Przedmioty:
- Potencjometr
- Postęp oporu
- Napięcie sygnału
- Dzielnik napięcia
- Potencjometr do regulacji lusterek
- Potencjometry silnika regulacji przepustnicy
Potencjometr:
Potencjometr, nazywany również potencjometrem lub czujnikiem kąta, jest często stosowany w technice samochodowej jako czujnik położenia np. pedału przyspieszenia, przepustnicy lub poziomu zbiornika. Prowadnica (styk ślizgowy) porusza się po torze karbonowym za pomocą regulowanej części, gdzie a zmiana oporu zostaje uzyskana i w ten sposób można określić położenie. Trzy poniższe obrazy przedstawiają rzeczywisty potencjometr, części potencjometru i symbol potencjometru.
Rezystancja połączenia sygnałowego zmienia się, gdy prowadnica zostanie obrócona do innej pozycji na bieżni karbonowej. Jednakże urządzenie sterujące nie jest w stanie „odczytać” rezystancji. Urządzenie sterujące przełącza napięcie odniesienia 5 woltów i masę na dwa zewnętrzne przyłącza potencjometru. Ponieważ prąd przepływa teraz przez ścieżkę węglową, zużywane jest napięcie 5 woltów na ścieżce węglowej. Na wejściu było napięcie 5 V, na wyjściu 0 V. W połowie ścieżki węglowej zużyto połowę napięcia: tutaj napięcie stanowi połowę napięcia odniesienia, czyli 2,5 wolta. Napięcie przesyłane do jednostki sterującej poprzez wycieraczkę i złącze sygnałowe dostarcza jednostce sterującej wystarczających informacji, aby dokładnie określić położenie na stopniu. Służy to między innymi do czujniki pedału przyspieszenia i położenia przepustnicy.
Powszechnie stosowaną wartością jest napięcie 5 woltów, ponieważ napięcie na pokładzie utrzymuje się powyżej 5 woltów we wszystkich warunkach pracy. Jeśli ważne czujniki miałyby działać przy napięciu 12 woltów, mogłyby działać nieprawidłowo podczas uruchamiania silnika: napięcie rozruchowe zimą przy przeciętnym akumulatorze może spaść do 10 woltów.
Inną możliwością jest to, że potencjometr dostarcza napięcie do obwodu elektrycznego, na przykład za pomocą wzmacniacza operacyjnego, jak w regulacja reflektorów. W takim przypadku potencjometr pracuje z napięciem od 12 do 14 woltów.
Potencjometr często może obrócić się o 270 stopni. Zakładamy tutaj potencjometr z gradientem liniowym. Animacja pokazuje napięcie wyjściowe w siedmiu różnych pozycjach prowadnicy:
- 0 stopni: 0 woltów
- 45 stopni: 0,8 woltów
- 90 stopni: 1,7 woltów
- 135 stopni: 2,5 woltów
- 180 stopni: 3,3 woltów
- 225 stopni: 4,2 woltów
- 270 stopni: 5 woltów
W rzeczywistości napięcie wyjściowe zmienia się z każdym stopniem obrotu prowadnicy na torze karbonowym:
- Całkowity skok wynosi 270 stopni;
- Rezystancja wynosi 10 kΩ (10.000 XNUMX Ω)
- Z każdym stopniem obrotu rezystancja zmienia się o 37 Ω
- Napięcie zmienia się o 18,5 mV (0,0185 V) na każdy stopień obrotu.
Na powyższej animacji widzimy, że przy skręcie 0% napięcie sygnału wynosi 0 woltów, a przy 100% – 5 woltów. Jednak może to być również odwrotne: 0% skrętu 5 woltów i 100% 0 woltów.
Postęp oporu:
W przypadku potencjometru liniowego każdy stopień obrotu kątowego odpowiada pewnej stałej wartości. Na przykład potencjometr 270 Ω, który może obrócić się o 270°, daje różnicę rezystancji 1 Ω na stopień obrotu. W przypadku potencjometru logarytmicznego zmiana rezystancji nie jest wprost proporcjonalna, ale progresywna.
Na następnym obrazku widzimy liniowy postęp (czerwony) potencjometru z poprzedniego akapitu. Ponadto można zobaczyć postęp logarytmiczny (kolor zielony) potencjometru innego typu. Potencjometr logarytmiczny służy głównie do symulacji procesów fizycznych.
Napięcie sygnału tych potencjometrów jest proporcjonalne do rezystancji.
Napięcie sygnału:
Potencjometr podłącza się w następujący sposób:
- Napięcie zasilania 5 woltów z jednostki sterującej;
- Masa 0 woltów przez jednostkę sterującą;
- Prowadnica przekazuje napięcie analogowe od 0 do 5 woltów do złącza sygnałowego jednostki sterującej.
Zakres roboczy potencjometru wynosi od 0,5 do 4,5 V. Producenci mogą wybrać również inne wartości ekstremalne, na przykład: 0,4 do 4,6 wolta. Sygnał z potencjometru nie może w żadnym wypadku wychodzić poza obszar roboczy. Jeżeli jednostka sterująca wykryje, że napięcie sygnałowe dociera do obszaru zabronionego, rozpoznaje to jako nieprawidłowe i zapisuje kod błędu.
- Napięcie sygnałowe 5 V: wskazuje przerwany przewód uziemiający lub obwód dodatni;
- Napięcie sygnałowe 0 V: wskazuje przerwany przewód zasilający lub zwarcie do masy.
Aby zapewnić niezawodność sygnału, na pedale gazu lub przepustnicy zastosowano podwójny potencjometr. Sygnały mogą być odbite pionowo względem siebie (jak na rysunku) lub proporcjonalnie przy różnym poziomie napięcia. W każdym razie nie mogą być takie same. ECU porównuje napięcia sygnałów.
W momencie, gdy ECU wykryje na jednym z dwóch potencjometrów sygnał, który jest nierealny (skoki, lub sygnał trafia w niedozwolony obszar), przechodzi w tzw. tryb awaryjny i wykorzystuje drugi sygnał.
Na stronie: pedał przyspieszenia i zawór przepustnicy szczegółowo omówiono zastosowanie potencjometru, uwzględniając „throttle by wire” oraz obrazy oscyloskopu sygnałów z błędami.
Zobacz także: typy czujników i sygnały.
Dzielnik napięcia:
Obwód szeregowy składający się z rezystorów zachowuje się jak dzielnik napięcia. Napięcie zasilania jest rozdzielane odpowiednio na rezystory w tym obwodzie szeregowym. dzielnik napięcia. Najmniejszy rezystor ma najmniejszy spadek napięcia, a największy rezystor ma największy spadek napięcia.
Poniższe obrazy przedstawiają potencjometr w rzeczywistej sytuacji i schematycznie, podłączony do źródła napięcia 12 V. Płytka potencjometru jest w połowie. Na środkowym zdjęciu widzimy potencjometr w formie schematycznej. Po prawej stronie widzimy dzielnik napięcia z dwoma oddzielnymi rezystorami z połączeniem pomiędzy nimi 3. Trzy schematy są sobie równoważne.
Ponieważ potencjometr ma stałą wartość rezystancji, suma rezystancji (R1 + R2) jest równa rezystancji całkowitej. Ruch biegacza powoduje zmianę rezystancji R1 i R2 (prawy wykres). Napięcie wyjściowe na pinie 3 jest wysokie, gdy wycieraczka jest na górze, a wartość rezystancji R1 jest mała.
Potencjometr do regulacji lusterek:
Dwa silniki elektryczne zapewniają możliwość poziomej i pionowej regulacji szkła lustrzanego. W nowoczesnych pojazdach sterowanie odbywa się za pomocą urządzenia sterującego. Na poniższym schemacie widzimy tę jednostkę sterującą (J386). Jednostka sterująca aktywuje siłownik, gdy tylko:
- kierowca naciska przycisk regulacji lusterek lub:
- włączono bieg wsteczny i lusterko musi być skierowane w dół (zwykle to po stronie pasażera);
- należy ustawić w innej żądanej pozycji za pomocą funkcji pamięci. Zwykle można to rozpoznać po kluczyku (pilocie zdalnego sterowania);
- technik steruje silnikiem siłownika poprzez test siłownika za pomocą komputera odczytowego.
Aby ustawić lustro w żądanej pozycji, konieczne jest rozpoznanie położenia lustra. Potencjometry G791 i G792 wysyłają sygnał przewodem szaro-żółtym i niebiesko-czerwonym do jednostki sterującej. Jeżeli pozycje lusterek dwóch różnych kierowców są zapisane pod osobnym numerem kluczyka, siłownik ustawia się we właściwym położeniu, gdy tylko dany kierowca odblokuje drzwi za pomocą pilota. Oprócz prawidłowego położenia lusterek, elektryczna regulacja kolumny kierownicy i regulacja położenia siedzenia (jeśli występuje) są zwykle również ustawiane w ustawionym położeniu. Na stronie: lusterka zewnętrzne i regulacja lusterek opisano sposoby sterowania silnikami regulacji lusterek.
Podtytuł:
- J386: jednostka sterująca drzwiami;
- V17: silnik do poziomej regulacji szkła lusterka;
- G791: potencjometr regulacji poziomego szkła lustrzanego;
- G792: potencjometr regulacji pionowego szkła lustrzanego;
- V149: silnik do regulacji lusterek pionowych;
- V121: funkcja składania lusterek silnikowych;
- Z4: element grzejny lustra;
- L131: kierunkowskazy w obudowie lusterka zewnętrznego.
W powyższym schemat elektryczny widoczny jest także silnik elektryczny V121 (funkcja składania lusterek). Ponieważ w przypadku funkcji składania nie są wymagane żadne pozycje pośrednie, nie jest konieczna informacja zwrotna z czujnika położenia. W końcu lusterka są albo rozłożone, albo złożone. Po osiągnięciu położenia końcowego prąd silnika elektrycznego wzrasta, powodując, że ECU „rozpoznaje”, że osiągnięto położenie końcowe, i tym samym kończy sterowanie.
Potencjometry silnika regulacji przepustnicy:
Potencjometr silnika regulacji przepustnicy był już używany jako przykład na tej stronie. Poniższy schemat przedstawia siłownik (po lewej) i dwa potencjometry ze wspólnym zasilaniem i masą oraz dwoma przyłączami sygnałowymi (po prawej). Złącza sygnałowe (piny 4 i 5 we wtyczce potencjometru) dostarczają sygnały o innym profilu napięcia:
- postęp jest liniowy przy różnym poziomie napięcia, przy jednoczesnym wzroście i spadku napięcia, lub;
- napięcia sygnału są przeciwne.
Trzy poniższe zdjęcia przedstawiają trzy pomiary czujników położenia przepustnicy oraz ich wspólne zasilanie i masę. Napięcie zasilania wynosi ponownie 5 woltów, a napięcia sygnałowe mieszczą się w granicach tolerancji.
W przypadku awarii napięcie sygnału może się różnić. Możliwe są dwie sytuacje:
- Jeden z przewodów sygnałowych jest uszkodzony. Ponieważ ECU porównuje dwa napięcia sygnałowe, rozpoznaje nieprawidłowy sygnał i przechodzi w tryb awaryjny. Towarzyszy temu zapalona kontrolka silnika i zmniejszona moc silnika;
- Przewód zasilający lub uziemiający zawiera rezystancję przejściową: w tym przypadku następuje utrata napięcia na danym przewodzie, co powoduje zarówno potencjometry emitują za słaby sygnał. Ponieważ napięcia sygnału są ze sobą porównywane i są względem siebie względne niet różnią się, jest to określane przez ECU niet rozpoznany. Zbyt niskie napięcia sygnału są akceptowane przez ECU i skutkują nieprawidłowym sterowaniem przepustnicy. ECU w dalszym ciągu steruje siłownikiem przepustnicy, aż do osiągnięcia żądanego położenia. Może to powodować późniejsze awarie czujników i elementów wykonawczych związanych z dopływem powietrza z powodu zbyt ubogiej mieszanki (dodatni skład paliwa), awarie w obwodzie lambda, awarie związane z czujnikiem MAP lub EGR.
Usterkę występującą w powyższej sytuacji można rozwiązać poprzez wymianę przewodu uziemiającego pomiędzy stykiem B85 złącza ECU a stykiem 1 złącza na przepustnicy.
