Меню

А шумков применение датчиков давления в системах навигации

IceSam › Блог › TPMS: датчики давления в колесах – битва систем

Как-то на клубной встрече владельцев американских внедорожников разгорелся нешуточный спор о датчиках давления в шинах. Нет, не о полезности или бесполезности – с этим-то как раз все просто и споров уже не вызывает: данная опция давно перестала быть экзотикой, и специально обученные “белки”, работающие в отечественных шиномонтажных мастерских, выучили что неаккуратная разборка колеса с датчиком ведет к его, датчика, поломке и к финансовым потерям виновного в порче имущества. И это прекрасно!

В Америке и в Европе, действующие в настоящий момент законы обязывают автопроизводителей устанавливать TPMS в каждый продаваемый автомобиль. А значит, и в Россию их приезжает с каждым годом все больше, и, возможно, в недалеком будущем, новые автомобили Российской сборки также будут комплектоваться такими системами. С каждым годом набирают популярность системы, устанавливаемые опционально, а их ассортимент и предложение на отечественном рынке растет. Как раз о них и разгорелся спор уважаемых одноклубников. Главной обсуждаемой темой стал классический вопрос: «Что такое хорошо и что такое плохо?». Было решено докопаться до истины и расставить все точки над i путем проведения полноценных ходовых испытаний и «лабораторных тестов». Удовольствие конечно не из дешевых, но тут уже было дело принципа, и каждый хотел доказать свою правоту.

Системы TPMS были приобретены и испытаны. Полученные результаты проанализированы, определены лидеры и попросту опасные для использования модели, но сначала немного базовой информации.

Определимся с классификацией и критериями сравнения
TPMS бывают двух типов – DIRECT (прямые, оснащенные датчиками давления в каждом колесе) и INDIRECT (опосредованные, работающие путем вычисления показателей давления колес, исходя из данных модуля АБС). Кроме этого, существуют еще колпачки с цветовой дифференциацией штанов давления, но в дороге они абсолютно бессмысленны для любого, кто не обладает длинной, как у жирафа шеей, чтобы посмотреть на них высунувшись из окна. Жирафы пока у нас машин не водят, поэтому оставим это изобретение китайцам, а поговорим о действительно работающих моделях. Системы DIRECT в разы надежнее и информативнее, и именно о них наш разговор. DIRECT-системы отличаются между собой по форм-фактору и способу крепежа датчиков: внутренние датчики на вентиль, внешние датчики на вентиль и внутренние на хомут. Наиболее надежными являются датчики, крепящиеся внутри колеса на вентиль, именно их обычно ставят автопроизводители на заводах. Батареи в таких датчиках несменные, рассчитанные на работу 5 – 7 лет, в зависимости от условий эксплуатации. Вес датчика влияет на баланс колеса, но балансировка это легко устраняет.

Для установки датчиков используются специальные вентили (обычно входящие в комплект поставки). Вентили могут быть латунными с резиновым покрытием или алюминиевыми с резиновыми уплотнителями. Второй вариант предпочтительней, так как исключает возможность поломки вентиля в процессе монтажа, что нередко случается с латунно–резиновыми. Также, в процессе эксплуатации «обрезиненный» латунный вентиль чаще выходит из строя и может подтравливать воздух из-за дефектов резинового покрытия, в отличии от алюминиевого с отдельным резиновым уплотнителем. Вентиль датчика служит антенной передачи данных. К недостаткам внутренних датчиков с креплением на клапан можно отнести необходимость шиномонтажа при установке, а так же запрет использования пенных заполнителей для экстренного ремонта колеса (датчик после этого придется менять).

Внешние датчики накручиваются на вентиль вместо защитного колпачка и фиксируются различными контргайками. Они проще в установке (не требуют шиномонтажа) и могут быстро переставляться с одной машины на другую. Питаются от сменной батареи и обычно не требуют балансировки за счет своего малого веса. По надежности и безопасности они имеют ряд недостатков. В случае неисправности такой датчик сам может создать угрозу безопасности, стравив воздух из колеса во время движения. Если датчик имеет избыточный вес, то на больших скоростях он под действием центробежной силы может (в зависимости от угла установки и длины вентиля) отгибать вентиль от нормального положения и вызывать этим подтравливание воздуха через клапанное отверстие диска.
Будучи установленным на вентиль, датчик нажимает на золотник и выравнивает давление между колесом и своим корпусом. Если в датчике использованы материалы, непредназначенные для работы в жестких условиях (низкая ударная прочность, несоответствующие коэффициенты температурного расширения и т.п.), это может привести к потере герметичности, и есть шанс остаться с пустыми колесами.

