مقاله در مورد گزارش کاراموزی رشته الکترونیک – کنترل الکترونیکی موتور دیزل

نرخ‌های معمول در این سیستم بین حدود Kbit/s125 و Mbit/s1 قرار دارند. آنها باید آن قدر بالا باشند که رفتار زمان واقعی مورد انتظار تضمین شود. این یعنی اینکه مثلاً پردازنده موتور مقداری را که از بار موتور می‌خواند در چند میلی‌ثانیه به پردازنده جعبه دنده انتقال دهد.

شکل ۱۳-۴ وضعیت گذرگاه خطی اطلاعات.

آدرس‌دهی مربوط به محتوا
سیستم گذرگاه CAN تک‌تک ایستگاهها را آدرس‌دهی نمی‌کند، بلکه به هریک پیغام یک شناسه ثابت ۱۱ بیتی (فرمت استاندارد برای خودروهای سواری) و یا ۲۹ بیتی (فرمت گسترش یافته برای وسایل نقلیه سنگین) اختصاص می‌دهد. این شناسه محتوای پیام را مشخص می‌کند (مثلاً دور موتور). در یک پیام می‌توانند همچنین چند سیگنال با هم ارسال شوند (مثلاً وضعیت قرارگیری چند کلید).
یک ایستگاه، فقط داده‌هایی را استفاده می‌کند، که شناسنه متعلق به آن در فهرست پیام‌های قابل دریافتش وجود داشته باشند (آزمایش پذیرش پیام). از همه داده‌های دیگر به سادگی چشم‌پوشی می‌شود. این عملکرد می‌تواند توسط یک زیربنای ویژه CAN برآورده شود (Full-CAN) از طریق بار روی میکروکنترل کاهش می‌یابد. زیربنای اساسی CAN همه پیام‌ها را می‌بینند. سپس میکروکنترلر به محل‌های حافظه مهم دسترسی پیدا می‌کند.

آدرس‌دهی مربوط به محتوا این امکان را پدید می‌آورد که یک سیگنال به چندین ایستگاه ارسال شود، به این طریق که یک فرستنده سیگنال خود را مستقیماً و یا از طریق یک پردازنده روی شبکه گذرگاه ارسال می‌کند. آنجا سیگنال در دسترس همه گیرنده‌ها قرار دارد. به علاوه از آنجا که سیستم‌های بیشتری نیز به سیستم CAN موجود می‌توانند اضافه شوند، تعداد زیادی از انواع ابزارها می‌توانند اضافه شوند. در صورت که ECU یا پردازنده به اطلاعات بیشتری که در گذرگاه وجود دارند نیاز داشته باشد، تنها کاری که باید انجام دهد فراخوانی آن است.

ایستگاه ۲ در حال فرستادن،
ایستگاه ۱و۴ در حال دریافت
داده ها

الگوریتم ۲-۳ آدرس دهی و فیلتر کردن پیام (بررسی دریافت).
ایستگاه ۲ استفاده از اولین دریافت
(سیگنال در گذرگاه = سیگنال از
ایستگاه ۲)
۰- سطح تعادل
۱- سطح مغلوب

نمودار ۲-۳ داوری رقم دودئی بوسیله رقم دودئی.

اولویت‌بندی
شناسه علاوه بر محتوای داده‌ها، همزمان اولویت پیام را در هنگام ارسال مشخص می‌کند. یک سیگنال که خیلی سریع‌ تغییر می‌کند (مثلاً دور موتور). باید به همان نسبت سریع‌تر ارسال شود به همین علت اولویت بالاتری را نسبت به سیگنالی که به نسبت کندتر تغییر می‌کند (مثلاً دمای موتور) دریافت می‌کند. در ادامه پیام‌ها براساس اهمیتشان نیز رتبه‌بندی می‌شوند (مثلاً عملکرد امنیت خودرو). پیام‌های دارای اولویت یکسان وجود ندارند.

توزیع گذرگاه بین پردازنده‌ها
وقتی که گذرگاه، آزاد و خالی است هر ایستگاه می‌تواند انتقال پیام‌ها را شروع کند. وقتی که چند ایستگاه همزمان شروع به ارسال کنند، در این صورت پیام دارای اولویت بالاتر تقدم می‌یابد، بدون اینکه اتلاف وقت یا داده‌ها به وجود آید (پروتکل بدون خرابی). این موضوع با استفاده از مفهوم بیت در حال استراحت (عدد منطقی ۱) و حاکم (عدد منطقی ۰)، که در آن پیام‌های حاکم یا مسلط بر پیام‌های دیگر غلبه دارند. فرستنده‌ها با پیام‌های با اولویت کمتر، به طور خودکار گیرنده می‌شوند و فرستادن پیام خود را به محض آزاد شدن مجدد گذرگاه تکرار می‌کنند. برای آنکه همه پیغام‌ها موقعیت ورود به گذرگاه را داشته باشند، سرعت باس باید با تعداد

