимальном сечении и возможностью установки требуемой группы датчиков быстроменяющихся давлений и приемников медленноменяющихся давлений. Необходима организация системы противодавления для применения датчиков повышенной чувствительности, а также минимальная чувствительность датчика к скосам набегающего потока в широком диапазоне изменения углов.

Важным фактором является оперативное выполнение монтажа электрических и пневматических линий связи и возможность метрологического контроля датчиков давления на объекте.

Бездренажный метод основан на применении миниатюрных датчиков давления, устанавливаемых на наружной поверхности исследуемой конструкции. Этот метод обладает рядом достоинств:

· универсальностью применения,

· невмешательством конструкции несущей поверхности,

· возможностью измерения абсолютного и перепадов давления в большом числе точек,

· сравнительно малым временем, необходимым для препарирования исследуемой конструкции.

Для реализации метода созданы и внедрены миниатюрные датчики давления плоской конструкции, габаритные размеры которых допускают их установку на поверхности ЛА. Датчики работают при воздействии инерционных сил и деформации объекта измерения, а также при аэродинамическом нагреве поверхности. Установка их несложна и надежна. Кроме того, обеспечивается простота замены датчиков и возможность их повторного применения.

Датчик даже в миниатюрном исполнении, установленный на наружной поверхности, представляет собой постороннее тело, которое может нарушить структуру обтекания. Поэтому важен выбор такого способа его установки, при котором эти нарушения пренебрежимо малы. В практике летных испытаний широкое применение получил способ установки датчиков давления в ленточном обтекателе (рис. 7).

Рис. 7. Бездренажная установка датчиков давления.

В сечении обтекатель представляет собой полусферическую поверхность, выполненную с помощью герметика.

Максимальная толщина средней части обтекателя равна высоте датчика, поэтому мембрана датчика оказывается заделанной заподлицо с поверхностью обтекателя. Применяются местные обтекатели, а также профильные обтекатели, охватывающие верхнюю и нижнюю поверхности объекта измерения.

Технологические операции по монтажу электрических проводов, сборке схем измерения, грунтовке и покраске препарированного участка поверхности аналогичны операциям при тензометрировании подобных элементов конструкции.

Датчики давления по видам решаемых задач и реакции на входное воздействие, обусловливающий выбор соответствующей аппаратуры точной магнитной записи, можно разделить на две группы.

Первая обширная группа датчиков, наряду с измерением воздушных параметров полета, решает задачи измерений медленноменяющихся параметров давлений () на несущих поверхностях летательного аппарата, по тракту и в агрегатах силовой установки, а также в системах самолетного оборудования. Наиболее широкое применение в этой группе получили потенциометрические датчики, индуктивные датчики с автономными или встроенными согласующими устройствами, система датчик–пневмокоммутатор.

Изучение аэродинамики и прочности несущих конструкций летательных аппаратов, исследование условий совместной работы воздухозаборника и газотурбинного двигателя потребовало внедрения комплекса средств измерений быстроменяющихся параметров давлений. Поэтому во второй группе широко распространены индуктивные датчики с автономными усилителями на несущей частоте, пьезоэлектрические датчики с усилителями переменного тока и тензорезисторные датчики с дифференциальными усилителями.

Лекция 8

3. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Эти датчики охватывают практически весь диапазон величин измеряемых давлений, работают длительно при температуре окружающей среды до 2000С с погрешностью 5%, имеют малые габаритные размеры и массу (200 г). Динамические свойства датчиков невысоки. Собственная частота лежит в пределах 2…20 Гц.

Ограничение частотного диапазона вызвано наличием механических связей и значительных присоединенных масс в кинематических цепях датчиков, что создает большую инерционность и снижает собственную частоту датчика.

Другим важным фактором, снижающим динамические свойства датчиков, является необходимость обеспечения устойчивого контакта между движком и обмоткой измерительного потенциометра. При больших скоростях перемещения движка возможна потеря контакта. Это явление особенно свойственно проволочным потенциометрам, контактная дорожка у которых представляет собой волнообразную поверхность. Наличие механических вибраций при работе датчика увеличивает вероятность нарушения контакта. В этом случае имеет место явление «подскока» движка, особенно на резонансных частотах, когда искажается не только амплитуда, но и частота исследуемого процесса. Неустойчивая работа датчика может наблюдаться как на малых частотах и больших амплитудах колебаний давления, так и наоборот, на высоких частотах и малых амплитудах давления. У датчиков, способных работать в неустойчивом режиме, определяют, как правило, амплитудно–частотные характеристики на фиксированных частотах, доводя их работу до режима неустойчивости, и выявляют границы устойчивой работы.

