传感器与执行器
20页1、第五章 传感器与执行器一、 传感器概述 传感器的概念:指能感受规定的物理量,并按照一定规律转换成可用输出 信号的器件或装置。简单的说,传感器即使把非电量转换成电量的装置。汽车传感器的工作条件极为恶劣,因此,传感器能否精确可靠地工作 至关重要。在该领域中,理论研究及材料应用发展迅速,半导体和金属膜 技术研究及材料应用技术发展迅速,半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术 等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能 直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有 些敏感元件可以直接输入电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过 处理,以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电 路。比如后面要讲到的热线式空气流量计。传感器的种类比较多,像我们一般碰到的传感器一般有: 温度传感器(冷却水温度传感器 THW进气温度传感器THA; 流量传感器(空气流量传感器,燃油流量传感器) ; 进气压力传感器 MAP 节气门位置传感器 TPS 发动机转速传感器 车速传感器 SPD 曲轴位置传感器(点火正时
2、传感器;氧传感器 爆震传感器( KNK;传感器的特征参数也有很多, 且不同类型的传感器, 其特征参数的定义 和要求也各有差异。下面我们来介绍一些主要的、通用的静态特性参数指 标的定义。1、灵敏度概念:灵敏度是指温态时传感器输出量 y 与输入量 x 之比,或者是传感 器输出量 y 的增量与输入量 x 的增量之比。灵敏度用K表示为K=dy/dx,线性传感器的灵敏度为一常数,而非 线性的传感器的灵敏度是随输入量变化的。2、分辨率 概念:传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。由于分辨率要受到嘈声的限制,我们就用相当于 嘈声电平N若干 倍C的被测量表示分辨率,即 M=CN/K式中,M为最小检测量;C取 1-5。3、测量范围和量程 在允许的误差范围内,被测量的下限到上限之间的范围称为测量范围。 上限值与下限值之差称为量程。4、线性度(非线性误差;在规定的条件下, 传感器校准曲线与拟和直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比,称为线性度或非线性度误差。5、迟滞迟滞是指在相同的条件下,传感器的正行程特性与反行程特性的不一致 程度。6、重复性重复性是指在同一工作条件下,输入量按同一方向在
3、全测量范围内连续 变化多次所得特性曲线的不一致性。7、零漂和温漂零漂是指在无输入或输入为某一定值时, 每隔一段时间,其输入值偏离 原示值的最大偏差与满量程的百分比。温漂是指温度每升高1度,传感器输出值的最大偏差与满量程的百分 比。二、空气流量传感器为了形成符合要求的混合气,使空燃比达到最佳值,我们就必须对发动 机进气空气流量进行精确控制。下面我们来介绍一下几种常用的空气流量 传感器。1、风门式空气流量计这种空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间。作用:检测吸入空气量的多少,并把检测结果转换成电信号。组成:风门式空气流量计由两大部分组成,一是担任检测任务的风门部 分(看图2-4a),二是担任转换任务的电位计(看图 2-4b )。节气门与电位计之间的关系图由图2-4a可知,空气流量计的风门部分由测量叶片、缓冲叶片及壳体 组成。测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转。电位计部分主要 由电位计、回位弹簧、调整齿圈等组成。由节气门与电位计之间的关系图可知,风门式空气流量计是根据空气 流动产生的压力差将风门叶片推开的原理进行工作的。而电位计与风门叶 片是同轴的,所以当叶片偏转时,电位计滑臂必然
4、转动。由于转轴一端装有螺旋回位弹簧,当其弹力与吸入空气流量对测量叶片产生的推力平衡时, 风门叶片就会处于某一个稳定偏转位置,而电位计滑臂也处于镀膜电阻的 某一对应位置。如下图是叶片式空气流量计的检测图,蓄电池的电压经主继电器加到 空气流量计的VB端子上,Vc端子的电压加到电子控制器上,其值是由 VB 与Vc间的电阻、Vc与E2之间的电阻来决定的,当然 Vc端子的电阻稍稍 要低于VB端子的电压,且大致为一定值。VS端子的电压随动触点的移动而 变化。也就是说,风门叶片的开度大时,VS端子的电压升高;当开度减少基准电压THA搭铁油泵开关 传感器 电瓶电压 信号电压空气温度电压搭示。时,VS端子的电压下降。VS端子电压是理解空气流量计时的一个重要数据。 电子控制器根据Vc端子电压和VS端子电压之差与蓄电池 VB端子电压比来 求得进气量,见下式 Q=K(Vc-VS) /VB,式中Q为进气量,K为系数,Vc、 VS VB分别是Vc、VS VB的端子电压。叶片式空气流量计的检测1、燃油泵控制触点 2、电位器(可变电阻)3、固定电阻Q 热敏电阻(进气温度电 阻传感器)风门开度的大小与电压Vc VS与
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