ایستگاههای متناسب باشد. یک زمان سیکل باری سیگنال‌هایی که دائماً در حال تغییر هستند تعریف می‌شود (مثلاً سیگنال دور موتور).
قالب پیام
یک قاب (فریم) داده به طول Bit 130 (قالب استاندارد) و یا Bit150 (قالب توسعه یافته) برای فرستادن پیام‌ها در گذرگاه ساخته شده است. این تضمین می‌کند که زمان فاصله تا داده بعدی که ممکن است بسیار ضروری باشد کمینه شود. فریم‌های داده‌ها از هفت فیلد پشت سر هم تشکیل می‌شود.
ابتدای فریم اول پیام را نشان می‌دهد و همه ایستگاهها را همزمان می‌کند.
فیلد تعیین اولویت از شناسه پیام و یک بیت اضافی کنترلی تشکیل می‌شود. در زمانی که این پیام فرستاده می‌شود، فرستنده هر بیت را با یک چک همراه می‌کند تا اطمینان حاصل کند که یک پیغام با اولویت بالاتر از سوی ایستگاه دیگری فرستاده نمی‌شود. بیت کنترل معین می‌کند که آیا پیغام یک فریم داده (پیام با اطلاعات) است و یا یک فریم دوردست یا راه دور درخواست ارسال پیام است.
فیلد کنترل شامل کد نشان‌دهنده‌ تعداد بایت‌های داده فیلد داده‌ها است. این کمیت گیرنده را قادر می‌سازد که تشخیص دهد آیا همه بیت‌ها دریافت شده‌اند یا خیر.

فیلد داده یا اطلاعات شامل بین صفر الی ۸ بایت است. یک پیام با طول صفر برای همزمان کردن فرایندهای توزیع شده به کار می‌رود.
فیلد CRC (Cyclic Redundancy Check) حاوی کلمه کنترل برای تشخیص اختلالات احتمالی ارسال است.
فیلد ACK (Acknowlegment) شامل سیگنال‌های تایید همه گزینه‌هایی است که پیام را به صورت بدون عیب دریافت کرده‌اند فارغ از اینکه پیام را پردازش کرده باشند یا نه.
پایان فریم پایان پیام را مشخص می‌کند.

۰- سطح تعادل
۱- سطح مغلوب
*- شماره رقم دودئی

الگوریتم ۲-۴ قالب پیام CAN.

عیب‌یابی یکپارچه
سیستم گذرگاه CAN، تعدادی از سازوکارهای (مکانیسم‌های) کنترلی را یکی می‌کند. آنها مشخصاتی مانند سیگنال چک در فریم داده‌ها دارند و نیز عملکرد نظارت به این ترتیب که هر سیگنال به مبدا خود باز فرستاده می‌شود که می‌تواند هر ناهمگونی را تشخیص دهد.
وقتی که یک ایستگاه یک مشکل را تشخیص می‌دهد، با ارسال یک علامت خطا ارسال پیام در حال انجام را متوقف می‌کند. این موضوع از پذیرش داده دارای خطا را توسط ایستگاههای دیگر جلوگیری می‌‌کند.

یک مشکل بالقوه این است که ایستگاه دارای مشکل باید شروع به قطع ناگهانی ارسال پیام کند، حتی پیام‌های صحیح برای پیشگیری از این مشکل، سیستم گذرگاه CAN مجهز به مکانیسم طراحی شده برای فرق گذاشتن بین خطاهای موقتی و دائمی است. این امکان، همچنین می‌تواند محل خطاهای ایستگاه را بیابد. این فرآیند براساس تحلیل آماری شرایط خطا استوار است.
استانداردسازی

سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) و SAE (انجمن مهندسین آمریکا) استانداردهای CAN را برای تبادل داده‌ها در کاربرد در اتومبیل منتشر کرده‌اند:
– برای کاربردهای کم سرعت تا Kbit/s125 : 2-11519 ISO
– برای کاربردهای پر سرعت بیش از Kbit/s 125 : 11898 ISO و ۲۲۵۸۴ SAE J (خودروهای سواری) و ۱۹۳۹ SAE J (کامیونها و اتوبوسها).
به علاوه یک استاندارد ایزو برای عیب‌یابی CAN آماده شده است (۱۵۷۵۶ ISO).

فصل سوم

حسگرها (Sensors)

حسگرها و نشانگرهای مقادیر درخواستی، شرایط کاری (مانند دور موتور) و مقادیر درخواستی راننده (مانند وضعیت پدال گاز) را دریافت می‌کنند. آنها کمیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. فقط با وجود حسگرهای دقیق و دارای واکنش سریع است که همه فرمان ها و تنظیم های سیستم‌های مدرن در خودرو ممکن می‌شوند.

