Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик вибрации двигателя для чего

Датчик вибрации двигателя для чего

Пьезоэффект. На пластину кварца (возможен и др. материал) давит подпружиненный грузик, деформируя его. При этом на других его поверхностях появляется разность электрических зарядов, пропорциональная силе деформации.
На эти поверхности напылением нанесены электроды и получается конденсатор. В результате датчик представляет из себя источник тока с очень большим выходным сопротивлением и довольно серьезной шунтирующей емкостью. Что и надо учитывать при попытках чего-то на нем померять, тестер тут не прокатит.

Чувствительность датчика зависит от массы грузика, и с ее ростом также растет, но за счет снижения полосы частот, в которых датчик способен работать.

При колебаниях датчика, грузик создает знакопеременные силы давления на пластину кристалла, вызывая изменение заряда на его электродах. Далее по правилам этот сигнал нужно подавать на усилитель заряда (интегратор), на выходе которого имеем напряжение, пропорциональное скорости изменения заряда на контактах датчика. Вот это напряжение уже можно использовать, скажем, подавая на пиковый детектор перегрузок или еще как.

Кстати, именно так всю боевую электронику проверяют на перегрузки. Блок закрепляется на вибростенде (что-то типа звукового динамика с металлической плитой вместо диффузора, весом в пару тонн и усилителем мощности на десятки и сотни кВт). На контролируемый блок крепят примерно такие же измерительные датчики. Затем динамик расскачивают, подавая на усилитель мощности синусоидальные и шумоподобные сигналы нужной амплитуды, добиваясь нужной величины перегрузки. ну и гоняют по программе.

Всем спасибо. Идею понял. А как считаете, если я воспользуюсь для определения детонации обработкой данных широкополосного датчика вибрации?

Проблема в согласовании полос частот датчика и замеряемых колебаний. Для разных частот разные датчики. Датчик детонации вроде работает в диапазоне выше 1. 2 кгц. Если колебания низкие, то нужен низкочастотный датчик. Ну и городить схему согласования датчика с нужным узлом. В яндексе набираешь «усилитель заряда» и выкапываешь необходимую для его расчета информацию. Ну а каким образом ты будешь интерпретировать сигнал, то это уже твои проблемы. Если не ошибаюсь, напряжение на выходе усилителя заряда (интегратора) пропорционально скорости колебания точки, но не уверен в этом, многое уже по расчетам перегрузок забылось. Имея значение скорости можешь уже получить амплитуду колебаний интегрируя скорость по времени. Главное, иметь датчик с малым разбросом параметров, то бишь измерительный. Имхуется, что автомобильный датчик детонации не из этого разряда приборов, он скорее информационный, чем измерительный.

Проблема в согласовании полос частот датчика и замеряемых колебаний. Для разных частот разные датчики. Датчик детонации вроде работает в диапазоне выше 1. 2 кгц. Если колебания низкие, то нужен низкочастотный датчик. Ну и городить схему согласования датчика с нужным узлом. В яндексе набираешь «усилитель заряда» и выкапываешь необходимую для его расчета информацию.

Просто датчик вибрации все равно нужен. А фильтрацию полосы буду делать путем цифровой обработки сигнала. Опять же спектр все равно будет считаться. Из него можно дернуть нужные гармоники. Вот и думаю сэкономить.

Просто датчик вибрации все равно нужен. А фильтрацию полосы буду делать путем цифровой обработки сигнала. Опять же спектр все равно будет считаться. Из него можно дернуть нужные гармоники. Вот и думаю сэкономить.

Было б че фильтровать. Вполне возможно, что нужный тебе спектр частот вибраций этот датчик просто не «увидит». Че та смутно припоминаю, что необходима коррекция по температуре.

и нафига тако конструкции дптчик туда всунули? обычный угольный микрофон не хуже бы сработал.
Нормальный и простой датчик. При появлении ОУ на ПТ легко запихивается в мелкий корпус. При падениях вроде не бьется. По крайней мере, изделие, на котором он стоял рассыпалось от перегрузок, а ему пофиг.

