בעשורים האחרונים הוחלפו מדי מהירות מכאניים לרכב במערכות אלקטרוניות למדידת מהירות, שבהן חיישני מהירות ממלאים תפקיד חשוב.הכל על חיישני מהירות מודרניים, סוגיהם, העיצוב והתפעול שלהם, כמו גם הבחירה וההחלפה הנכונה שלהם - קראו במאמר זה.
מהו חיישן מהירות
חיישן מהירות (חיישן מהירות רכב, DSA) הוא מרכיב רגיש של מערכת מדידת מהירות הרכב האלקטרונית;חיישן מגע או ללא מגע המודד את מהירות הזווית של הציר בתיבת ההילוכים או בתיבת ציר ההינע ומעביר את תוצאות המדידה לבקר המהירות או מד המהירות של הרכב.
שימו לב: המאמר דן רק ב-DSA למדידת מהירות של מכונית.על חיישני מהירות גלגל הפועלים כחלק ממערכות בטיחות אקטיביות (ABS ואחרות), המתוארות במאמרים אחרים באתר שלנו.
חיישני מהירות יכולים להיות חלק ממערכות שונות של רכב מודרני:
● מד מהירות - למדידת וציון מהירות התנועה הנוכחית והמרחק שעבר (באמצעות מד מרחק);
● מערכות הזרקה, הצתה ושאר מנוע - לתיקון מצבי הפעולה של יחידת הכוח, בהתאם למהירות המכונית ושינוייה (בזמן האצה ובלימה);
● מערכות אבטחה ואזעקה אקטיביות – לתיקון מהירות ומסלול המכונית במצבים שונים, התרעה על מצבים שעלולים להיות מסוכנים וכו';
● בחלק מהמכוניות - מערכות הגה כוח ונוחות.
ה-DSA, כמו כונן הכבל המסורתי של מד המהירות, מותקן על תיבת ההילוכים, תיבת ההעברה או תיבת ציר ההינע, ועוקב אחר המהירות הזוויתית של הציר המשני או האמצעי.המידע המתקבל מהחיישן בצורה של אותות חשמליים נשלח לבקר המהירות או ישירות למד המהירות.המאפיינים של האותות המופקים ושיטות החיבור/שילוב של חיישנים עם האלקטרוניקה של הרכב תלויים בסוגיהם, בעיצובם ובעקרון הפעולה שלהם.יש לתאר זאת ביתר פירוט.
פונקציונליות, סוגים, עיצוב ועיקרון הפעולה של חיישני מהירות
חיישני מהירות, ללא קשר לסוג ולעיצוב, מייצרים אותות שניתן לשלוח ישירות למד המהירות או לבקר המנוע וליחידות הבקרה האלקטרוניות הנלוות.במקרה הראשון, החיישן משמש רק כדי לקבוע חזותית את מהירות הרכב.במקרה השני, הנתונים משמשים את האלקטרוניקה של הרכב לשליטה במנוע ובמערכות אחרות, והאות למד המהירות מוזן מהבקר.על כלי רכב מודרניים, שיטת החיבור השנייה משמשת יותר ויותר.
מדידת מהירות עם DSA היא די פשוטה.החיישן מייצר אות דופק (בדרך כלל בצורת מלבני), שבו קצב החזרה של הדופק תלוי במהירות הסיבוב של הציר ובהתאם, במהירות המכונית.רוב החיישנים המודרניים מפיקים בין 2000 ל-25000 פולסים לק"מ, אבל התקן הנפוץ ביותר הוא 6000 פולסים לק"מ (לחיישני מגע - 6 פולסים לכל סיבוב של הרוטור שלהם).לפיכך, מדידת המהירות מצטמצמת לחישוב על ידי הבקר של קצב החזרות של פולסים המגיעים מה-DSA ליחידת זמן, והתרגום של ערך זה לקמ"ש מובן לנו.
חיישני מהירות מחולקים לשתי קבוצות גדולות:
● מונע ישירות על ידי הפיר, או מגע;
● ללא מגע.
התקנת חיישן מהירות מגע בתיבת ההילוכים
הקבוצה הראשונה כוללת חיישנים שאליהם מועבר מומנט מציר תיבת ההילוכים, מסרן או מטען העברה באמצעות גלגל שיניים וכבל פלדה גמיש (או ציר קשיח קצר).החיישן מספק מכשיר הקורא את הסיבוב הזוויתי של הציר וממיר אותו לדחפים חשמליים.חיישנים מסוג זה נמצאים בשימוש נרחב, שכן ניתן להתקין אותם במקום הנעה של מד מהירות מכני (המאפשר לשדרג רכבים ישנים ללא עלות נוספת) והם אמינים ביותר.
חוגת מאסטר חיישן מהירות ללא מגע
הקבוצה השנייה כוללת חיישנים שאין להם מגע ישיר עם הציר המסתובב.כדי למדוד את המהירות של חיישנים כאלה, מכשיר עזר מותקן על הפיר - דיסק אב או רוטור.מכשירים ללא מגע הופכים פופולריים יותר ויותר, הם מותקנים בדגמים נוכחיים רבים של מכוניות מקומיות.
כל החיישנים פועלים על פי עקרונות פיזיקליים שונים.בהתקני מגע משתמשים לרוב באפקט הול ובאפקט המגנטוריסטי (MRE), כמו גם במצמדים אופטיים (זוגות אופטואלקטרוניים).בליבה של חיישנים ללא מגע, אפקט הול נמצא בשימוש הנרחב ביותר, ולעתים רחוקות יותר MRE.העיצוב ועקרון הפעולה של כל סוג של חיישן מתוארים להלן.
