Marian Cieślik 21.05.2014

Studia: stacjonarne I stopnia Rok akad. 2013/2014

Specjalność: Samochody i silniki

Rok III / sem. 6

Grupa: 1a

LABORATORIUM

ELEKTRONIKI I ELEKTROTECHNIKI SAMOCHODOWEJ

Temat: Badanie czujników prędkości obrotowej. Czujnik reluktancyjny i hallotronowy.

1. Cel ćwiczenia.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z budową i zasadą działania czujników reluktancyjnych i hallotronowych stosowanych w silnikach spalinowych, oraz rejestracja przebiegów napięciowych generowanych przez te czujniki.

1. Wyniki badań.

   • Czujnik reluktancyjny – prędkość 1:

• Oscyloskop: 21 skoków napięcia => 18,8 ms

• Wykres: 21 skoków napięcia => (19,02 - 0,3) = 18,9 ms

  • Czujnik reluktancyjny – prędkość 2:

• Oscyloskop: 18 skoków napięcia => 9,5 ms

• Wykres: 18 skoków napięcia => (9,815 – 0,305) = 9,51 ms

  • Czujnik reluktancyjny – wykres poglądowy:

• Wahania napięcia otrzymywanego z czujnika wynoszą nawet do 1,4 V.

  • Czujnik Halla – prędkość 1:

• Oscyloskop: 1 obrót = 62,2 ms

• Wykres: 1 obrót = 84,83 – 22,48 = 62,35 ms

  • Czujnik Halla – prędkość 2:

• Oscyloskop: 1 obrót = 102 ms

• Wykres: 1 obrót = (152,98 – 51,36) = 101,62 ms

1. Obliczenia.

   • Czujnik reluktancyjny – prędkość 1:

     • Czas jednego impulsu:

$$t_{1} = \frac{18,8}{21} = 0,895\ ms$$

• Czas pełnego obrotu koła zębatego (liczba lębów = 118):

t_c = t₁ • 118 = 0, 895 • 118 = 105, 64 ms

• Prędkość kątowa:

$$\varpi = \frac{2\pi}{t_{c}} = \frac{2\pi}{105,64*10^{- 3}} = 59,48\ rad/s$$

• Prędkość obrotowa [obr/s]:

$$n = \frac{30 \bullet \varpi}{\pi} = \frac{30 \bullet 59,48}{\pi} \cong 568\ obr/min$$

• Czujnik reluktancyjny – prędkość 2:

  • Czas jednego impulsu:

$$t_{1} = \frac{9,5}{18} = 0,528\ ms$$

• Czas pełnego obrotu koła zębatego (liczba lębów = 118):

t_c = t₁ • 118 = 0, 528 • 118 = 62, 3 ms

• Prędkość kątowa:

$$\varpi = \frac{2\pi}{t_{c}} = \frac{2\pi}{62,3*10^{- 3}} = 100,85\ rad/s$$

• Prędkość obrotowa [obr/s]:

$$n = \frac{30 \bullet \varpi}{\pi} = \frac{30 \bullet 100,85}{\pi} \cong 963\ obr/min$$

• Czujnik Halla – prędkość 1:

  • Czas pełnego obrotu koła:

t_c = 62, 2 ms

• Prędkość kątowa:

$$\varpi = \frac{2\pi}{t_{c}} = \frac{2\pi}{62,2*10^{- 3}} = 101,01\ rad/s$$

• Prędkość obrotowa [obr/s]:

$$n = \frac{30 \bullet \varpi}{\pi} = \frac{30 \bullet 101,01}{\pi} \cong 964,6\ obr/min$$

• Czujnik Halla – prędkość 2:

  • Czas pełnego obrotu koła:

t_c = 102 ms

• Prędkość kątowa:

$$\varpi = \frac{2\pi}{t_{c}} = \frac{2\pi}{102*10^{- 3}} = 61,6\ rad/s$$

• Prędkość obrotowa [obr/s]:

$$n = \frac{30 \bullet \varpi}{\pi} = \frac{30 \bullet 61,6}{\pi} \cong 588,2\ obr/min$$

1. Wnioski:

   • Obecnie stosowane sterowniki silników spalinowych wymagają dostępu do informacji o np. prędkości obrotowej wału korbowego, położenia wałka rozrządu, itp. Dzięki temu sterowniki te mogą regulować parametry silnika w zależności jego prędkości obrotowej czy też obciążenia, co wpływa pozytywnie na emisje szkodliwych związków chemicznych w spalinach, osiągi silnika oraz ilość spalanego paliwa.

   • Regulowanymi przez sterownik silnika parametrami mogą być: kąt wyprzedzenia wtrysku, kąt wyprzedzenia zapłonu, ilość dawek wtryskiwanego paliwa, ciśnienie doładowania, itp.

   • Sygnał otrzymany z czujnika reluktancyjnego jest trudny w obróbce, ponieważ cechuje się dłuższą w czasie charakterystyką napięciową. Czujniki takie wykorzystywane są najczęściej do pomiaru prędkości obrotowej (w przypadku równego rozłożenia zębów na całym obwodzie koła impulsowego), ale stosowane są również dodatkowo do określenia położenia wału (wtedy na kole brakuje 2 zębów, a czujnik interpretuje sygnał do określenia pozycji).

   • Czujnik hallotronowy cechuje się ławtym w obróbce sygnałem napięciowym, skoki napięcia zależą od liczby zębów i są bardzo gwałtowne. Głównym zastosowaniem takich czujników jest określenie położenia np. wałka rozrządu czy też wału korbowego, w celu np. dokładnej regulacji kąta wyprzedzenia wtrysku.

   • Wartości otrzymane z wykresów są bardziej dokładne od tych otrzymanych z oscyloskopu, ponieważ pomiar czasu sygnału na oscyloskopie jest obliczany z wartości rozsunięcia spacjalnych linii, a w przypadku wykresu przebieg napięcia rejestrowany był co 1 ms, dzięki czemu możemy z taką dokładnością wyznaczyć czas impulsu.

   • Wartość napięcia uzyskiwanego z czujnika reluktancyjnego waha się około 1,5 V.