4. ДАТЧИКИ С ПНЕВМОКОММУТАТОРАМИ ДАВЛЕНИЯ

Применяются эти датчики для измерения большого числа, медленноменяющихся параметров давления при обеспечении высоких требований к точности измерения. Характерной особенностью прибора является наличие в нем коммутатора давления – устройства, позволяющего использовать один датчик для последовательного измерения давления в нескольких десятках точек. Применение пневмокоммутаторов в сравнении с применением коммутаторов электрических сигналов дает ряд преимуществ: значительно сокращается состав аппаратуры, упрощается система в целом. Наличие контрольного датчика в системе позволяет повысить точность измерений. Основным недостатком пневмокоммутатора является его низкое быстродействие (из–за инерционности механической системы и длительности переходных процессов в полостях коммутатора и датчика при переключении). Пневмокоммутаторы по конструктивному исполнению можно классифицировать на: золотниковые и клапанные. Наибольшее применение нашли пневмокоммутаторы первой группы. Высокие требования предъявляются к датчику давления. Функциональная схема работы системы приведена на рис. 1.

Рис. 1. Система датчик–пневмокоммутатор давления.

Принцип действия пневмокоммутатора реализуется золотниковыми устройствами с плоской рабочей парой. Схема основного рабочего узла состоит из двух дисков – неподвижного 1 и поворотного 2, плотно прилегающих друг к другу, что достигается высокой точностью и чистотой обработки поверхности. В неподвижном диске имеются расположенные по окружности отверстия О1 и Оп, к которым подключаются пневмотрассы от точек измерений. Центральное отверстие неподвижного диска соединено с рабочей полостью датчика 3. При вращении от шагового электродвигателя канал в поворотном диске последовательно через пневморазъем соединяет отверстия в неподвижном диске с его центральным отверстием, т.е. с датчиком. Регистрирующее устройство через усилитель фиксирует электрические сигналы датчика в виде последовательности импульсов, амплитуда которых пропорциональна, величине измеряемого давления. Для определения последовательности опроса измеряемого давления на параллельный канал регистрирующего устройства записываются сигналы маркера в виде чередования прямоугольных импульсов. Начало отсчета совпадает с опросом первого канала и отличается минимальным значением импульса маркерного устройства.

Система может работать с регистрирующим устройством в режиме внешней синхронизации и автономном режиме. Она получила наибольшее распространение при измерении полей давления по тракту газотурбинных двигателей.

5. ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ

Эти датчики входят в группу электромагнитных датчиков, реализующих две основные разновидности функций преобразования – индуктивность и взаимную индуктивность, что определяет два основных типа электромагнитных датчиков – индуктивные и трансформаторные. Принцип действия этих датчиков основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток на магнитопроводе от изменения длины воздушного зазора. Трансформаторные датчики давления утратили свое преимущество перед индуктивными датчиками, связанное с усилением электрического сигнала с помощью дополнительных обмоток, размещенных в корпусе датчика. Эти функции взяли на себя стабильные микроэлектронные измерительные усилители. Отсутствие же дополнительных обмоток в корпусе индуктивного датчика открывает большие возможности миниатюризации. На практике, как правило, применяют индуктивные дифференциальные датчики, обеспечивающие меньшее влияние электромагнитных сил на упругий элемент, увеличение линейного участка функции преобразования и уменьшение температурной погрешности. В датчиках под воздействием давления одновременно и притом с разными знаками изменяются два зазора двух электромагнитов. Поэтому дифференциальные датчики в сочетании с мостовой измерительной схемой имеют более высокую чувствительность.

В качестве упругих элементов применяются круглые плоские мембраны, работающие при малых прогибах. В лучших образцах датчиков материалом мембраны, выполненной за одно целое с кольцом жесткости, служит коррозионностойкая сталь 4X13. Она сохраняет упругие свойства до 400°С. Герметичность приемных полостей осуществляется притиркой соприкасающихся плоскостей корпуса и упругого чувствительного элемента датчика, а герметизация электрических выводов обеспечивается с помощью специального герметика. В качестве намоточных проводов применяются термостойкие провода в эмалевой изоляции. Эластичность эмалей позволяет изготовить малогабаритные катушки индуктивности, работающие при температурах до 200…300°С. Индуктивные датчики нашли широкое применение для измерения давления при повышенных температурах окружающей среды.

