Мал. 28. Індуктивний датчик: а) структурна схема; б) зовнішній вигляд;
1 - металевий стрижень; 2 - провід, намотаний в вигляді котушки; 3 - металевий кронштейн кріплення датчика; 4 - магніт; 5 - металева екрануюча обплетення проводів; 6 - висновки для підключення котушки датчика; 7 - висновок, для підключення екранує обплетення
Індуктивний датчик складається з котушки дроти 2, намотаного на металевий стрижень 1. У верхній частині датчика закріплений магніт 4. Котушка 2 має два висновки 6, які поміщені в екранує оплетку 5. Для підключення датчика використовують два висновки 6 котушки 2 і провід від екранує обплетення 7.
Індуктивний датчик (ВД) встановлюють в кожусі зчеплення двигуна
так, щоб нижній кінець його металевого стержня 2 знаходився на відстані 0,51,0 мм від поверхні зубів вінця 1 маховика двигуна (рис. 29, а).
Магніт створює магнітне поле навколо котушки датчика. При обертанні маховика, зуби його вінця рухаються щодо стрижня індуктивного датчика. При проходженні вершини зуба повз стрижня магнітне поле навколо датчика збільшується, оскільки зазор між ними мінімальний. При проходженні западини зуба, зазор між стрижнем датчика і маховиком сильно збільшується і магнітне поле датчика різко знижується. Таким чином, на котушку індуктивного датчика діє змінне магнітне поле і в ній виникає змінний струм, з напругою Uд яке можна зняти з контактів датчика. Форма сигналу індуктивного датчика представлена на верхньому графіку малюнка 29, б. Максимальна амплітуда його сигналу Uд мах залежить від швидкості проходження зубів щодо стрижня датчика і може сягати від доль до декількох десятків вольт.
Мал. 29. Вимірювання кута повороту колінчастого вала
а) блок-схема мікропроцесорного вимірювача; б) - осцилограми сигналів; 1 - зубчастий вінець маховика; 2 - індуктивний датчик; 3 - напівпровідниковий діод; 4 - рідкокристалічний дисплей
Для вимірювання кута повороту колінчастого вала, сигнал Uд індуктивного датчика фільтрують, пропускаючи його через напівпровідниковий діод 3 (рис. 29, а). Оскільки діод 3 попускає ток тільки в одну сторону і не пропускає його в іншу, то на його виході залишаться тільки позитивні напівперіоди сигналу датчика з напругою + Uд (їх форма представлена на середньому графіку рис. 29, б).
Позитивні напівперіоди сигналу індуктивного датчика напругою + Uд надходять на вхід формувача ФМ стандартних (за формою і тривалості) прямокутних імпульсів. У моменти часу t1. t2. і т.д. коли зуби маховика починають проходити повз стрижня індуктивного датчика, формувач імпульсів ФІ буде виробляти на своєму виході по одному стандартному прямокутному імпульсу, напругою +5 В (див. нижній графік рис. 29, б).
Щоб, використовуючи стандартні імпульси, визначити величину кута повороту колінчастого вала необхідно знати кількість зубів Z на вінці його маховика. Величина кута v повороту колінчастого вала буде дорівнює:
де nz - кількість стандартних імпульсів, на виході формувача ФМ за період повороту колінчастого вала на кут v.
Для вирішення цього рівняння використовують мікропроцесор МК. Стандартні імпульси формувача ФМ надходять на вхід мікропроцесора МК. Програма мікропроцесора зчитує з його входу стандартні імпульси (вважає nz) і, вирішуючи рівняння (2.21), визначає величину кута повороту колінчастого вала v.
Вимірювання швидкості обертання колінчастого вала. Використовуючи схему, представлену на рис. 2.21, а) можна вимірювати швидкість ne обертання колінчастого вала двигуна. Для цього в схемі з мікропроцесором встановлений кварцовий генератор, що генерує стандартні імпульси часу, тривалістю t = 1,0 секунду. Щоб визначити швидкість ne обертання колінчастого вала двигуна мікропроцесор вирішує рівняння виду:
де nt - кількість стандартних імпульсів, що надійшли в мікропроцесор МК від формувача ФМ за час t = 1,0 с.
При необхідності, швидкість ne обертання колінчастого вала двигуна можна відображати на рідкокристалічному дисплеї 4 (рис. 2.21, а).
Абсолютна похибка системи вимірювання кута v повороту визначається за формулою:
Відносна похибка системи вимірювання швидкості ne обертання визначається за формулою: