Класифікація актуальних технологій автомобільних датчиків по типу, призначенню та технології:

1. Датчики положення POSITION SENSORS:

А) лінійного або кутового положення, абсолютні або інкрементальні енкодери, багатообертові абсолютні енкодери:

- потенціометри;

- датчики Хола;

- АМР;

- ГМР;

- індуктивні;

- оптичні;

- магнітостриктивні датчики.

Датчики положення індицюють положення різноманітних систем, даючи інформацію модулю контролю за двигуном ECU та іншим електронним системам, які заміняють механічні зв’язки в автомобілях. Найбільш популярні з них — датчик положення дросельної заслінки, рульового колеса, педалиі подачі палива, тощо.

2. Датчики швидкості SPEED SENSORS та цифрові датчики положення:

• индуктивні Variable Reluctance;

• датчики Виганда;

• датчики Хола;

• МР;

• АМР;

• ГМР.

Найбільше розповсюдження отримали наступні типи датчиків швидкості — датчик швидкості руху автомобіля, датчик частоти обертання коліс; цифрових датчиків положення — датчик фази кута і кутової швидкості розподільного і колінчастого валів.

3. Датчики концентрації кисню OXYGEN SENSORS (або датчики газу Gas Sensors — oxygen и NOx sensors).

Перелік актуальних технологій датчиків (oxygen sensors и NOx sensors):

• електрично підігрівні датчики на основі діоксиду цирконію ZrO₂ (датчики с діоксидом цирконію ZrO₂, підігрівні випускним газом на сьогоднішній час не актуальні);

• електрично підігрівні планарні датчики з емалевим покриттям (термічною масою на основі кераміки ZrO₂);

• електрично підігрівні датчики на основі діоксиду титана TiO₂;

• електрично підігрівні, планарні датчики з малою термічною масою, двокамерні датчики на основі ZrO₂;

Ці датчики визначають склад випускних газів, гарантуючи, що він знаходиться у певних границях нормальний, і подають сигнал зворотнього зв’язку системам контролю двигуна — для регулювання співвідношення паливо повітряної суміші (ППС) з метою оптимізації зпалювання палива та мінімізації емісії.

4. Мікромеханічні датчики масової витрати повітря MASS AIRFLOW SENSORS (для регулювання співвідношення паливо повітряної суміші).

5. Датчики температури TEMPERATURE SENSORS:

• ермістори з позитивним або негативним температурним коэфіцієнтом;

• резистивні датчики температури (плівкові платинові датчики);

• платинові термопари;

• безконтактні інфрачервоні датчики.

Указані датчики посилають інформацію про оточуючу температуру в різних частинах автомобіля автомобільному компютеру. Крім виміру температури у салоні, вони вимірюють температуру мастила та охолоджувальної рідини системи охолодження двигуна, повітря у впускному трубопроводі, мастила у коробці передач та інших частин автомобіля, а також детектують присутність та положення пасажира.

6. Датчики тиску Pressure Sensors використовують наступні актуальні технології:

• п’єзорезисторні мікромеханічні датчики;

• п’єзорезисторні полікремнієві модулі зі сталі;

• ємкісні мікромеханічні датчики;

• ємкісні керамічні модулі.

В автомобілі використовуються два основних типи датчиків тиску: manifold air pressure sensor, для регулювання співвідношення паливоповітряної суміші у системах powertrain, і датчик перевірки оптимального тиску у шинах tire pressure sensor.

7. Акселерометри ACCELEROMETERS (датчики лінійного прискоренняя) та інклінометри.

Перелік актуальних технологій MEMS-акселерометрів, у тому числі тих, що находяться на стадії розробки:

• ємкісні мікромеханічні об’ємні і поверхневі датчики;

• п’єзоелектричні;

• п’єзорезистивні мікромеханічні датчики;

• теплові;

• електромагнітні;

• тунельні;

• оптичні, а також low-g и high-g-акселерометри, інклінометри.

Область застосування: прогнозування та виявлення аварійних ситуацій для накачування повітрям подушок безпеки, виявлення нахилу кузова автомобіля та бокових перекидань (Rollover), системи контролю динаміки, інклинометри навігаційних і антивідгінних систем, блоки інерційних вимірювань inertial measurement unit (IMU) та інші.

8. Датчики кутової швидкості — гіроскопи ANGULAR и YAW RATE SENSORS.

Області застосування: виявлення нахилу кузова автомобіля та бокових перекидань (Rollover), навігаційні системи (GPS та інші), контроль динаміки автомобіля ESC, а також ABS і IMU.

Основні технології, які реалізуються у гіроскопах:

• камертонні гіроскопи Tuning Fork Gyroscope;

• напівсферичні резонансні гіроскопи Wine Glass Resonator Gyroscopes;

• кільцевий резонатор — гіроскоп Ring Resonator Gyroscope;

• вібраційне колесо — гіроскоп Vibrating Wheel;

• колесо, що обертається — гіроскоп Spinning Wheel Gyroscope;

• мікрооптичні електромеханічні гіросистеми Micro-Optical-Electromechanical Systems (MOEMS) Gyros;

• інтерферометричні MOEMS-гіроскопи.

Рис. 7.21. Відособлені типи автомобільних датчиків:

а — датчик освітлення Valeo (режими: «денне світло», «ніч», «тунель», «пішохідний перехід», «дощ», «гараж», «дерева»); б — датчик дощу та світла Hella, інтегрований у дзеркало заднього огляду; в — магнітопружний датчик крутного моменту Visteon; г — датчик чистоти повітря у салоні Delphi;

д — 3-осьовий магнітометр HMC2003 Honeywell для систем телематики;

е — датчики масових витрат натурального газу Hitachi; ж — датчик тиску Kavlico для альтернативних автомобільних двигунів, що працюють на зрідженому газу CNG.

Інші типи автомобильных датчиків:

• датчик детонаціїї;

• оптичні детектори сонячного світла, сутінок, виблисків;

• датчики вологості;

• датчики дощу;

• датчики рівня палива level sensors (їх основне приназначення — вимірювання рівня палива в бензобаку та рівня гідравлічних та іншиих рідин):

а) поплавкові датчики float and arm sensor, включаючи електронні датчики на основі товстих та тонких плівок;

б) проводні датчики опору resistance wire sensors або tubular-type sensors;

- датчики крутного моменту двигуна, коробки передач, рульового керування;

- багатоосні мікромеханічні датчики інерції (включаючи акселерометри і гіроскопи);

- датчики систем виявлення перешкод, розташованих на близькій відстані;

- датчики систем виявлення та усунення (обїзду, зупинки тощо) перешкод;

- датчики контролю за процесом горіння у двигунах внутрішнього згоряння ENGINE COMBUSTION SENSORS;

- датчики безпеки MICRO-SAFING SENSORS (включаються до складу модулів додаткових подушок безпеки для детекторування удару внаслідок зіткнення);

- датчики систем клімат-контролю (наприклад: чистоти повітря).

Перелік нових застосувань датчиків:

• ітелектуальні системи керування DRIVE-BY-WIRE;

• інтелектуальні системи допомоги водію DRIVER ASSISTANCE SYSTEMS (адаптивний круїз-контроль і BRAKE-BY-WIRE);

• системи автомобільної телематики (компаси, гіроскопи);

• системи з живленням 42 В (концепція переходу обумовлена підвищеним споживанням електричної енергії автомобілем);

• дизельні та альтернативні концепції двигунів (гібридні, газові).

Всі автомобільні датчики інтегрируються практично у всі електронні та мехатронні системи керування, підвищуючи їх функціональність, інтелектуальність та надійність, знижуючи масу та габарити.

Рис. 7.22. Рух автомобіля на завороту дороги не обладнаного системою курсової стійкості“ ESP - Electronic Stability Programme ” (ліворуч) та обладнаного системою “ ESP - Electronic Stability Programme ” (праворуч)

774