Было б че фильтровать. Вполне возможно, что нужный тебе спектр частот вибраций этот датчик просто не «увидит». Че та смутно припоминаю, что необходима коррекция по температуре.

А температура то тут при чем?

А температура то тут при чем?

Параметры кварца вроде «гуляют» при изменении температуры, значит будет гулять и чувствительность самого датчика (надо смотреть по документации). Хорошие кварцевые генераторы вообще-то размещают в термостатах с автоматическим поддержанием температуры, а в них примерно тот же эффект, только обратный и на резонансной частоте. Даже есть кварцевые датчики температуры, использующие чувствительность кварца к изменению температуры пластины.
Диапазон температур движка довольно нехилый, от -30 град.С до + 100 град.С. Считай температура кварцевой пластины датчика будет «гулять» в довольно широких пределах, можешь прикинуть погрешность преобразования. Хотя точности может тебе хватит и без термокомпенсации.

А каков алгоритм выявления детонационных колебаний? Каков спектр частот у детонации и чем отличается от спектра простых резонансных колебаний стенок цилиндра, связанных с обычных горением топлива в цилиндрах?
У микаса, если не ошибаюсь, проверка наличия детонации начинается в районе 3000 оборотов. Проверяется сей факт просто, с отключенным датчиком детонации до 3000 ошибок не выскакивает, в районе 3000 появляется ошибка (код не помню).
Почему ниже 3000 микас не контролирует наличие детонации?

Микас — не знаю. А вобще колебания двигателя, возникающие при нормальной работе лежат в пределах пятикратной чстоы вращения. При некотором загрублении можно считать даже в пределах двухкратной. Любые колебания на более высоких частотах — признак той или иной неисправности. Как я понимаю, частотный диапозон детонации зависит от диаметра цилиндра. В нашем случае (100 мм) жто 1 — 5 КГц.
И еще — микас не прав. В случае внедорожника двигатель часто нагружается на малых оборотах. Мы часто ездим «в натяг» и вполне можем хватать детонацию и на 1000 об./мин.

Читать еще:  Bmw м50 двигатель сколько

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Модуль датчика удара или вибрации в сигнализацию авто

В Интернете можно найти множество самодельных и фирменных конструкций датчиков удара или вибрации для автомобильных охранных сигнализаций, а также сигнализаторов обнаружения разбития дверей / окон и любых других объектов. Но основа у всех чаще всего одинакова — пьезодетектор стука (реже ставят индукционный датчик).

Устройство датчика от сигнализации

Для основы сигнализации можно взять готовое устройство, которое называется на Алиэкспрессе «Модуль датчика вибрации автомобиля / мотоцикла».

Вот основные технические параметры этого устройства:

  • Номинальное напряжение: 12 В постоянного тока
  • Рабочее напряжение: 5-15 В постоянного тока
  • Ток покоя: 6 мА
  • Выходной ток: 100 мА (максимальный ток нагрузки).

Цветовой код провода: белый, синий или зеленый — выход сигнала (односекундный понижающий сигнал в активном состоянии), черный — земля, красный — плюс источника питания.

Далее можете увидеть внешний вид и внутреннюю часть устройства, после снятия крышки.

Основными компонентами печатной платы выступают пьезоэлектрический элемент и 8-контактный чип. Пьезоэлектрики легко доступны, поэтому во многих проектах они служат дешевыми шумоуловителями. Здесь пьезик используется как датчик удара / вибрации, а дополнительная пружина с небольшой массой на подвесном конце делает его более чувствительным. Чёрный 8-контактный чип представляет собой операционный усилитель (LM358), который обрабатывает выходные сигналы, поступающие от пьезоэлектрического датчика, для получения сигнала управления выхода. Встроенный потенциометр нужен для установки чувствительности обнаружения стука. Вот его схема. Значения большинства компонентов здесь не помечены — это намеренно из-за определенных ограничений.