Основную долю в суммарной погрешности датчика составляют аддитивная (уход нуля) и мультипликативная (изменение чувствительности) составляющие температурной погрешности. Они определяются рядом факторов. Уход нуля определяется, в основном, асимметрией геометрических размеров магнитных сердечников, активных сопротивлений катушек, воздушных зазоров и расположения катушек в корпусе датчика. Изменение чувствительности датчика определяется нестабильными температурной зависимостью модуля упругости материала упругого чувствительного элемента, удельной электрической проводимостью материалов провода обмотки и сердечника, а также магнитной проницаемостью. Аддитивная составляющая температурной погрешности датчика может быть существенно уменьшена путем применения конструктивно–технологического метода совершенствования датчика. Компенсация мультипликативной составляющей температурной погрешности достигается применением специальных методов, учитывающих электромагнитные параметры датчика.

Для измерения пульсаций давлений при высоких температурах (в камере сгорания газотурбинного двигателя) применяются датчики с активной тепловой защитой. Датчик может быть вынесен из горячей зоны с помощью трубопровода длиной до одного метра и диаметром 6 мм. Частота свободных колебаний такого акустического тракта составляет, примерно 85 Гц. Системы измерения пульсаций давления с индуктивными датчиками работают с противодавлением, которое осуществляет пневматическое центрирование измеряемого процесса. Это позволяет повысить точность измерений, применять датчики с большей чувствительностью, рассчитанные только на диапазон измерения переменной составляющей давления. Постоянная времени системы противодавления, состоящая из демпфера и ресивера, составляет 1,5 с, что обеспечивает измерение процесса, начиная с частоты 1 Гц. Индуктивные датчики с автономными усилителями позволяют измерять переменные давления в диапазоне частот более 1000 Гц. При применении высокочастотных датчиков давления самым низкочастотным звеном оказывается акустический тракт приемника давления с присоединенным объемом рабочей полости датчика.

Датчик ускорения

Датчик ускорения (другое название – акселерометр) измеряет ускорение или в соответствии со вторым законом Ньютона силу, вызывающую ускорение инерционной массы. В системе курсовой устойчивости датчик ускорения измеряет силы, действующие на автомобиль и стремящиеся изменить заданную водителем траекторию движения. Датчик ускорения используется, как правило, совместно с датчиком угловой скорости.

В зависимости от оцениваемых сил различают датчики поперечного и продольного ускорения. Датчик поперечного ускорения измеряет силы, вызывающие боковой снос автомобиля. Данный датчик является обязательным элементом системы курсовой устойчивости.

Датчик продольного ускорения используется на автомобилях с полным приводом. На переднеприводных автомобилях продольное ускорение оценивается косвенным путем (давление в тормозной системе, частота вращения колес, режим работы двигателя). Конструктивно датчик продольного ускорения аналогичен датчику поперечного ускорения, но устанавливается под прямым углом к последнему.

Кроме системы динамической стабилизации датчик ускорения применяется в других автомобильных системах: системе пассивной безопасности (датчики удара), адаптивной подвеске, системе защиты пешеходов, системе контроля давления в шинах, системе адаптивного освещения, охранной сигнализации. Используемые в системах датчики различаются величиной измеряемого ускорения и способом измерения.

В системе курсовой устойчивости используются датчики ускорения емкостного типа, которые отличает простота конструкции и широкий температурный диапазон работы. Принцип действия емкостного акселерометра основан на изменении емкости чувствительного элемента при перемещении инерционной массы под действием ускорения.

Конструкция датчика ускорения объединяет два параллельных конденсатора, включающих две фиксированные обкладки и одну общую подвижную обкладку, находящуюся между ними. Ускорение, действующее на датчик, изменяет расстояние между обкладками и, тем самым, изменяет емкость конденсаторов. По изменению емкости конденсаторов система распознает направление и величину, действующего на автомобиль ускорения.

На самом деле чувствительный элемент датчик ускорения более сложный и представляет собой кремниевую микромеханическую систему. Она объединяет две гребневидные структуры, входящие зубьями друг в друга и образующими несколько пар конденсаторов.

Точность измерения требует расположение датчика ускорения как можно ближе к центру тяжести автомобиля. Конкретное место установки датчика различается в зависимости от марки и модели автомобиля (в тоннеле между передними сидениями, под сидением водителя, под рулевой колонкой и др.).