۳-۱ کاربردهای خودرویی
حسگرها و عملگرها رابط بین خودرو به همراه سازوکارهای پیچیده‌اش مانند قوه محرکه، سیستم ترمز، جلوبندی و اتاق (مثل ESP (برنامه پایداری الکترونیکی خودرو) و یا کنترل سیستم تهویه خودرو) با پردازنده‌های الکترونیکی به عنوان واحدهای پردازنده هستند. به طور معمول یک مدار الکتریکی تطبیق‌دهنده در حسگر، سیگنال‌ها را به فرمی در می‌آورد که توسط پردازنده قابل پردازش باشند.
حسگرها اغلب دیده نمی شوند، زیرا آنها اغلب به بدنه موتور و یا در خودرو به صورت پنهان نصب شده‌اند و به واسطه ابعادشان که همواره کوچکتر هم می‌شوند، فوراً به چشم نمی‌آیند. به علاوه تمایل امروزه بر آن است که حسگرها در مدول‌ها پنهان می‌شوند، به جهت آنکه یک بخش

تشکیل‌دهنده موجود را بتوان با عملکرد یک حسگر ارزیابی کرده و به این طریق در هزینه‌های مجموعه صرفه‌جویی کرد. مثال‌هایی از آن مدول پدال گاز با حسگر مقدار (زاویه پدال و سرعت فشار دادن آن) که در آن تعبیه شده، مدول میل‌لنگ با حسگر دور موتور و یا مدول مکشی با اندازه‌گیر دبی هوا از نوع فیلم داغ، در نقطه مقابل حسگرها بایست خواسته ها و توقعات در حال افزایش در ارتباط با عملکرد و هزینه‌ها را برآورده سازند. مرتباً حسگرهای دقیق تری موردنیاز

هستند. زیرا سیگنال‌های خروجی از آنها مستقیماً بر روی توان گشتاور موتورها، و روی انتشار آلاینده‌ها و راحتی حرکت خودرو و بالاخره امنیت خودرو تاثیر می‌گذارند.
برای برآورده ساختن این خواسته‌ها در مورد تلرانس، حسگرها در آینده هوشمندتر می‌شوند. یعنی الگوریتم‌های ارزیابی (مراحل محاسباتی) عملکردهای خودتنظیمی و کالیبره شدن خودکار بهبود یافته تا حد ممکن در روی چیپ‌های الکترونیکی حسگرها تعبیه می‌شوند.
حسگرهای EDC
در ذیل حسگرهای به کار رفته امروزی برای هدایت موتور دیزل شرح داده می‌شوند. اما در آینده نزدیک حسگرهای جدید در سیستم تعبیه خواهند شد که کمک خواهند کرد که:

– یک سیستم عیب‌یابی همواره آماده با اطلاعات و داده‌ها تغذیه شود
آنها حسگرهای گاز خروجی خواهند بود، در میان آنها حسگر معروف  که در موتور بنزینی یا اتو موتور نیز پیش ازآن به کار برده (و نیز فشار گاز خروجی) وجود دارد.
حسگرهای مجتمع
به واسطه پیشرفت میکروتکنولوژی حسگرها مرتباً کوچک‌تر، سریع‌تر و دقیق‌تر می‌شوند. آماده‌سازی سیگنال، تبدیل آنالوگ ـ دیجیتال و حتی یک میکروکامپیوتر کوچک برای پردازش‌های بعدی سیگنال بسته به درجه یکپارچه شدن حسگر در آینده در داخل خود حسگر تعبیه خواهند شد. این موضوع مزایای زیر را دارد:
– در پردازنده توان محاسباتی کمتری موردنیاز است.
– یک رابط واحد، انعطاف‌پذیر و سازگار با سیستم گذرگاه داده‌ها استفاده از حسگرهای مختلف را امکان‌‌پذیر می‌سازد.
– یک سنسور می‌تواند از طریق باس داده‌ها توسط چند پردازنده مورد استفاده قرار گیرد.
– اثر مقادیر اندازه‌گیری کوچک (مثلاً اثر پیزو) می‌توانند دریافت شوند (تقویت سیگنال در همان محل حسگر).

SE- حسگرها

SA- آماده سازی سیگنال آنالوگ
A/D- مبدل آنالوگ-دیجیتال
SG- ECU دیجیتال
MC- میکرو کامپیوتر
(ارزیابی الکترونیکی)
الگوریتم ۳-۱ سطوح حسگر مجتمع.

۳-۲ حسگرهای دما
کاربرد
این حسگرهای دما در جایگاههای مختلفی در خودرو به کار می‌روند.
حسگر دمای موتور
این حسگر در مدار مایع خنک‌کن موتور (آب و افزودنی‌ها) نصب می‌شود، تا از دمای آب خنک‌کن دمای موتور را به دست بیاورد. این چنین کنترل و هدایت موتور می‌توان