Первоначально тестировался модуль с входами питания 5 В и 12 В, и он работал как и положено. В случае удара или вибрации его выходной сигнал изменяется с высокого на низкий примерно на одну секунду, что также отображается красным светодиодом. Скорее всего выходное напряжение не находится на «фиксированном» уровне — оно всего на несколько вольт ниже фактического уровня Vcc — это вполне естественно, потому что практически нет встроенного стабилизатора напряжения или чего-либо подобного, чтобы обеспечить стабильное напряжение на микросхеме операционного усилителя. А это приведет к серьезным проблемам при использовании интерфейса с микроконтроллером — будьте осторожны при подключении к МК.

Как показала практика, потенциометр управления чувствительностью не имеет смысла, поскольку устройство может улавливать удары / вибрацию только тогда, когда ручка потенциометра находится на максимальном перемещении, хотя это и не большая проблема.

Автомобильные датчики удара, предназначенные для обнаружения вибраций, вызванных движением транспортного средства, защищают стекла и колеса вашего авто. Активные действия злоумышленников вызывают прохождение ударных волн через металлическую конструкцию автомобиля. Поднятие авто домкратом и откручивание колесных гаек также может вызвать вибрации. Датчик удара автомобиля посылает сигнал на подключенную охранную сигнализацию, когда происходит какое-либо подобное событие.

Настройка датчика для микроконтроллеров

Предлагаемая схема подключения чуть изменена. Теперь датчик удара готов к работе с любым микроконтроллером (например под Ардуино) — независимо от того как он запитан.

Просто подключитесь к микроконтроллеру или к таймеру 555 — всё будет работать и запускать исполнительное устройство. Здесь BC847B (код SMD 1FW) — это транзистор общего назначения для коммутации и усилителей. Этот NPN-транзистор имеет максимальное напряжение коллектор-эмиттер 45 В и ток коллектора 100 мА.

Вот еще одна простая идея: добавим активный пьезо-зуммер между контактами vcc и out 3-контактного разъема, поэтому в активном состоянии будет визуальное и звуковое предупреждение об ударе / вибрации продолжительностью в одну секунду.

Возможно, вы захотите разместить электромагнитное реле для управления мощной нагрузкой, например, ревуном авто, но тогда понадобится реле слаботочного типа.

Выходной каскад автомобильного датчика ударов может использоваться для взаимодействия с различными электронными схемами. Его внутренний транзистор выключен в состоянии ожидания. Но когда пьезоэлектрический элемент обнаруживает удар или вибрацию, небольшое напряжение обрабатывается операционным усилителем, и транзистор включается, обнуляя конечный выход на 3-проводном разъеме.

Эти маленькие автомобильные датчики удара очень дешевы и их можно найти на eBay, Aliexpress, Banggood и многих других сайтах по электронике.

Самодельный датчик удара или вибрации

И раз уж мы заговорили про схемотехнику датчиков — вот пример такого самодельного устройства:

Достаточно чуть к нему прикоснуться или ударить, как стрелка микроамперметра подпрыгнет вверх. Последовательно с микроамперметром следует поставить подстроечный резистор, чтобы регулировать его чувствительность. В схеме используется одинарный операционный усилитель LM358, можно использовать и его аналоги, например, TL071.

Минимальное напряжение питания зависит от выбора операционного усилителя, если применить LM358, то минимальное напряжение питания будет 3 вольта, если взять TL072 – то схема будет работать минимум от 7 вольт. Не следует повышать напряжение питания более 16 В.

Низкоомный резистор R4 на схеме задаёт чувствительность. Чем меньше его сопротивление, тем более чуткой становится схема даже к мелким ударам. Не следует понижать его сопротивление ниже 0,33 ома, чувствительности схемы и так хватает. Вместо стрелочника можно поставить светодиод, тогда он будет мигать во время ударов.

Разработка аппаратуры измерения датчиков вибрации

Рубрика: Технические науки

Читать еще:  Двигатель u112g63 схема подключения

Дата публикации: 03.06.2016 2016-06-03

Статья просмотрена: 551 раз

Библиографическое описание:

Харитонов, С. О. Разработка аппаратуры измерения датчиков вибрации / С. О. Харитонов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 11 (115). — С. 525-529. — URL: https://moluch.ru/archive/115/31243/ (дата обращения: 29.08.2021).