Для сокращения числа компонентов, экономии внутреннего пространства автомобиля используется блочное расположение датчиков. Так, в один сенсорный блок может быть интегрировано два датчика ускорения и датчик угловой скорости.

Renault Laguna 1.8 16v ›
Бортжурнал ›
Ошибка ESP. Датчик поперечного ускорения. Успешное лечение

С осени прошлого года периодически начала вываливаться ошибка ESP: defaillance esp. АБС при этом работает.

сори за качество, фото из интернетов 🙂
Причем ошибка выскакивала преимущественно в сырую погоду. Зимой я про нее забыл, но вот весной снова начались периодические появления данной ошибки. Проявления ошибки были спонтанными, т.е. могла не появляться пару дней, а на следующий день горела постоянно.
Поездку на диагностику всё время откладывал, но вот наконец-то я купил Renault Clip и сегодня выявил номер этой злосчастной ошибки:
— df084 цепь датчика поперечного ускорения

долгожданный clip!
Кому нужна диагностика в Орле, обращайтесь! Помогу чем смогу)

ошибка

добрался до злосчастного датчика. Находится у ручки КПП под паролоном.

Может кто сталкивался с этим? Интересуют вопросы: как проверить датчик. Или может быть дело в проводах и стоит всего лишь их прозвонить? Но куда подключаются провода от этого датчика?
Заранее спасибо за любую помощь!

PS.
Победил я эту проблему совсем. Езжу уже второй месяц без ошибки не зависимо от погоды, от рельефа трассы, загруженности авто и прочего.
В общем, это проблема довольно известная VAGоводам, так как датчики у нас с ними одинаковые. Вот и побродив немного по форумам нашел эту замечательную тему vwts.ru/forum/index.php?showtopic=102086&st=0
Фото моего лечения датчика нет, всё делал в свободное время на работе. Но могу сказать одно, вскрыв его и отковыряв всю резину, чип просто напросто вывалился из датчика. «Кто-то», сэкономив, пожалел немного олова для нормальной пропайки датчика. Пропаял всё за 5 минут и ошибка больше не появляется.
Всем добра 🙂

Автомобильный сигнализатор начала движения

Изобретение относится к электронному оборудованию транспортных средств. Устройство содержит механически связанный с педалью сцепления выключатель и сигнализатор, последовательно включенные в цепь источника питания. Имеются также исполнительное реле и датчик начала движения, включенный в цепь питания обмотки реле. Дополнительно устройство снабжено электрическим прерывателем, включенным между соответствующими выводами источника питания и выключателя. При этом контакт реле выполнен размыкающим и включен параллельно цепи, состоящей из выключателя и прерывателя. Сигнализатор выполнен в виде источника зеленого света и установлен на заднем бампере автомобиля. Устройство обладает расширенными функциональными возможностями и может быть применено в плотном транспортном потоке машин с повышением пропускной способности городских улиц и безопасности дорожного движения. 1 ил.

Изобретение относится к области электронного оборудования транспортных средств, в частности к сигнальным световым устройствам автомобиля.

Известно устройство для сигнализации о начале движения транспортного средства , содержащее звуковой сигнализатор, в цепь питания которого включен замыкающий контакт реле, обмотка которого подключена к источнику питания через последовательно соединенные датчик начала движения транспортного средства, образованный опорным штифтом и стрелкой спидометра, контакты замка зажигания и выключатель, механически связанный с педалью сцепления.

Недостатком данного сигнального устройства является невозможность его использования в условиях транспортного потока из-за большой шумности его работы, а также трудности определения местонахождения источника сигнализирующего звука и соответственно автомобиля, который начинает движение.

При движении в транспортном потоке для водителя автомобиля, следующего за лидером, важно знать намерение начать движение и само начало движения впереди идущего автомобиля. Снижение времени задержки до начала движения сзади идущего автомобиля относительно лидера позволит сохранить плотность транспортного потока постоянной, а в городских условиях, кроме того, увеличить число машин, проходящих перекресток на зеленой волне светофора, способствуя тем самым повышению пропускной способности городских улиц.

При движении автомобилей в организованной колонне данное устройство поможет свести к минимуму “растягивание” колонны, а значит уменьшить относительную скорость между машинами при формировании установившегося транспортного потока, особенно выраженную ни замыкающих колонну машинах, которые вынуждены значительно увеличивать скорость движения для сокращения дистанций, образованных в начале движения.

Технический результат изобретения направлен на расширение функциональных возможностей сигнализатора начала движения, повышение подвижности транспортного потока, обеспечение возможности использования его в плотном транспортном потоке машин, в том числе на оживленных городских улицах с целью повышения их пропускной способности и безопасности дорожного движения.

Технический результат достигается тем, что устройство для сигнализации о начале движения содержит последовательно подключенные механически связанный с педалью сцепления выключатель и сигнализатор, исполнительное реле, датчик начала движения, включенный в цепь питания обмотки реле, а также оно дополнительно снабжено электрическим прерывателем, вход которого соединен с источником питания, а выход с выключателем, при этом контакты реле выполнены нормально замкнутыми и соединены параллельно с выключателем и прерывателем, причем сигнализатор выполнен в виде источника зеленого света и установлен на заднем бампере автомобиля.

Автомобильный сигнализатор начала движения представлен на рисунке. Он содержит выключатель 1, механически связанный с педалью сцепления, световой сигнализатор 2 зеленого цвета, датчик 3 начала движения транспортного средства, выполненный с размыкающим контактом, образованный опорным штифтом 4 и стрелкой 5 спидометра. К источнику питания 6 обмотка исполнительного реле 7 подключена через последовательно соединенные датчик 3 и контакты замка зажигания 8. Нормально замкнутые контакты 9 реле 7 включены в цепь питания светового сигнализатора 2 параллельно выключателю 1 и прерывателю 10.

Устройство работает следующим образом:

1. Исходное положение. При включении замка зажигания 8 электрический ток, проходя через замкнутые контакты 4 и 5 датчика начала движения 3, включает в работу реле 7, при этом контакты 9 размыкаются. Световой сигнализатор начала движения не горит.

2. Готовность к движению. Перед началом движения при нажатии на педаль сцепления выключатель 1 замыкает цепь питания светового сигнализатора 2, который за счет включенного в цепь питания прерывателя 10 подает мигающий световой сигнал зеленого цвета и информирует водителя, следующего за лидером, о том, что автомобиль намерен и готов начать движение.

3. Начало движения. При начале движения за счет размыкания контактов 4 и 5 датчика начала движения 3 контакты 9 реле 7 замыкаются, подключая дополнительную цепь питания светового сигнализатора 2, минуя прерыватель 10. При этом мигающий световой сигнал сменяется непрерывным. Этот сигнал информирует непосредственно о начале движения. Во время движения автомобиля зеленый световой сигнал продолжает гореть.

Предлагаемое устройство позволит сократить дистанцию между машинами во время начала движения, снизить скорости перемещения машин относительно друг друга при высокой скорости движения транспортного потока, а значит, повысить безопасность движения, увеличить пропускную способность городских улиц, снабженных светофорами, так как устройство будет дублировать их сигналы и позволит синхронизировать начало движения автомобилей.

Формула изобретения

Устройство для сигнализации о начале движения транспортного средства, содержащее механически связанный с педалью сцепления выключатель и сигнализатор, последовательно включенные в цепь источника питания, а также исполнительное реле и датчик начала движения, включенный в цепь питания обмотки реле, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено электрическим прерывателем, включенным между соответствующими выводами источника питания и выключателя, а контакт реле выполнен размыкающим и включен параллельно цепи, состоящей из выключателя и прерывателя, при этом сигнализатор выполнен в виде источника зеленого света и установлен на заднем бампере автомобиля.

РИСУНКИ

Лада 2115 ›
Бортжурнал ›
Автоматическое включение фар по датчику скорости

Всем привет.
Решил поделится своей схемой автоматического включения света фар.
Начал о ней задуматься с момента покупки авто, так как часто забывал включать свет. Мои требования были:
1. Автоматич. включение света при начале движения.
2. Автоматич. отключение при выключении зажигания.
В интернете достаточно схем включения света при запуске двигателя. Меня это не устраивает, так как зимой приходится греть долго авто, и при морозе -30 это лишняя нагрузка на АКБ при холостых оборотах.

