Датчик

Определение

Датчик — устройство, преобразующее физическую величину (температуру, давление, положение, расход, частоту вращения, состав газа) в электрическую величину, которую блок управления способен измерить: напряжение, сопротивление или ток.

Назначение

Блок управления не воспринимает физический мир напрямую: он умеет измерять только напряжение, сопротивление и время. Датчик — переводчик между физикой двигателя и арифметикой вычислителя.

Этими тремя величинами набор и исчерпывается, и практическая ценность у него одна: величина на выводе определяет прибор. Напряжение и сопротивление читаются мультиметром, ток — нет, поэтому активный датчик АБС не проверяется ни омметром, ни вольтметром. Реже датчик отдаёт не величину, а готовое сообщение по шине — тогда измерять на выводе нечего, и читать его нужно сканером.

Расположение

По всей машине рядом с измеряемым объектом: на впуске, в блоке цилиндров, в выпускном тракте, на валах, в топливной системе, в колёсных узлах.

Устройство

Три части, различающиеся у разных типов:

  ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ   термистор, пьезоэлемент, катушка,
                            элемент Холла, керамика с электролитом
  СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ     делитель, усилитель, иногда АЦП
  РАЗЪЁМ И ПРОВОДКА        питание, масса, сигнальная линия

Число проводов сообщает о типе: два — пассивный (термистор, индуктивный), три — питание/масса/сигнал (потенциометр, Холл), четыре и более — с подогревом или дифференциальным выходом.

Принцип работы

Два принципиально разных класса:

• Пассивные сами вырабатывают сигнал или меняют сопротивление. Индуктивный датчик коленвала генерирует переменное напряжение вращением, термистор меняет сопротивление с температурой. Питание им не нужно.
• Активные требуют питания (обычно опорные 5 В и масса) и выдают обработанный сигнал: датчик Холла, ДМРВ, датчики давления.

Ключевое следствие для диагностики: пассивный датчик проверяется сопротивлением, активный — напряжением при поданном питании. Мерить сопротивление на активном датчике бессмысленно.

Различать нужно две вещи, которые легко смешать. Первая — какая величина приходит на вывод: напряжение, сопротивление или ток. Вторая — как в этой величине закодировано значение: уровнем, частотой следования импульсов или их скважностью. Это независимые свойства, и отвечают за них разные понятия: аналоговый и цифровой сигнал описывают кодирование, а не то, что физически измеряется на выводе. Датчик скорости отдаёт напряжение двух уровней, но значение несёт частота; индуктивный ДПКВ отдаёт то же напряжение, а несут его амплитуда и последовательность импульсов.

Второе следствие: сигнал активного датчика отсчитывается от опорного напряжения и массы. Смещение любого из них искажает показание при полностью исправном датчике — блок увидит ложное значение и зафиксирует код.

Типичные неисправности

Дефект	Механизм	Проявление
Загрязнение чувствительного элемента	Отложения, масляный туман	Занижение или завышение показаний
Обрыв или замыкание в обмотке	Термоциклирование, вибрация	Полное отсутствие сигнала
Деградация без отказа	Старение элемента	Показания в допуске, но неверные — коды «по логике»
Окисление разъёма	Влага	Плавающий сигнал, ошибки на неровностях
Потеря массы или опорного напряжения	Дефект цепи	Ложные показания при исправном датчике

Типичные симптомы

Нестабильный холостой ход, провалы, повышенный расход, коды по конкретному параметру, аварийный режим с фиксированным углом опережения.

Диагностика

  Пассивный  — сопротивление при известных условиях
               (термистор: ~2.2-2.8 кОм при 20 °C, ~0.2-0.3 кОм при 90 °C)
  Активный   — напряжение питания ≈ 5.0 В,
               масса без падения,
               сигнал в паспортном диапазоне

Порядок, отсекающий половину версий: сначала питание и масса на разъёме, затем сигнал, и только потом сам датчик. Нормы по конкретным типам — в хабе датчики системы управления двигателем.

Заблуждения

«Код по датчику — датчик неисправен». Тот же код дают обрыв, окисление разъёма и потеря опорного напряжения. Замена без замера проверяет одну версию из четырёх.

«Сопротивление в норме — датчик исправен». Для активных датчиков сопротивление не характеризует работу вообще.

«Датчик или работает, или нет». Самый неприятный отказ — деградация: сигнал остаётся в допуске, но врёт, и код появляется по расхождению с моделью, а не по самому датчику.

Связанные понятия

• Исполнительный механизм — обратная сторона контура управления
• Опорное напряжение — база, от которой отсчитывается сигнал
• ЭБУ — потребитель сигналов датчиков