Датчики, сигнал которых пропорционален виброускорению, являются основным средством измерения характеристик вибрации и составляют одну из самых многочисленных групп датчиков. Выходной величиной датчиков вибрации может быть либо заряд, либо напряжение. Чтобы измерить выходной сигнал с датчика вибрации, можно воспользоваться специальными средствами измерения, а также можно разработать свою аппаратуру измерения датчиков вибрации. Для того чтобы признать аппаратуру пригодной для измерения датчиков вибрации, необходимо провести её калибровку. Рассмотрим варианты измерения датчиков вибрации и калибровки аппаратуры измерения датчиков вибрации.

Ниже представлены несколько вариантов измерения датчиков вибрации с выходным сигналом в виде напряжения:

– с помощью вольтметра;

– с помощью электронной аппаратуры.

Для измерения действительных значений датчика вибрации достаточно воспользоваться, например, цифровым вольтметром, являющимся средством измерения (СИ). Принцип действия вольтметра будет заключаться в преобразовании измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Рис. 1. Измерение датчика вибрации с помощью вольтметра

Стоимость таких вольтметров, внесенных в ГосРеестр СИ, составляет 60 тысяч рублей.

Другой вариант измерения датчика вибрации — разработка электронной измерительной аппаратуры.

Рис. 2. Измерение датчика вибрации с помощью электронной аппаратуры

При изготовлении такой аппаратуры, необходимо её испытывать, то есть проводить калибровку.

Испытания — это одна из основных форм контроля изделий, которое представляет собой экспериментальное определение количественных и качественных показателей свойств изделия как результата воздействия на него при его функционировании, а также при моделировании объекта [1].

Для того чтобы провести испытания электронной аппаратуры необходимо:

  1. Отключить датчик вибрации.
  2. Подать на вход электронной аппаратуры сигналы с генератора напряжения, который будет являться СИ и имитировать сигналы с выхода датчика вибрации.
  3. Сравнить показания генератора и электронной аппаратуры, оценить погрешность аппаратуры.

Рис. 3. Проведение испытаний электронной аппаратуры

В случае, если генератор не является СИ, необходимо к его выходу подключить осциллограф, являющийся СИ, и сравнить показания осциллографа и измерительной аппаратуры.

Рис. 4. Проведение испытаний электронной аппаратуры

Разработать электронную измерительную аппаратуру, которая будет измерять датчики вибрации с выходным сигналом в виде напряжения, и испытать её несложно.

Рассмотрим два варианта измерения датчиков вибрации с выходным сигналом в виде заряда (пьезоэлектрических).

– с помощью усилителя заряда;

– с помощью электронной измерительной аппаратуры.

Рис. 5. Измерение пьезоэлектрического датчика с помощью усилителя заряда

Первый вариант — к выходу пьезоэлектрического датчика вибрации подключить усилитель заряда (внесенный в ГосРеестр СИ).

Усилитель заряда преобразует сигналы с датчиков вибрации в напряжение. Он необходим в научных установках и на испытательных стендах: когда требования к точности преобразования высоки и нужны большой динамический диапазон и широкая полоса частот [2].

Стоимость таких усилителей заряда, внесенных в ГосРеестр СИ, составляет примерно 60 тысяч рублей.

Другой вариант — разработать аппаратуру, которая будет измерять выходной электрический заряд с пьезоэлектрического датчика вибрации. Испытание такой аппаратуры необходимо провести аналогично испытанию аппаратуры для измерения датчиков вибрации с выходным зарядом в виде напряжения.

Пусть стоит задача в изготовлении опытного образца изделия военной техники, который будет измерять выход с 32 зарядовых пьезоэлектрических датчиков вибрации в диапазоне ускорений от 0,2 до 300g и диапазоне частот от 4 до 2500 Гц. Согласно ГОСТ РВ 15.203 о порядке выполнения опытно-конструкторских работ по созданию изделий и их составных частей, цель этапа заключается в изготовлении опытного образца изделия военной техники и в проведении предварительных испытаний для определения его соответствия требованиям технического задания и возможности предъявления на государственные испытания.

Рассмотрим варианты испытания данной аппаратуры.

Первый вариант: купить 32 пьезоэлектрических датчика вибрации, являющиеся средством измерения, подать выходные сигналы с датчиков на вход электронной аппаратуры и сравнить показания датчиков и показания электронной аппаратуры.

Достоинство — быстрое проведение испытаний.

Недостаток — стоимость одного пьезоэлектрического датчика вибрации, внесенного в ГосРеестр СИ, составляет 20 тысяч рублей. Соответственно, стоимость 32 пьезоэлектрических датчиков вибрации, внесенных в ГосРеестр СИ, будет идти от 640 тысяч рублей. Еще нужны деньги на обслуживание аппаратуры выдающей вибрации на датчики и изготовления оснастки для установки и подключения датчиков.

Второй вариант: купить 1 пьезоэлектрический датчик вибрации и в отдельности подключать его на каждый канал аппаратуры.

Достоинство — допустимая стоимость проверки устройства.

Недостаток — проведение данного испытания займет очень большое время. Допустим, для каждого канала достаточно проверить восемь точек ускорений (360g, 180g, 120g, 60g, 30g, 12g, 1g, 0.2g), 4 точки частоты (4 Гц, 800 Гц, 1600 Гц, 2500 Гц). То есть для одного канала необходимо провести 32 измерения. Пусть одно измерение будет длиться 5 минут, тогда проверка одного канала электронной измерительной аппаратуры будет длиться примерно 160 минут. Соответственно испытание аппаратуры будет длиться примерно 86 часов или 11 рабочий дней. Нужно понимать, что может стоять задача разработки устройства на 100 датчика вибрации и более, следовательно, испытание такого устройства займет еще больше времени.

Видим, что ни один из предложенных вариантов неудобен для испытания аппаратуры: либо это очень дорого, либо очень долго. Следовательно, необходимо разработать модуль, который будет обеспечивать имитацию 32 аналоговых двухпроводных пьезоэлектрических датчиков вибрации, подвергаемых вибрационному воздействию.

Читать еще:  1zz fse что за двигатель

Третий вариант: разработка схемы имитации пьезоэлектрического датчика вибрации.

Рассмотрим схему, которая будет обеспечивать имитацию одного двухпроводного пьезоэлектрического датчика вибрации, подвергаемого вибрационному воздействию.

Рис. 6. Схема имитации двухпроводного пьезоэлектрического датчика вибрации

Данная схема состоит из микросхемы AD9837, представляющего собой малопотребляющий, программируемый генератор колебаний, который может формировать треугольные, прямоугольные и синусоидальные выходные колебания. Частота и фаза выходного сигнала управляются программно, что упрощает настройку генератора [3].

Поскольку выходной сигнал с датчиков вибрации пропорционален ускорению и имеет форму синусоиды, частота которой изменяется по времени, а амплитуда сигнала задается в виде ускорения, необходимо, чтобы генератор выдавал на выходе синусоидальный сигнал с нужным значением частоты и фазы.

Выходной синусоидальный сигнал с генератора поступает на сдвоенный прецизионный усилитель AD8676ARMZ типа Rail-to-Rail, который увеличивает мощность выходного сигнала.

Затем сигнал поступает на конденсатор, с выхода которого получается пропорциональный выходной электрический заряд.

Для подтверждения параметров выходного сигнала схемы ее необходимо подключить к предварительному усилителю ZET 440, который предназначен для измерения, усиления и преобразования выходных сигналов пьезоэлектрических первичных преобразователей с зарядовым выходом [4].

Вибрация во время работы ДВС. Причины, последствия, ремонт

Одной из причин некорректной работы двигателя, приводящей к значительному и дорогостоящему ремонту автомобиля, является сильная вибрация двигателя на холостом ходу.