Нашел схемы преобразования переменного сигнала датчика скорости в постоянные на основе микросхем К561ИЕ10. Собрас схему — но не заработало.
Случайно наткнулся на журнал «радио» №8 за 2005 год! Там предлагается схема на К561ЛА7. В статье В.Югрина (стр.52) так же есть рисунок печатной платы. Закупил деталей, где-то на 30 руб. Вытравил плату. Спаял. Проверил схему в домашних условиях. УРА! Заработала.
Но обнаружились два недостатка:
1. При остановке реле размыкается. Т.е на остановился на светофоре — погасли. Перед стоп-линией у Поста ГАИ — лишний повод гайцу оставновить машинку. Проблему решил установкой Дополнительного реле ЗПТФ (работ в режиме тригерного ключа)
2. При подачи напряжения на схему — реле однократно замыкается. Т.е фары один раз моргнут. Все бы ничего — но срабатывает реле ЗПТФ и фары вкючаются. А я хочу, чтоб включались с началом движения.

Сейчас решил обе проблемы:
1. Использовал дополнительно схему включения фар по по варианту Shihan со сайтанивоводов: www.niva-faq.msk.ru/tehni…ktro/osvesch/fary/avt.htm

2. использовал схему плавного включения на основе транхистора КТ814 и конденсатора на 2200 мкФ.

Предусмотрел кнопку принудительного включения и выключения.

Сегодня установил всю схему на авто. Опробал — все работает

В итоге такие функции:
1. Автоматически включает фары при начале движения. Направление движения (вперед или назад) и интенсивность разгона не влияют. Чтобы включить досточно проехать 5-10 см.
2. Автоматически выключает фары при выключении зажигания.
3. Кнопкой (без фиксации) принудительно отключает фары.
4. Кнопкой можно включить фары только после остановки машины.

В остатке получается, что п.4 это минус. Проблема решаема, но исправлять уже поздно, так как всю схему залил термоклеем. Для жтого прийдется поставить еще одну релюшку.

Для принудительно отключения сделал специально кнопку. Купил кнопку включения задних ПТФ, которая без фиксации. С кнопки наждачкой №600 снял черную краску. Надо использовать кнопку которая внутри белая. Если она вся черная — то не прокатит (см. на фото)
У рекламщиков заказал печать на «оракале», пиктограмму сам придумал.
Обклеил не очень, но как говортся — первый блин комом. Потом что0нить придумаю. Заодно поменял подсветку в кнопке. Индикатор подсветки — белый светодиод, индикатор включения — синий светодиод,

При включении с помощью автоматики света фар — в кнопке загорается синий светодиод.

Бюджет составил:
1. Радиодетали — около 50 руб. ( с учетом неудавшихся опытов)
2. Реле 23.3777 — 120 руб.
3. Малогабаритное реле — бесплатно (выпаял с сгоревшего «бесперебойника»)
4. Кнопка — 60 руб.
5. Колодка — 20 руб.

Вроде ничего не упустил.

P.S. С хемы сделал выход. На желтом проводе появляется масса, когда автомобиль стоит. Потом сделаю подсветку в салон. Будет автоматически плавно включатся при вставлении ключа в замок (возьму «+» от микрика замка зажигания) или после остановки машины. И автоматически плавно тухнуть при начале движения или вытаскивая ключа. Т.Е. по принципу — зачем смотреть на вниз при движении. Но об этом потом. сейчас паяю ленты светодиодов.

Видео снимал на телефон днем. Качество поэтому не очень.

Измеритель ускорения

Другие ответы на вопросы

  • Как назывались почтовые гонцы у инков? 6 букв
  • Порода кошки, которая была выведена случайно и имеет яркий окрас шерсти. Они очень любят когда им отдают много внимания, игривы. 8 букв
  • Название реки, у которой произошло в 334 году до нашей эры первое важное сражение Александра Македонского, которая протекает по территории Турции? 6 букв
  • Второй по величине речной бассейн. Его река очень спокойная с заболоченными берегами. 5 букв
  • Что было первой военной игрушкой у царских детей? 7 букв
  • Скажите по-малайски лесной человек 10 букв
  • Плод, цвета среза которого подсказали мексиканцам цвета национального флага. Что это? 5 букв
  • Что во время святочных гаданий надевали девушке на голову, после чего она вслепую выходила на улицу. Целью этой акции было не промахнуться мимо ворот. Тогда замуж выйдет скоро. 6 букв
  • Этот фильм Андрей Тарковский посвятил памяти своей матери, а звучат в фильме стихи отца режиссера. 10 букв
  • По одной из версий, название этой страны с одного из древних языков можно перевести как берег кроликов. 7 букв