18911 Obraz2

Czujniki przyspieszenia i drgań Piezoelektryczne czujniki przyspieszenia

73

chipie i bardzo ciasno z nim upakowany. Możliwe są układy regulacji położenia z elektrostatycznym cofaniem.

Układ obróbki sygnału przeprowadza też kompensację błędów czujnika oraz samo-diagnostykę podczas fazy rozruchu. Podczas samodiagnozy siły elektrostatyczne wychylają strukturę grzebieniową i symulują przebieg przyspieszenia w pojeździe. Mikromechaniczne czujniki dwu funkcyjne (rys. 4) spotyka się np. w układzie stabilizacji toru jazdy ESP Składają się one w zasadzie z dwu oddzielnych przetworników mikrome-chanicznych: kąta obrotu i przyspieszenia liniowego scalonych w jednej obudowie. W ten sposób zmniejsza się liczbę komponentów i przewodów oraz miejsce zajmowane w samochodzie, jak również liczbę zamocowań.

ne piezoelemnty reagują własną masą na działanie przyspieszenia tak bardzo, że dają mierzalny sygnał dynamiczny (ale nie stało-napięciowy) o typowej częstotliwości granicznej 10 Hz.

Zasada działania czujnika może być odwrócona. Dzięki zastosowaniu dodatkowej elektrody symulacyjnej czujnik można łatwo diagnozować, np. w ramach pokładowego systemu diagnostyki (On-Board Diagnose - OBD). Zależnie od położenia montażowego może być zmieniony kierunek pomiarowy. Stosuje

Piezoelektryczne czujniki przyspieszenia

Zastosowanie

Bimorficzne elementy zginane lub dwuwarstwowe elementy piezoceramiczne nadają się do zastosowania w układach bezpieczeństwa pojazdów jako czujniki przyspieszenia aktywujące napinacze pasów, poduszki gazowe i pałąki ochronne.

Budowa i działanie

Jądrem czujnika przyspieszenia jest zginany element piezoelektryczny („belka zginana”). Składa się on z dwu sklejonych, przeciwnie spolaryzowanych warstw piezoelektrycznych („zginane elementy bimorficzne”). Oddziaływanie przyspieszenia objawia się zginaniem „belki”, której jedna warstwa jest rozciągana, a druga ściskana.

Na zewnętrznych, metalizowanych powierzchniach zamocowane są elektrody, którymi pobierane jest napięcie elektryczne - rezultat zginania. Element pomiarowy przetwornika - czasem chroniony mechanicznie żelem, jest upakowany we wspólnej, hermetycznej obudowie razem z modułem wzmacniacza sygnału.

Czujnik przyspieszenia zawiera układ hybrydowy do obróbki sygnału, który składa się z przetwornika impcdancji, filtru i wzmacniacza. Zapewnia on pożądaną czułość i zakres częstotliwości. Filtr nie przepuszcza części sygnału o dużej częstotliwości. Zgina

Zginany element piezoelektrycznego czujnika przyspieszenia

>

<

Z)

Rysunek 1

a - w spoczynku b - pod działaniem przyspieszenia a 1 - piezoceramiczny, bimorficzny element zginany U_A- napięcie pomiarowe

Piezoelektryczny czujnik przyspieszenia (widok dwufunkcyjnego przetwornika do montażu pionowego)

1

>-

r--

05

N-

o

LU

<

Z>

Rysunek 2

1 - elementy zginane do pomiaru przyspieszeń w dwu prostopadłych kierunkach