Работа исправного двигателя подразумевает присутствие минимальных вибраций. При понижении температуры воздуха мотор может вибрировать несколько сильнее. Однако после пяти минут работы эти колебания должны исчезнуть полностью.

Появление достаточно заметных вибраций, пропусков, рывков, провалов и/или посторонних звуков во время работы мотора указывает на то, что вибрационный режим нарушен. В этой статье разберем основные причины.

Из этой статьи, Вы узнаете об основных причинах и способах ремонта:

Причина — Перебои в работе цилиндров

Довольно распространенное явление, опытные водители дают ей также и второе название — «троит мотор». Вибрация двигателя на холостых объясняется постоянными или периодическими перебоями функционирования одного или сразу нескольких цилиндров. Происходить это может в силу многих обстоятельств, самыми распространенными среди которых являются:

недостаток или, напротив, переизбыток воздуха в цилиндрах;

проникновение слишком маленького или наоборот большого количества горючего в цилиндры;

ранний или поздний момент зажигания в камере сгорания топливно-воздушной смеси.

Устранять проблемы такого характера следует в кратчайшие сроки, так как кроме возникновения вибраций, разрушающих мотор, в камере сгорания неисправных цилиндров не осуществляется нормальное сгорание топливной смеси.

В этом случае избыточное количество горючего начинает смывать смазочный материал со стенок цилиндра, увеличивая степень износа его зеркала. Кроме этого, излишки горючей смеси с большей долей вероятности начнут проникать сквозь уплотнительные детали, а значит, попадут в состав моторного масла, снижая тем самым его эксплуатационные свойства.

Причина — Неправильная работа ГРМ

Одной из причин возникновения вибрации может стать неправильная (непрофессиональная) замена привода ГРМ. Это важно потому как смещение ремня при установке даже на один зубчик станет поводом для нарушения фаз газораспределения. Это приведет к тому, что двигатель будет работать в неправильном режиме, что и приведет к вибрации.

Причина — Проблемы в креплении ДВС

Легче всего диагностировать данную причину в тот момент, когда автомобиль не движется, а стоит на месте. При запуске двигателя и последовательном увеличении числа оборотов степень вибрационных колебаний также будет прогрессировать. Чаще всего данная причина характерна для авто с большим пробегом, так как из-за большого количества пройденных километров, да если еще в условиях плохого дорожного покрытия, неизбежно приведет к ослаблению крепления мотора.

Также поводом для возникновения вибрации в этом секторе могут стать пришедшие в эксплуатационную непригодность подушки двигателя. Они по своей сути являются демпфером, способным не только фиксировать ДВС, но и гасить его вибрации. Дефекты подушек (а их четыре штуки) могут вызвать звук металлического скрежета. На практике чаще всего лопаются передние опоры, так как именно они испытывают большую часть инерционных и динамических нагрузок. Как правило, подушки необходимо менять парно.

ЧТО ДЕЛАТЬ ПРИ ВИБРАЦИИ

во время работы ДВС?

Точно определите причину вибрации, для этого, Вам нужно исключить как можно больше причин.

Проверьте, остаётся ли вибрация, при увеличении количества оборотов. Если вибрация остаётся, то дело в креплении, а значит Вам нужно провести проверку и замену изношенных опор.

Если вибрация пропадает при увеличении оборотов, но при этом понизилась мощность двигателя, то причина в неправильной работе цилиндров.

В таком случае проверьте привод ГРМ, измерьте компрессию, обратите внимание на дымность выхлопа. Также проверьте свечи на нагар и ВВ-провода на пробой. Если все в норме, то переходите к проверке системы подачи воздуха и топлива, а также электронных датчиков.

Если Вы находитесь в Зеленограде , при обнаружении вибрации во время работы двигателя, обращайтесь в специализированный сервис «Good Motor».

Наши специалисты выполнят тщательную диагностику и сообщат Вам точную причину по которой Ваш ДВС вибрирует, а при обнаружении неполадок, требующих срочного вмешательства предложат Вам лучший вариант решения проблемы по приемлемой цене. Для записи на диагностику причин повышенного расхода масла, звоните +7 (499) 380-86-63

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector