Принципы работы и устройство датчика скорости

Как работают автомобильные спидометры?

Леонардо да Винчи в 1500 г. создал прототип механизма для измерения скорости конного экипажа. И только в 1901 году усовершенствованный аналог изобретения был установлен компанией Oldsmobile на автомобили. С тех пор устройство спидометра разительно изменилось. Рассмотрим принцип работы, почему врут механические и электрические спидометры, а также основные поломки.

Механические

По своему устройству аналоговые спидометры делятся на следующие виды:

• стрелочные. Скорость показывается перемещением стрелки по циферблату в форме полусферы;
• ленточные. Положение окрашенной ленты на горизонтально размеченной шкале показывает фактическую скорость автомобиля. Немного видоизмененный аналог такого измерителя вы могли видеть на ВАЗ 2101 и 2102;
• барабанные. Индикатор был нанесен на барабане, который вращался пропорционально изменению скорости.

Аналоговый спидометр

Механический спидометр стрелочного типа – единственный из аналоговых видов измерителей скорости, которые до сих пор устанавливаются на многие автомобили. Рассмотрим устройство аналогового спидометра, принцип работы которого основывается на явлении магнитной индукции. Составные компоненты:

• червячный узел, устанавливающийся в КПП. Шестерня вращается вместе с вторичным валом КПП, что позволяет рассчитать скорость вращения приводов, соответственно, и колес;
• тросиковый привод, который тянется от червячного узла к приборной панели;
• магнитный элемент;
• металлическая пластина, соединенная со стрелкой;
• пружина;
• шкала.

Сопутствующим элементом спидометра можно считать счетчик пройденного расстояния, который через червячную передачу соединен с тросиком. Устройство и способы смотки одометра мы рассматривали ранее, поэтому заострять внимание на этом не будем.

В полноприводных автомобилях скоростная часть спидометра может находиться в раздаточной коробке.

Принцип работы

Вращение вторичного вала МКПП через главную передачу связано с червяком и шестерней (червячная передача), которая крепится к тросу. Соответственно, вращение вторичного вала провоцирует движение троса, который оборачивается вокруг своей оси внутри кожуха. Трос, тянущийся от КПП к приборной панели, соединен с магнитом, который находится вблизи металлической пластины и соединен со стрелкой. С курса физики все мы знаем о влиянии магнитных полей на ферромагнетики. Вращаясь вокруг своей оси, магнит провоцирует отклонение металлической пластины, как бы утягивая ее за собой. Соответственно, чем выше скорость вращения магнита, тем быстрее будет крутиться металлическая часть, и тем больше будет подыматься стрелка автомобильного спидометра. Именно так работает механический спидометр.

Электронный спидометр

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

• оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
• безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Частота изменения выходного напряжения будет пропорциональна скорости вращения задающего диска. Именно частота импульсов напряжения позволяет ЭБУ высчитывать фактическую скорость автомобиля. Стоит заметить, что ранее главная функция датчика скорости – показывать скорость движения авто, стала теперь по большей мере сервисной. Датчик скорости используется системой питания двигателя в определенных режимах работы. Поэтому при поломке или некорректной работе электронного датчика мотор может глохнуть при смене передач, неустойчиво работать, терять тягу.

Почему спидометр врет

Любой автомобильный спидометр искажает показания. По большей мере связано это с калибровкой устройств, точно выполнить которую достаточно сложно. Также стоит учесть, что скорость измеряется по вращению лишь одной из оси главной передачи (редуктор, установленный в МКПП). А ведь при повороте колесо, находящееся на внутреннем радиусе, проходит меньшее расстояние, нежели внешнее колесо.

Но главную поправку в показания автомобильного спидометра вносит размерность колес. Чем больше диаметр колеса, тем большее расстояние автомобиль пройдет за один оборот приводного вала.

В среднем измерители врут на 5-10 км/час. Поскольку неточные показания могут стать причиной ДТП, производители автомобилей, калибруя электронные спидометры, перестраховываются. Измеритель скорости на новом автомобиле никогда не будет врать в большую сторону.

Поломки

К основным неисправностям относятся:

• разрушение шестеренок червячной передачи, которые часто изготавливаются из пластика;
• обламывание троса в месте зацепления со скоростной частью, вкручивающейся в КПП;
• окисление контактов датчика, обламывание проводов питания. Проверку питания можно осуществить своими руками при помощи мультиметра;
• неисправность электронной части, располагающейся в щитке приборов.

Предлагаем посмотреть видео процесса базовой диагностики в случае, если не работает спидометр.