د به دقت با دمای کارکرد موتور تطبیق یابد. محدوده دمای این حسگر بین ۴۰- تا oC130+ می‌باشد.
حسگر دمای هوا
این حسگر در مانیفولد هوا نصب می‌گردد. با در نظر گرفتن دمای هوای مکشی دبی هوای ورودی با کمک حسگر
فشار هوا می تواند معین گردد. به علاوه مقادیر درخواستی راننده برای مدارهای کنترل (مثلاً باز خوراندن گاز خروجی، کنترل فشار هوای ورودی) با دمای هوا منطبق می گردند. محدوده دمای آن بین ۴۰- تا oC120+ است.
حسگر دمای روغن موتور
سیگنال دمای روغن موتور در محاسبه فواصل سرویس و نگهداری اتومبیل استفاده می‌شوند. محدوده دمای آن بین ۴۰- تا oC170+ است.
حسگر دمای سوخت
این حسگر در بخش فشار ضعیف نصب می‌شود. با در نظر گرفتن دمای سوخ

ت مقدار مناسب سوخت موردنیاز می‌تواند به دقت محاسبه شود. محدوده دمای آن بین ۴۰- تا oC120+ قرار دارد.
ساختار و عملکرد
حسگرهای دما بسته به حوزه کاربرد در شکل‌های گوناگون عرضه می‌شوند. در یک پوسته، یک مقاومت اندازه‌گیر وابسته به دما تعبیه شده است. این مقاومت یک ضریب دمای منفی و یا مثبت دارد.
(Negative Temperature Coefficient: NTC) ضریب دمای منفی، (Positive-TC: PTC) ضریب دمای مثبت، یعنی مقاومت الکتریکی آن با افزایش دما به ترتیب کاهش و یا افزایش می‌یابد.
مقاومت اندازه گیر، بخشی از یک مدار مقسم ولتاژ است که با ولتاژ ۵ ولت تغذیه می‌شود. ولتاژ اندازه‌گیری شده در دو سر این مقاومت به این ترتیب وابسته به دما است. آن به وسیله یک مبدل آنالوگ ـ دیجیتال خوانده می‌شود و معیاری برای دمای حسگر است. در پردازنده موتور یک خط مشخصه ذخیره شده است که به هر مقدار ولتاژ، دمای متناسب آن را نسبت می‌دهد.
۱- اتصال الکتریکی
۲- بدنه
۳- واشر (درزگیر)
۴- رزوه
۵- مقاومت مدرج
۶- خنک کن

شکل ۳-۱ حسگر دمای خنک کن. نمودار ۳-۱ حسگر دما NTC : منحنی مشخصه.

۳-۳ حسگرهای فشار از نوع میکرومکانیکی
کاربرد

حسگر فشار هوای ورودی و یا فشار مانیفولد هوا
حسگر فشار هوای ورودی اغلب مستقیماً روی مانیفولد هوا بین توربو شارژر و موتور نصب می‌شود. آن فشار مطابق در مانیفولد را (بین ۲ تا kPa400 و یا ۰۲/۰ تا ۰/۴ بار) را نسبت به خلاء مرجع و نسبت به محیط اندازه‌ می‌گیرد. به این طریق مقدار هوا به دقت قابل تعیین است و توربوشارژر هم می‌تواند بنا به شرایط و نیاز موتور تنظیم گردد.
اگر حسگر به شکل مستقیم روی مانیفولد هوا نصب نشود از طریق یک لوله شلنگی نیوماتیک با مانیفولد مرتبط می‌شود.
۱- دیافراگم
۲- تراشه سیلیکونی
۳- خلاء مرجع
۴- شیشه (پیرکس)
۵- مدار اتصال
p- محسابه فشار
U0- ولتاژ تغذیه
UM- محسابه ولتاژ
R1- انحراف مقاومت (متراکم)
R2- انحراف مقاومت (منبسط)
شکل ۳-۲ المان محاسبه حسگر فشار با خلاء مرجع آن سمت اجزا.

۱و۳- اتصالات الکتریکی با شیشه
محصور سیم رابط
۲- خلاء مرجع
۴- المان محاسبه (تراشه) با ارزیابی
الکترونیکی
۵- پایه شیشه ای
۶- درپوش

شکل ۳-۳ المان محاسبه حسگر فشار با درپوش و خلاء مرجع آن سمت اجزا.

شکل ۳-۴ المان محاسبه حسگر فشار با درپوش و خلاء مرجع آن سمت اجزا.

حسگر فشار محیط
حسگر فشار محیط (یا حسگر فشار اتمسفر Atmospheric pressure sensor, APS) می‌تواند در پردازنده و یا محل دیگری در اتاق موتور نصب شود. سیگنال آن در خدمت تصحیح مقدارهای ایده‌آل در مدارهای تنظیم نسبت به ارتفاع است (مثلاً باز خوراندن گاز خروجی، تنظیم فشار هوای ورودی موتور) به این ترتیب چگالی‌های مختلف هوای محیط می‌توانند مدنظر قرار گیرند. حسگر فشار محیط فشار مطلق را اندازه می‌گیرد (بین ۶۰ تا ۱۱۵کیلو پاسکال یا ۶/۰ تا ۱۵/۱ بار).