חיישני מגע המבוססים על אפקט הול
חיישנים מסוג זה מבוססים על אפקט הול: אם מוליך שטוח, דרך שני צדדים מנוגדים שמועבר זרם ישר, מוצב בשדה מגנטי, אזי נוצר מתח חשמלי בצדדים המנוגדים האחרים שלו.בלב ה-DSA נמצא שבב Hall, שבו כבר משולבים רקיק (בדרך כלל מפרמלוי) ומעגל מגבר.בחיישנים, המיקרו-מעגל והמגנט נשארים נייחים, והשינוי בשדה המגנטי מתבצע עקב "וילון" מסתובב - טבעת עם חריצים.הטבעת מחוברת לכבל הנעה או לפיר, שממנו היא מקבלת סיבוב.אות המוצא מה-DSA נשלח למד המהירות או הבקר דרך מחבר רגיל, שדרכו מסופק כוח לשבב הול.
חיישנים ללא מגע המבוססים על אפקט הול
DSA ללא מגע מבוסס על אותו אפקט, אך אין בו חלקים נעים - במקום זאת, רוטור או דיסק דופק עם קטעים ממוגנטים ממוקם על פיר היחידה (תיבת הילוכים, תיבת ציר).קיים פער קטן בין החלק הרגיש של החיישן (עם שבב Hall) לבין הרוטור, כאשר הרוטור מסתובב, נוצר אות פולס במעגל המיקרו, הנשלח לבקר דרך מחבר רגיל.
תוכנית הפעולה של חיישן מהירות ללא מגע
חיישני מגע המבוססים על האפקט המגנטוריסטי
עיצוב חיישן מהירות עם אלמנט מגנטוריסטי
סוג זה של DSA מבוסס על האפקט המגנטוריסטי - התכונה של חומרים מסוימים לשנות את ההתנגדות החשמלית שלהם כשהם מונחים בשדה מגנטי.חיישנים כאלה דומים לחיישני הול, אך הם משתמשים בשבבים עם אלמנט מגנטוריסיסטטיבי (MRE) המבוסס על חומרים מוליכים למחצה.לרוב, לחיישנים אלה יש הנעה ישירה, השינוי בשדה המגנטי מתבצע על ידי סיבוב מגנט רב-קוטבי הטבעת, האות שנוצר מסופק לבקר דרך מחבר רגיל (דרכו אספקת החשמל של המיקרו-מעגל עם MRE מסופק).
חיישני מגע אופטו-אלקטרוניים
DSAs אלה הם הפשוטים ביותר בעיצוב, אך הם פחות רגישים ואינרטיים יותר מאלה שתוארו לעיל.החיישן מבוסס על מצמד אופטו - LED ופוטוטרנזיסטור, שביניהם יש דיסק עם חריצים המחוברים לציר ההינע.כאשר הדיסק מסתובב, שטף האור בין ה-LED והפוטו-טרנזיסטור מופרע מעת לעת, פסיקות אלו מוגברות ונשלחות לבקר בצורה של אות דופק.
עיצוב חיישני מהירות אופטו-אלקטרוניים
כיצד לבחור ולהחליף את חיישן המהירות הנכון
חיישן מהירות פגום ברכב מודרני יכול להוות מקור לבעיות שונות - מאובדן נתונים על מהירות התנועה ומרחק הנסיעה (מד המהירות ומד המרחק מפסיקים לפעול), ועד לשיבוש יחידת הכוח (סרק לא יציב, צריכת דלק מוגברת, אובדן כוח), הגה כוח ומערכות אבטחה.לכן, אם ה-DSA מתקלקל, יש להחליפו בהקדם האפשרי.
להחלפה, עליך לקחת רק את החיישן שהיה על המכונית קודם לכן, או להשתמש במכשירים מבין אלו המומלצים על ידי יצרנית הרכב.במקרים מסוימים, ניתן לבחור DSA "לא מקורי", אך לרוב זה בלתי אפשרי - החיישן או לא נופל למקומו, או נותן קריאות שגויות במהלך ההתקנה.לכן, יש לפנות לניסויים בבחירת DSA רק במקרים קיצוניים.
החלפת החיישן מתבצעת בהתאם להוראות לרכב המסוים הזה (או תיבת הילוכים, סרן או תיבת העברה).ל-DSAs עם הנעה ישירה יש בדרך כלל הברגה סוהר ומשושה (אך לא תמיד - לחלק מהמוצרים יש טבעת עם גלי רוחבי), כך שהחלפתם מסתכמת בהוצאת המכשיר הישן והברגה של אחד חדש.חיישנים ללא מגע מחוברים בדרך כלל עם בורג אחד או שניים (בורג) מושחל דרך חור באוגן.בכל המקרים יש לבצע את כל העבודה כשהטרמינל מוסר מהסוללה, לפני פירוק החיישן יש צורך לנתק את המחבר החשמלי ולפני התקנת חדש יש לנקות את מקום התקנתו.
קשה יותר להחליף את הרוטור של חיישנים ללא מגע - לשם כך יש צורך לפרק חלקית את היחידה (קופסה, גשר), ולאחר מכן לבצע עבודות תיקון בהתאם להוראות.
עם בחירה והחלפה נכונה של חיישן המהירות, מד המהירות ומערכות הרכב השונות (כולל המנוע) מתחילות לפעול מיד.בעתיד, DSA תבטיח הפעלה בטוחה ונוחה של הרכב.
זמן פרסום: יולי-12-2023