Датчик скорости автомобиля

(2112-384301)

Датчик скорости автомобиля (ДСА) сконструирован по принципу эффекта Холла и выдает на контроллер частотно-импульсный сигнал. Частота сигнала прямопропорциональна скорости движения автомобиля. Контроллер использует этот сигнал для управления работой двигателя на холостом ходу и посредством регулятора холостого хода, управляет подачей воздуха в обход дроссельной заслонки. ДСА выдает примерно 6004 импульса на каждый километр пройденного автомобилем пути. По временному интервалу между импульсами контроллер определяет скорость движения автомобиля. Кроме того, данный сигнал может использоваться спидометром установленным на панели приборов.Внешний вид датчика скорости движения автомобиля показан на Фото-1.

ДСА устанавливается на коробке переключения передач (см. Фото-2) на механизме привода спидометра. Демонтаж его производят после (при выключенном зажигании) отключения контактного разъема и тросика привода спидометра (если он установлен) отвернув датчик с привода спидометра. Монтаж ДСА производят в обратной демонтажу последовательности. При неисправностях цепи соединения ДСА, контроллер заносит в ОЗУ код “24” и зажигает лампу “CHECK ENGINE”, таким образом, указывая о необходимости диагностики. Одним из ярковыраженных симптомов неисправности датчика скорости служит остановка работы двигателя на Х.Х. при движении автомобиля накатом. Однако не следует забывать, что аналогичная ситуация может произойти при временных неисправностях датчика массового расхода воздуха (ДМРВ), но лампа “CHECK ENGINE”, в этом случае, загорается не всегда. По этому признаку можно предварительно судить о том какой именно датчик вышел из строя.

Проверку работоспособности ДСА следует начинать с наличия заземления на контакте “3” и напряжения питания (+12В.) на контакте “1”. Проверку импульсного сигнала на контакте “2” следует проводить при вращении ведущих колес со скоростью не менее 5км/час. Производить измерения я рекомендую цифровым мультиметром или осциллографом. Для проверки “1” и “3” контактов ДСА допускается применение прозвонки.

К типичным симптомам неисправности датчика скорости или его эл.цепи можно отнести остановку двигателя при переключении передачии вдвижении накатом,ошибки показаний спидометра.

Чаще всего выход из строя ДСА связан с работой тросика спидометра. Если данный тросик имеет на своей поверхности какие-либо заусенцы, разрывы или просто затруднено его вращение в защитной оплетке, это может привести к выходу из строя датчика скорости (см. Фото 3 и 4). Кроме того, часто из-за этой причины датчик скорости выходит из строя именно на высокой скорости движения. На Фото-3 металлический стержень, который передавал вращение, расплавил пластмассу и, как это видно на фото, просто вывалился. С другой стороны, тросик спидометра просто разбил свое посадочное место и соответственно перестал в нем фиксироваться, что и привело к отказу нормальной работы спидомера (см. Фото-4). Так как эл.цепь датчика не пострадала, лампа “CHECK ENGINE” не зажигалась из-за отсутствия зафиксированных ошибок данной цепи. В данном случае проблема была решена простой заменой тросика спидометра и датчика скорости на новые. Для исключения подобной ситуации, пока тросик спидометра исправен, его следует смазать моторным маслом.

На Фото-5, 6 и 7 показан еще один вариант датчика скорости (301.3843).

Данный датчик имеет металлический хвостовик, который менее подвержен износу. Если вас не пугает замена разъема, лучше неисправный ДСА заменить именно на такой.

Обслуживание, проверка и ремонт датчика скорости ВАЗ 2110

Штатный датчик скорости автомобиля ВАЗ 2110 находится на КПП автомобиля.

Предназначение и принцип действия датчик скорости

Функционал такого устройства, как датчик скорости ВАЗ 2110, базируется на применении т. н. эффекта Холла, т. е. с прибора на ЭБУ автомобиля транслируется поток импульсов, частота которых находится в прямой пропорции с величиной скорости транспортного средства. Электронный центр авто, анализируя поступающие данные, подбирает необходимую частоту холостого хода и подает сигнал на прибор, регулирующий частоту холостых оборотов двигателя, который оптимизирует состав воздушно-капельной смеси, поступающей в камеру сгорания, минуя заслонку дросселя транспортного средства.

За время прохождения расстояния длиной в один километр датчик скорости, фото которого можно увидеть на нашем портале, транслирует на ЭБУ свыше 6 тысяч импульсов. Исходя из параметров временного анализа межимпульсных сигналов, бортовой компьютер транслирует данные на приборную панель, тем самым определяя показания спидометра.

Есть еще одна полезная функция датчика скорости ВАЗ 2110, схема которого представлена на нашем ресурсе. Это экономичность в расходе горючего. Устройство сигнализирует контролеру, что автомобиль передвигается со скоростью 100 км/ч. Датчик заслонки дросселя транслирует сигнал на контроллер о прекращении надавливания водителем педали акселератора. Контроллер принимает импульс, означающий режим торможения силовой установкой и отключает топливную систему.

Как проверить датчик скорости на функционал

Симптоматика дефектов данного прибора состоит в следующем:

• приостановление эксплуатации мотора при поступательном перемещении в холостом режиме рабочего хода и представляемые при этом некорректные значения спидометра;
• при обнаружении дефектов в электроцепи датчика скорости, цена которого достаточно приемлема, высвечивается световой транспарант «CHECK» с параллельной фиксацией в ОЗУ кода ошибки «24».

Важно: такая запись возможна и при дефектах в эксплуатации ДМРВ, но, т. к. транспарант «CHECK» в этом варианте непостоянно высвечивается, то возможно, эта разница, косвенно укажет, какой прибор дал сбой в эксплуатации.

Причины сбоя в эксплуатации датчика скорости

Отсутствие показаний спидометра вовсе не означает выход из строя данного устройства. Хотя, чтобы купить датчик скорости на «десятку», достаточно потратить небольшую сумму, однако будет весьма обидно, что факт замены датчика скорости не даст необходимого эффекта. А причины могут быть следующие:

1. Наличие грязе-пылевых и масляных подтеков на датчике скорости, видео по замене которого можно найти в интернете. Они образуются на корпусе изделия во время эксплуатации автомобиля. Для профилактики изделия в этом случае нужно просто почистить данное устройство.
2. Неустойчивый контакт разъема изделия и обрыв проводки.
3. Иногда дефект бывает чисто механического характера, который заключается в банальных дефектах троса приборного указателя скорости – спидометра.

Здесь возможны следующие варианты:

1. Усложненное неравномерное движение троса в оплетке, которое вызывается дефектами троса – заусеницами или разрывами металлических жил троса. Они могут существенно повлиять на функционал привода датчика.
2. Увеличенные обороты троса.

Проверка прибора на исправность:

1. Вывешиваем на домкрат переднее колесо транспортного средства.
2. Разъединяем проводной контакт от изделия и подсоединяем к нему мультиметр цифрового типа или аналогичный прибор
3. Делая вращательные движения вывешенным колесом с небольшой скоростью, замеряем сигнал импульсного потока с разъема. Тест на функционал начинается с проверки на заземление и на питание электрической цепи.
4. Снимаем прибор с посадочного места.
5. Подсоединяем прибор для измерения напряжения к выводным контактам.
6. Поворачивая привод датчика скорости, измеряем его разность потенциалов.
7. На выходе должны получаться данные, при которых при увеличении скорости ротора увеличивается частота и напряжение выходной мощности.

Функционал прибора считается удовлетворительным, если при диагностике он показывает параметры частоты и напряжения на выходном контакте. Иначе замены датчика скорости ВАЗовской «десятки» не избежать.

Распиновка датчика скорости

Если разбираться с подключением датчика скорости, то следует знать, что данные устройства различаются по степени подсоединения. Существует следующая распиновка датчика скорости ВАЗ 2110, которой следует придерживаться. При этом очень важно изучить принципиальную схему датчика скорости, которая прилагается к данной статье.

Заводской датчик скорости автомобилей ВАЗ 2110 изготавливается с некоторыми различиями по подсоединениям к колодочному разъёму. Разъём в виде квадрата используется в комплексах электроники фирмы Bosh. Разъём в виде круга используется в электронных системах типа Январь 4 и GM.

При подключении датчика скорости следует выбирать приборы с такой оцифровкой контактной группы, как «-», «А», «+» (внутреннее обозначение на колодочных контактах) вместо цифровых обозначений типа «1», «2», «3». Кроме того, предпочтение необходимо отдавать устройствам со штоком металлического типа, т. к. штоки из пластмассы весьма недолговечны.

Решив купить датчик скорости на ВАЗ 2110, следует проверить шток прибора вращательными движениями и его люфты, которые должны быть сведены к минимуму, а также наличие такой детали, как прокладочная шайба на штоке изделия.

Замена датчика скорости «десятки»

Такая операция, как замена датчика скорости ВАЗ 2110, проводится по следующему плану:

1. Определяем местонахождение прибора, который расположен в пространстве между приводом спидометра и валом этого прибора, представляющий гибкий провод.
2. При отключенной системе зажигания, или при обесточенной АКБ снимаем разъем контактов, приводя зажимы пружин в сжатое состояние.
3. Демонтируем зажимы пружин, для чего снимаем крепеж с помощью гаечного ключа на «22» и рассоединяем контакты.
4. Совмещаем привод датчика скорости со штоком нового устройства.
5. Устанавливаем крепеж и подключаем в колодочный разъем.

При проблемах демонтажа сломанного штока покупаем новую деталь, следует выбрать запчасть с тем же количеством зубов на шестерне. При монтаже изделия необходимо смазать кольцо-уплотнитель из резины машинной смазкой.

Важно: при снятии неисправного изделия существует возможность дефекта штока прибора, лучше провести демонтаж привода спидометра. С этой целью снимаем привод с помощью гаечного ключа на «10» и аккуратно достаем его из корпусной части МКПП. Внимательно проводите демонтаж, случайно не упустите шток в картер коробки передач.