حسگر فشار روغن و سوخت موتور
حسگرهای فشار روغن در فیلتر روغن نصب می‌شوند و فشار مطلق روغن را اندازه می‌گیرد تا اینکه بار موتور برای نشان دادن زمان سرویس محاسبه گردد. محدوده فشار آن بین ۵۰ تا ۱۰۰۰کیلوپاسکال یا ۵/۰ تا ۱۰ بار قرار دارد.
سلول حسگر به خاطر مقاومت واسط بالایش برای اندازه‌گیری فشار سوخت به کار می رود. به وسیله سیگنال آن درجه آلودگی فیلتر نیز تحت مراقبت قرار می‌گیرد (محدوده سنجش ۲۰ تا ۴۰۰ کیلوپاسکال و یا ۲/۰ تا ۴۰ بار).
ساختار
قلب حسگرهای فشار میکرومکانیکی المنت حسگر است به همراه سلول حسگر، آن از یک چیپ سیلیکونی تشکیل شده که در آن یک دیافراگم نازک کشیده شده است.
روی دیافراگم، چهار مقاومت اندازه‌گیری چیده شده‌اند (R1 و R2) که مقاومت الکتریکی آنها با تحریک و فشار مکانیکی تغییر می‌کند.
در حسگر فشار می‌تواند به صورت اضافی یک حسگر دما نیز تعبیه گردد که می‌تواند به صورت مستقل مقداردهی شود. به این طریق (برای اندازه‌گیری فشار و دما) فقط یک حسگر بایست نصب گردد.
عملکرد

بسته به بزرگی فشار، دیافراگم سلول حسگر به نحوی متفاوت کشیده می‌شود، خم می‌گردد (در حد میکرون). چهار مقاومت اندازه‌گیر روی دیافراگم مقاومت الکتریکی خود را تحت تحریک و فشار مکانیکی به وجود آمده تغییر می‌دهند (اثر پیزو رزیستانس (Piezo-resistance)).
مقاومت‌های اندازه‌گیر روی چیپ سیلیسیم طوری چیده شده‌اند که در حالت تغییر دیافراگم، مقاومت الکتریکی چیده شده‌اند. به واسطه تغییر مقاومت‌ها تناسب ولتاژ الکتریکی در مقاومت‌ها نیز تغییر می‌کند و از این طریق

 

ولتاژ اندازه گرفته شده (UA) نیز تغییر می‌کند. ولتاژ اندازه‌گیری شده به این ترتیب مقیاس و معیاری برای فشار پشت دیافراگم است.
چیدمان پل به یک ولتاژ اندازه‌گیری بالاتر نسبت به گذاشتن یک مقاومت تکی منجر می‌شود مدار پل وتستون حساسیت بالاتری را ممکن می‌سازد. آن سمت از دیافراگم که فشار به آن وارد نمی‌شود

الکترونیکی اندازه‌گیر روی چیپ تعبیه شده و وظیفه دارد که ولتاژ پل را تقویت کند، تاثیرات دما را جبران کند و منحنی یا خط مشخصه فشار را خطی کند. ولتاژ خروجی در محدوده بین۰ تا ۵ ولت است و از طریق اتصالات الکترونیکی به پردازنده موتور متصل می‌شود. به وسیله یک منحنی یا خط مشخصه برنامه‌ریزی شده فشار در نهایت محاسبه می‌گردد.

۱- حسگر دما (NTC)
2- قسمت پائین پوسته
۳- جداره منیفولد
۴- رینگ های آب بندی
۵- ترمینال الکتریکی
۶- پوسته پوشش
۷- المان محاسبه

شکل ۳-۵ حسگر فشار میکرومکانیکی با خلاء مرجع آن سمت اجزا.

نمودار ۳-۲ حسگر فشار تقویت میکرومکانیکی (نمونه ای از منحنی).
۳-۴ حسگرهای زاویه و دور موتور از نوع القایی
کاربرد
حسگرهای دور موتور برای دریافت اطلاعات زیر به کار می‌روند:
– وضعیت میل‌لنگ (وضعیت پیستون موتور)

– وضعیت پیستون یا پلانجر پمپ در پمپ‌های انژکتور آسیابی با کنترل شیر برقی
از طریق بسامد (فرکانس) سیگنال‌های دور موتور، دور محاسبه می‌شود. سیگنال حسگر دور موتور یکی از مهم‌ترین کمیت‌ها در هدایت الکترونیکی موتور است.

۱- مغناطیس دائم
۲- بدنه حسگر
۳- بلوکه موتور
۴- پین قطب دار
۵- سیم پیچ برقی
۶- شکاف هوایی
۷- چرخ راه انداز با شکاف نشانه مرجع

شکل ۳-۶ حسگر القایی دور.

