Гиродатчики систем автомобиля
Вестибулярным аппаратом автомобиля являются встроенные гиродатчики различной конфигурации. Одна из основных функций этих датчиков – регистрация ускорений и замедлений. Их данными руководствуются системы активной и пассивной безопасности. Существует несколько базовых конструкций гиродатчиков, каждая из которых предназначена для регистрации сил определенных направлений.
Для регистрации поворота автомобиля вокруг вертикальной оси в современных автомобилях чаще всего применяются гиродатчики вибрационного типа. По конструкции они намного проще традиционных роторных гироскопов. Цена их ниже, но в точности они практически не уступают.
Системы курсовой устойчивости (ЕSP) руководствуются датчиками пьезоэлектрического типа. Под действием напряжения пьезокристаллы могут деформироваться, либо при деформации создавать определенное напряжение. Эти свойства пьезокристаллов по отдельности применяется, например, в топливных пьезофорсунках и датчиках детонации, а в гироскопических датчиках используются и то, и другое.
Навигационный гиродатчик представляет собой треугольную стойку с тремя пьезодатчиками – по датчику на грань. Один из этих датчиков возбуждающий, а другие два – приемные. Возбуждающий датчик при подаче на него тока создает вибрации всей стойки, а приемные датчики преобразуют кинетическую энергию вибраций в электрическую. Первичная вибрация понижает искажения сигналов, обеспечивая этим постоянный выходной сигнал от основного датчика. При повороте автомобиля вокруг вертикальной оси происходит деформация приемных сторон стойки гиродатчика. Приемные пьезодатчики в этот момент преобразуют деформацию в выходной сигнал, характеризующий угол поворота.
В ЕSP применяются гиродатчики камертонного типа. Своим видом они напоминают два камертона, соединенных в основании. Изготовлены эти «камертоны» из пьезокристалла, состоящего из средней, возбуждающей и измерительной части. При подаче напряжения на возбуждающий камертон создается первичная вибрация, функция которой уже была описана выше. Под воздействием центробежных сил, возникающих при повороте, измерительный камертон деформируется, а точнее скручивается, чем вызывает изменение распределения заряда, которое сразу фиксирует электроника. Таким образом, определяется момент вращения автомобиля.
Датчики продольного и поперечного ускорения используются в системах курсовой устойчивости и пассивной безопасности. По сути, это один и тот же датчик, но его функция зависит от способа расположения. Внутри такого датчика имеется масса, которая перемещаясь под воздействием инерционных сил, сообщает об ускорении или замедлении. Если это пьезодатчик, то в нем изгибается пьезопластина, обладающая некоторой упругостью; если датчик механический, то там находится еще один датчик (датчик Хола), отслеживающий смещение подпружиненной массы. Существуют также датчики с кремниевой механической частью. Независимо от вида, все описанные датчики ускорения используют внутреннюю схему замеров ускорения, передавая уже обработанный сигнал.
Емкостные датчики ускорения устроены проще. Они представляют собой пару пластин с одноименным зарядом, между которыми подвижно закреплены пластины с обратным зарядом. При ускорении или замедлении эти пластины перемещаются относительно друг друга, чем вызывают изменения емкости конденсатора. По мере сближения пластин разность потенциалов возрастает. По изменению напряжения определяется смещение подвижного элемента датчика.
Гиродатчики являются высоконадежным, но в то же время очень деликатным оборудованием. Вывести их из строя могут только механические воздействия, на которые они не рассчитаны, например, при ДТП. Если датчик отказывает, то на табло обязательно загорится индикатор неисправности соответствующей системы. Однако о том, что виновен датчик можно узнать только после расшифровки кода ошибки в ходе компьютерной диагностики. Самостоятельно датчики лучше не трогать и тем более не производить их замену. Многие из них требуют точного момента затяжки, несоблюдение которого чревато некорректной работой системы. Кроме того, некоторым датчикам после замены требуется инициация, выполняемая при помощи компьютера. С демонтированными и новыми датчиками следует обращаться очень аккуратно. От сильной встряски или падения на пол они могут легко повредиться и сразу после установки выдавать ошибку. Датчики неремонтопригодны. При их неисправностях лучше сразу покупать новую запчасть.
