Předměty:
- Potenciometr
- Progrese odporu
- Napětí signálu
- Dělič napětí
- Potenciometr pro nastavení zrcátka
- Potenciometry pro motor nastavení plynu
Potenciometr:
Potenciometr se také nazývá potenciometr nebo úhlový snímač a v automobilové technice se často používá jako snímač polohy například pedálu plynu, škrticí klapky nebo hladiny nádrže. Běžec (tahový kontakt) se po karbonové dráze pohybuje pomocí nastavitelné části, kde a změna odporu se získá a tak lze určit polohu. Tři obrázky níže ukazují skutečný potenciometr, části potenciometru a symbol potenciometru.
Odpor signálního spoje se mění, když je běžec otočen do jiné polohy na uhlíkové dráze. Řídicí zařízení však nemůže „číst“ odpor. Řídicí zařízení připojí referenční napětí 5 voltů a kostru ke dvěma vnějším spojům potenciometru. Protože proud nyní protéká uhlíkovou dráhou, spotřebovává se 5 voltové napětí v uhlíkové dráze. Na vstupu bylo napětí 5 voltů a na výstupu 0 voltů. V polovině uhlíkové dráhy byla spotřebována polovina napětí: zde je napětí poloviční než referenční napětí, konkrétně 2,5 voltu. Napětí odeslané do řídící jednotky přes stěrač a signálové spojení poskytuje řídící jednotce dostatek informací pro přesné určení polohy na stupni. To se mimo jiné používá pro snímače polohy plynového pedálu a plynu.
Napětí 5 voltů je běžně používaná hodnota, protože palubní napětí zůstává za všech provozních podmínek nad 5 voltů. Pokud by důležité senzory pracovaly s napětím 12 voltů, mohly by při startování motoru selhat: startovací napětí v zimě s průměrnou baterií může klesnout na 10 voltů.
Další možností je, že potenciometr poskytuje napětí pro elektrický obvod, například s operačním zesilovačem, jako např. seřízení světlometů. V tom případě potenciometr pracuje s napětím 12 až 14 voltů.
Potenciometr se často dokáže otočit o 270 stupňů. Zde předpokládáme potenciometr s lineárním gradientem. Animace ukazuje výstupní napětí v sedmi různých polohách běžce:
- 0 stupňů: 0 voltů
- 45 stupňů: 0,8 voltů
- 90 stupňů: 1,7 voltů
- 135 stupňů: 2,5 voltů
- 180 stupňů: 3,3 voltů
- 225 stupňů: 4,2 voltů
- 270 stupňů: 5 voltů
Ve skutečnosti se výstupní napětí mění s každým stupněm otáčení běžce nad uhlíkovou dráhou:
- Celkový zdvih je 270 stupňů;
- Odpor je 10 kΩ (10.000 XNUMX Ω)
- S každým stupněm natočení se odpor změní o 37 Ω
- Napětí se mění o 18,5 mV (0,0185 V) pro každý stupeň otáčení.
Na animaci výše vidíme, že při 0% zkroucení je napětí signálu 0 voltů a při 100% je 5 voltů. To však může být i obráceně: 0 % twist 5 voltů a 100 % 0 voltů.
Progrese odporu:
U lineárního potenciometru odpovídá každý stupeň úhlového natočení určité pevné hodnotě. Například potenciometr 270 Ω, který dokáže otočit o 270°, dává rozdíl odporu 1 Ω na stupeň otáčení. U logaritmického potenciometru není změna odporu přímo úměrná, ale progresivní.
Na dalším obrázku vidíme lineární průběh (červeně) potenciometru v předchozím odstavci. Kromě toho je také vidět logaritmická progrese (zelená) druhého typu potenciometru. Logaritmický potenciometr se používá především k simulaci fyzikálních procesů.
Napětí signálu těchto potenciometrů je úměrné odporu.
Napětí signálu:
Potenciometr se připojuje následujícím způsobem:
- Napájecí napětí 5 voltů z řídicí jednotky;
- Zem 0 voltů přes řídicí jednotku;
- Běžec přenáší analogové napětí od 0 do 5 voltů do signálové přípojky řídicí jednotky.
Pracovní rozsah potenciometru je mezi 0,5 a 4,5 volty. Výrobci mohou zvolit i jiné extrémní hodnoty, například: 0,4 až 4,6 voltu. Signál z potenciometru nesmí nikdy přesahovat tuto pracovní oblast. Pokud řídicí jednotka zjistí, že signálové napětí vstoupilo do zakázané oblasti, rozpozná to jako nesprávné a uloží chybový kód.
- Signální napětí 5 voltů: indikuje přerušený zemnící vodič nebo kladný obvod;
- Signální napětí 0 voltů: indikuje přerušený napájecí vodič nebo zkrat uzemnění.
Pro zajištění spolehlivosti signálu je použit dvojitý potenciometr na plynovém pedálu nebo škrticí klapce. Signály lze zrcadlit vertikálně vůči sobě (jako na obrázku), nebo proporcionálně při jiné napěťové úrovni. V každém případě nemusí být stejné. ECU porovnává napětí signálu.
V okamžiku, kdy ECU detekuje na jednom ze dvou potenciometrů signál, který je neskutečný (špičky, nebo signál skončí v zakázané oblasti), přejde do tzv. nouzového režimu a použije druhý signál.
Na stránce: plynový pedál a škrticí klapku podrobně je probrána aplikace potenciometru, včetně „plynu po drátě“ a snímků osciloskopu signálů s chybami.
Viz též: typy a signály snímačů.
Dělič napětí:
Sériový obvod složený z rezistorů se chová jako dělič napětí. Napájecí napětí je distribuováno přes rezistory v tomto sériovém obvodu. dělič napětí. Nejmenší rezistor má nejmenší úbytek napětí a největší rezistor má největší úbytek napětí.
Na obrázcích níže je potenciometr ve skutečné situaci a ve schematickém znázornění, který je připojen ke zdroji napětí 12 V. Jezdec potenciometru je v polovině. Na prostředním obrázku vidíme potenciometr ve schematické podobě. Vpravo vidíme napěťový dělič se dvěma samostatnými odpory se zapojením 3. Tři schémata jsou si navzájem ekvivalentní.
Protože potenciometr má pevnou hodnotu odporu, je součet odporů (R1 + R2) roven celkovému odporu. Pohyb běžce způsobí změnu odporu R1 a R2 (pravý diagram). Výstupní napětí na pinu 3 je vysoké, když je stěrač nahoře a hodnota odporu R1 je malá.
Potenciometr pro nastavení zrcátek:
Dva elektromotory poskytují možnosti horizontálního a vertikálního nastavení skla zrcátka. V moderních vozidlech probíhá ovládání pomocí ovládacího zařízení. Na níže uvedeném schématu vidíme tuto řídicí jednotku (J386). Řídicí jednotka aktivuje pohon, jakmile:
- řidič stiskne tlačítko seřízení zrcátka, nebo:
- je zařazen zpětný chod a sklo zrcátka musí směřovat dolů (obvykle to na straně spolujezdce);
- musí být nastavena do jiné požadované polohy funkcí paměti. To je obvykle identifikováno klíčem (dálkové ovládání);
- technik ovládá motor akčního členu pomocí testu ovladače pomocí čtecího počítače.
Aby se sklo zrcátka dostalo do požadované polohy, je nutné rozpoznat polohu skla zrcátka. Potenciometry G791 a G792 odesílají signál přes šedý/žlutý a modro/červený vodič do řídící jednotky. Když jsou polohy zrcátek dvou různých řidičů uloženy pod jejich vlastním číslem klíče, ovladač se nastaví do správné polohy, jakmile dotyčný řidič odemkne dveře dálkovým ovladačem. Kromě správných poloh skel zrcátek se obvykle do nastavené polohy nastaví také elektrické nastavení sloupku řízení a nastavení polohy sedadla (pokud je k dispozici). Na stránce: vnější zpětná zrcátka a seřízení zrcátek jsou popsány způsoby ovládání motorů nastavování zrcátek.
Legenda:
- J386: řídicí jednotka dveří;
- V17: motor pro horizontální nastavení skla zrcátka;
- G791: potenciometr nastavení horizontálního skla zrcátka;
- G792: potenciometr nastavení vertikálního skla zrcátka;
- V149: motor pro vertikální nastavení zrcátek;
- V121: funkce sklopení zrcátka motoru;
- Z4: topné těleso zrcátka;
- L131: kontrolky ve vnějším zpětném zrcátku.
Ve výše uvedeném elektrické schéma viditelný je i elektromotor V121 (funkce sklopení zrcátek). Protože pro funkci skládání nejsou vyžadovány žádné mezipolohy, není nutná zpětná vazba od snímače polohy. Zrcátka jsou totiž buď rozložená, nebo sklopená. Po dosažení koncové polohy se zvýší proud elektromotoru, což způsobí, že ECU „rozpozná“, že bylo dosaženo koncové polohy, a tím ukončí řízení.
Potenciometry pro motor pro nastavení plynu:
Potenciometr motoru nastavení plynu byl na této stránce použit jako příklad. Následující schéma ukazuje akční člen (vlevo) a dva potenciometry se společným napájením a uzemněním a dvěma signálovými připojeními (vpravo). Signální přípojky (piny 4 a 5 v konektoru potenciometru) poskytují signály s jiným napěťovým profilem:
- průběh je lineární při různé napěťové hladině, přičemž napětí rostou a klesají současně, nebo;
- napětí signálu jsou proti sobě.
Tři obrázky níže ukazují tři měření snímačů polohy škrticí klapky a jejich společného napájení a uzemnění. Napájecí napětí je opět 5 voltů a napětí signálů jsou v tolerancích.
V případě poruchy se může napětí signálu lišit. Jsou možné dvě situace:
- Jeden ze signálních vodičů má poruchu. Protože ECU porovnává dvě signálová napětí, rozpozná tento nesprávný signál a přejde do limp módu. To je doprovázeno rozsvícenou kontrolkou řízení motoru a sníženým výkonem motoru;
- Napájecí nebo zemnící vodič obsahuje přechodový odpor: v tomto případě je na dotyčném vodiči ztráta napětí, což znamená oba potenciometry vydávají příliš slabý signál. Protože se signálová napětí vzájemně porovnávají a jsou vůči sobě relativní niet liší, to určuje ECU niet uznáno. Příliš nízká signální napětí jsou akceptována ECU a vedou k nesprávnému ovládání škrticí klapky. ECU pokračuje v ovládání ovladače škrticí klapky, dokud není dosaženo požadované polohy. To může způsobit následné poruchy snímačů a akčních členů souvisejících s přívodem vzduchu v důsledku příliš chudé směsi (pozitivní úprava paliva), poruchy v okruhu lambda, poruchy související se snímačem MAP nebo EGR.
Porucha ve výše uvedené situaci může být vyřešena výměnou zemnicího vodiče mezi kolíkem B85 konektoru na ECU a kolíkem 1 konektoru na škrticí klapce.