۱- دندانه
۲- شکاف دندانه
۳- نشانه مرجع

نمودار ۳-۳ سیگنال از حسگر القایی دور.
ساختار و نحوه کار
حسگر ـ که توسط یک فاصله هوایی جدا شده است ـ مستقیماً روبه‌روی چرخ‌دنده دهنده مغناطیسی نصب می‌گردد. آن شامل یک هسته آهنی نرم است که توسط یک سیم‌پیچ احاطه شده است، میله از سوی دیگر با یک مغناطیس دائمی مرتبط می‌باشد، میدان مغناطیسی بر روی میله و بعد از آن تا چرخ دنده کشیده شده، جریان مغناطیسی درون سیم‌ابر یکی از دندانه‌های آن قرار گرفته باشد، یک دندانه جریان پراکنده مغناطیس را متمرکز می‌کند، آن منجر به تقویت جریان

مفید در داخل سیم‌پیچ می‌شود، برخلاف آن یک ججای خالی جریان مغناطیسی را تضعیف می‌کند. وقتی که چرخ‌دنده می‌چرخد این تغییرات جریان مغناطیسی، یک ولتاژ خروجی سینوسی شکل متناسب با سرعت تغییرات میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ القا می‌کند، دامنه ولتاژ با افزایش دور موتور به شدت افزایش می‌یابد. یک دامنه به اندازه کافی بزرگ از زمانی که موتور به ۳۰ دور در دقیقه (RPM)، وجود دارد.
تعداد دندانه‌های چرخ‌دنده به مورد کاربر بستگی دارد. در سیستم‌های مدرن مدیریت موتور اغ

لب چرخ‌هایی با ۶۰ دندانه به کار می‌روند، که در آنها دو دندانه جا افتاده‌اند. چرخ‌دنده به این ترتیب ۵۸= ۲-۶۰ دندانه دارد.
فاصله دو دندانه که مخصوصاً بزرگ است یک علامت نشانه را بیان می‌کند و به یک وضعیت میل‌لنگ خاص نسبت داده می‌شود و به سنکرونیزاسیون پردازنده نیز کمک می‌کند.
شکل هندسی قطب مغناطیسی و دندانه باید با یکدیگر متناسب و تطبیق یافته می باشند. مدار الکتریکی ارزیابی در پردازنده، ولتاژ سینوسی شکل یا دامنه قوی را به یک ولتاژ مستطیلی با دامنه ثابت تبدیل می‌کند. این سیگنال در میکروکنترلر پردازنده مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 

۳-۵ حسگر مرحله از نوع هال HALL
کاربرد
وضعیت میل بادامک معین می‌کند که آیا پیستون موتوری که به سوی نقطه مرگ بالا در حال حرکت است در مرحله تراکم یا در مرحله تخلیه قرار دارد. حسگر نصب شده به میل بادامک این اطلاعات را به پردازنده می‌دهد.
ساختار و طرز کار
حسگر از اثر هال بهره می‌گیرد: روی میل بادامک دندانه‌هایی از مواد فرومگنتیک (Ferromagnetic)، نصب شده‌اند، وقتی یک دندانه از المنت حسگر دارای جریان (صفحه کوچک نیمه هادی) عبور می‌کند، میدان مغناطیسی آن الکترون‌ها را روی صفحه کوچک نیمه هادی به صورت عمودی در جهت عبور جریان برق منحرف می‌کند. از این طریق یک سیگنال ولتاژ پدید می‌آید (ولتاژ Hall)، که به پردازه اطلاع می‌دهد، سیلندر اول در کدام مرحله کاری است. سیگنال خروجی در محدوده میلی‌ولت است و مستقل از سرعت نسبی بین حسگر و چرخ‌دنده است. آن از طریق مدار الکترونیکی اندازه‌گیر در حسگر آماده‌سازی و به بیرون ارسال می‌گردد.

اصل دیفرانسیلی (تفاضلی) هال
در کنار حسگرهای ساده Hall المنت‌های دیفرانسیلی هال نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها از دو المنت هال که نسبت به یکدیگر به صورت شعاعی یا محوری قرار گرفته‌اند، تشکیل می‌شوند. آنها یک سیگنال خروجی تحویل می‌دهند که با تفاوت چگالی جریان بین دو نقطه مختلف اندازه‌گیری متناسب است.
مزایای اندازه‌گیری دیفرانسیلی محدوده بزرگ‌تر فاصله‌هایی و جبران‌کننده خوب دما می‌باشند. عیب آن وابستگی به موقعیت و محل نصب و ضرورت وجود چرخ‌دنده دو راه برای تولید سیگنال در هر دو المنت هال می‌باشد.
حسگر میله‌ای هال
المنت‌ هال مستقیماً روی قطب یک آهنربای دائمی نصب شده است. در هنگام عبور جرم توده فرومگنتیکی جریان مغناطیسی درون المنت هال و به این طریق، ولتاژ حسگر تغییر می‌یابد.

خروجی دیجیتال
سیگنال خروجی می‌تواند به صورت سیگنال دیجیتال خارج شود.
I- جریان اندک
IH- جریان هال
IV- جریان تغذیه

UH- ولتاژ هال
UR- ولتاژ طولی
B- القای مغناطیسی
a- انحراف الکترون ها بوسیله میدان
مغناطیسی
شکل ۳-۷ المان هال (پره انتقال اثر هال).
a- موقعیت سنسور و چرخ راه انداز
تک لبه
b- مشخصات سیگنال خروجی UA
1- اتصال الکتریکی (سوکت)
۲- بدنه حسگر
۳- بلوکه موتور
۴- رینگ آب بندی
۵- مغناطیس دائم
۶- IC هال
۷- چرخ راه انداز با دندانه/بخش (Z)
و شکاف (L)
a- شکاف هوایی
φ- زاویه چرخش
شکل ۳-۸ حسگر میله ای اثر هال.

۳-۶ حسگرهای پدال گاز
کاربرد
در کنترل موتور مدرن الکترونیکی خواسته راننده (مثل شتاب‌گیری، حرکت با سرعت ثابت) دیگر از طریق سیم‌ کششی و یا اهرم‌بندی به بخش کنترل موتور منتقل نمی‌شود. یک حسگر پدال نام دیگر آن نشانگر مقدار زاویه پدال (Accelerator Pedal Sensor) وضعیت قرار گرفتن پدال را دریافت می‌کند و آن را به پردازنده می‌رساند.

۱- پتانسیومتر ۱
(پتانسیومتر اصلی)
۲- پتانسیومتر ۲
(۵۰% ولتاژ)

نمودار ۳-۴ منحنی مشخصه حسگر پدال گاز با پتانسیومتر اضافه.

شکل ۳-۹ انواع حسگر پدال گاز.
a- حسگر پدال گاز ۱- حسگر
b- نصب اندازه گیر پدال گاز بالا ۲- پدال مخصوص وسیله نقلیه
c- نصب اندازه گیر پدال گاز پائین FMP1 3- پایه پدال

ساختار و نحوه کارکرد
قلب سیستم، یک پتاسیومتر (مقاومت الکتریکی متغیر) است. بسته به وضعیت پدال در آن یک ولتاژ ایجاد می‌گردد. به وسیله یک خط مشخصه که به صورت برنامه به پردازنده داده شده است. وضعیت قرار گرفتن پدال از این ولتاژ محاسبه می‌گردد. جهت کاربردهای عیب‌یابی و احیاناً برای نشان دادن یک عملکرد ثانویه یک حسگر دوبل نیز تعبیه شده است. دو مدل از آن قابل تشخیص است.
سوییچ دور آرام و افت دور
سوییچ حرکت دور آرام، وضعیت خود را در مسیرهای کوتاه پدال، از سیگنال محدوده دور آرام بدون بار به سیگنال محدوده تمام بار تغییر می‌دهد. برای خودروهای دارای جعبه دنده اتوماتیک در این نوع یک کلید دیگر می‌تواند سیگنال و افت دور را تولید کند.
پتانسیومتر دوم
یک پتانسیومتر دوم اضافی در تمام نقاط کاری همواره نصف ولتاژ پتانسیومتر اول را تحویل می‌دهد.
حسگرهای پدال به عنوان حسگرهای واحد به کار می‌روند و یا به عنوان یک مجموعه کامل و جزء به جزء نصب می‌شوند. در مجموعه‌ها، نیازی به وجود مکانیزم تنظیم بین وضعیت پدال و حسگر در خودرو نمی‌باشد.

۳-۷ اندازه‌گیر جرم هوا از نوع لایه داغ (فیلم داغ) HFM5
کاربرد
برای نگهداشتن مقادیر گاز خروجی در محدوده معین شده قانونی، باید در شرایط کاری هر لحظه مقدار هوای مورد نیاز به دقت رعایت شود. برای این مطلب (به خصوص در خودروهای سواری) یک حسگر لازم است که جریان جرمی هوای واقعی مکش شده را بسیار با دقت دریافت کند. تغییرات متناوب جریان و جریان‌های بازگشتی در اثر باز شدن و بسته شدن سوپاپ‌های ورودی و خروجی باید تشخیص داده شوند. همچنین تغییرات

در دمای هوای مکشی نباید بر دقت اندازه‌گیری تاثیر بگذارد. برای این منظور، اندازه‌گیر جرم هوا از نوع فیلم داغ HFM5 به کار می‌رود.

۱- سوکت اتصال الکتریکی
۲- لوله اندازه گیری یا جداره بدنه
فیلتر هوا
۳- ارزیابی الکترونیکی (مدار پیوند)
۴- المان حسگر
۵- بدنه حسگر
۶- لوله اندازه گیر جریان محدود
۷- خروجی هوا برای جریان هوای
محدود QM
8- ورودی برای جریان هوای
محدود QM

شکل ۳-۱۰ اندازه گیر جرم هوا لایه داغ HFM5 (مدار).

ساختار
اندازه‌گیر جرم هوا از نوع فیلم داغ HFM5 در یک لوله‌ اندازه‌گیری تعبیه شده است، که بسته به جرم هوای موردنیاز موتور قطرهای گوناگونی دارد (برای۳۷۰ تا ۹۷۰ کیلوگرم در ساعت). آن بعد از فیلتر هوا در لوله‌ مکشی نصب می‌شود. مدل‌هایی نیز که به صورت متعلقات روی فیلتر هوا نصب می‌شوند نیز وجود دارند.
مهم‌ترین جزء سیستم، المنت حسگر، که تحت جریان هوای لوله مکشی قرار می‌گیرد و یک قطعه الکترونیکی ارزیابی می‌باشند. اجزای المنت حسگر روی یک لایه زیرین نیمه هادی به وسیله بخار آب گذاشته می‌شوند و اجزای چیپ الکترونیکی روی یک لایه زیرین سرامیکی، به این طریق یک ساختمان بسیار کوچک ممکن می‌شود. هوا از طریق یک کانال کنارگذر از المنت حسگر عبور می‌کند. شکل کانال کنارگذار یا بای‌‌پس رفتار

حسگر را در جریان‌های برگشتی نیز تشخیص داده می‌شوند. اندازه‌گیر جرم هوا از نوع فیلم داغ از طریق اتصالات الکترونیکی به پردازنده وصل شده و مرتبط هستند.

نمودار ۳-۵ اندازه گیر جرم هوا لایه داغ (ولتاژ خروجی از عملکرد گذشتن جریان جرم محدود هوا).

۱- منحنی دما بدون المان حسگر
سرتاسر جریان هوا
۲- منحنی دما با المان حسگر
سرتاسر جریان هوا
۳- المان حسگر
۴- ناحیه گرم
۵- دیافراگم حسگر
۶- لوله سنجش با اندازه گیر جرم هوا
۷- جریان هوای ورودی
M1,M2- نقاط سنجش
T1,T2- مقدار دما در نقاط سنجش
M1 و M2
ΔT- اختلاف دما

شکل ۳-۱۱ لایه داغ اندازه گیر جرم هوا: قاعده سنجش.
طرز کار
اندازه‌گیر جرم هوا از نوع فیلم داغ، یک حسگر حرارتی است. آن براساس مفهوم زیر کار می‌کند:
روی المنت حسگر یک دیافراگم حسگر میکرومکانیکی از طریق مقاومت حرارتی در مرکز قرار گرفته گرم می‌شود. در بیرون این منطقه حرارتی دما در هر دو قسمت آن پایین می‌رود.
توزیع دما روی دیافراگم توسط دو مقاومت غیروابسته به دما دریافت می‌گردد که متقارن نسبت به مقاومت حرارتی در بالا دست و پایین دست دیافراگم قرار داده شده‌‌اند (نقاط اندازه‌گیر M1 و M2 ). بدون جریان هوا، جریان دما روی هر دو سمت یکسان است.
وقتی هوا روی المنت حسگر جریان می‌یابد. توزیع دما روی دیافراگم تغییر می‌کند. روی طرف مکشی جریان هوا، شیب مسیر دما بیشتر است که هوای جاری، این بخش را خنک می‌کند. روی سمت دیگر رو به موتور قرار گرفته است المنت حسگر ابتدا خنک می‌شود ولی بعد هوایی که توسط المنت حرارتی داغ شده است در ادامه المنت حسگر را گرم م

ی‌کند. تغییر توزیع دما (T) منجر به تفاوت دما بین نقاط اندازه‌گیری M1 و M2 می‌شود.
حرارت منتقل شده به هوا و به وسیله آن، جریان دما در المنت حسگر به جرم هوای عبوری بستگی دارد. تفاوت دمای مستقل از دمای مطلق هوای عبوری یک مقیاس برای مقدار جریان هوا است. تفاوت دما علاوه بر آن به جهت و مسیر، وابسته است طوری که اندازه‌گیر جرم هوا هم مقدار و جهت جریان هوا را می‌تواند دریافت کند.

به خاطر نازکی بسیار زیاد دیافراگم میکرومکانیکی، حسگر، پاسخ حرکتی بسیار بالایی دارد (کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه) این موضوع، به ویژه در جریان هوا با تغییرات شدید مهم است.
اختلاف مقاومت در نقاط اندازه‌گیری M1 و M2 توسط یک چیپ الکترونیکی نصب شده در حسگر (مدار هیبرید) به یک سیگنال ولتاژ آنالوگ مناسب برای پردازنده بین۰ تا ۵ ولت تبدیل می گردد. به کمک خط مشخصه‌ای که در پردازنده برنامه‌ریزی شده است، ولتاژ اندازه‌گیری شده به مقدار جریان هوا محاسبه و تبدیل می‌گردد (کیلوگرم در ساعت). ویژگی‌های خط مشخصه طوری در نظر گرفته شده که تشخیصی تعبیه شده در پردازنده، اشکالاتی مانند قطع شدن سیم را بتواند تشخیص دهد.

 

در HFM5 یک حسگر حرارتی برای اندازه‌گیری اضافی نیز می‌تواند تعبیه گردد. آن در یک محفظه از مواد مصنوعی قرار دارد برای تعیین مقدار هوا وجود آن ضروری نیست.