Читайте также:  Мойка высокого давления элитеч м 1800 ркс

Особое внимание стоит уделить металлам резьбового соединения датчика с вентилем и самого вентиля. Если эти металлы разные и могут активно вступать в электрохимическую реакцию в солевом растворе (образуют электрохимическую пару) – будьте готовы к тому, что датчики, при необходимости подкачать колесо, придется срезать, а не скручивать. Поэтому, лучше избегать таких сочетаний, как алюминий – латунь.

Легкость установки внешних датчиков имеет и другую сторону – легкость хищения.

Все внешние датчики, а также некоторые внутренние оснащаются G-сенсором, для сохранения энергии во время длительных стоянок.

Все DIRECT-системы различаются по способу и полноте вывода информации. Вывод данных может быть как простейшим аналоговым (загорится иконка колеса в случае неисправности), так и различным цифровым — будут отображаться показатели давления только в одном колесе, с переходом от колеса к колесу по дополнительному нажатию кнопки, или во всех колесах одновременно. Помимо давления, некоторые системы могут отображать и температуру в колесах. В штатных системах вывод информации обычно осуществляется на приборную панель в самом простом виде – иконкой неисправности, говорящей о наличии проблемы, но не информирующей, в каком именно колесе давление вышло из допустимых пределов. Реже, и в основном в премиум сегменте, на приборной панели отображаются показатели всех четырех колес. Во всех случаях подается звуковой сигнал при выходе параметров из разрешенных пределов. Системы, доступные для нештатной установки выводят показатели на собственный монитор, который можно крепить в любом удобном водителю месте. Такой монитор может питаться от пальчиковых батареек, быть подключенным к разъему прикуривателя или стационарно к бортовой сети. В некоторых системах пользователь может сам настраивать допустимые пределы давления и температуры, иногда даже раздельно по осям, а могут иметь запрограммированные и не настраиваемые значения этих пределов.
Также мы будем оценивать дизайн устройств – насколько органично они могут выглядеть в современном интерьере салона, по удобству чтения данных и пользовательского интерфейса.

Все участвующие в обзоре устройства мы установили на автомобили добровольцев и нещадно эксплуатировали весь январь (2014 год) по дорогам общего пользования.
Еще несколько тестов мы провели, уже сняв системы с автомобилей.

Надежность связи датчиков с монитором

Тест на дальность связи. Все датчики поместили в герметичную колбу с манометром и подключенным компрессором. Постоянно меняя давление в колбе мы удаляли мониторы все дальше от датчиков, до тех пор, пока изменения не переставали отображаться на экранах. Так мы получили дальность в метрах при прямой видимости. В автомобиле расстояние будет меньше полученных значений, есть преграды и помехи от двигателя и другого оборудования.

Емкость элементов питания.

Для проверки емкости элементов питания мы извлекли их, разрезав корпуса внутренних датчиков, из внешних просто вынули батареи. На момент испытаний все элементы питания уже отработали месяц в условиях зимы и нас интересовали не абсолютные показатели, а относительные: на сколько времени хватит каждой из батарей, если к ним подключить одинаковые потребители. В качестве потребителей собрали простые диодные фонарики, мощностью 20 Вт. В качестве эталона в испытании приняла участие батарея из нового штатного датчика FORD, специально приобретенного для этой цели. Результаты в часах или Ваттах не позволяют узнать срок службы батареи в датчике, в силу нелинейности потребления датчиком в реальных условиях, но позволяют сравнить элементы питания относительно друг друга.

Читайте также:  Какое давление можно создать ручным насосом

Источник

Виды датчиков для контроля давления и область их использования

Такие приборы представляют собой измерительные устройства с чувствительными элементами, изменяющими физические параметры в зависимости от давления окружающей среды.

В отличие от манометров, которые только измеряют давление и демонстрируют показания на шкале, датчики еще и преобразуют полученную величину в унифицированный сигнал или цифровой код, который передается по сети технической системы и используется для регулирования всего процесса.

Таким образом, в датчиках обязательно предусматривают не только приемник давления (чувствительный элемент), а и устройства вывода информационного сигнала. И все места стыков и соединений защищаются герметичными соединениями.

Классификация

Датчики давления классифицируют по нескольким признакам. Первый из них — измеряемая характеристика:

  • Абсолютное давление — показатель в измеряемой среде относительно абсолютного нуля (вакуума).
  • Избыточное давление — уровень увеличения давления в среде относительно барометрического (в земной атмосфере).
  • Разрежения — степень уменьшения давления относительно барометрического.
  • Давления/разрежения: можно измерять как увеличение, так и уменьшение относительно показателей атмосферного давления.
  • Разности давлений (дифференциальные): замеряют, насколько различаются показатели в двух разных средах или в 2 удаленных точках процесса.
  • Гидростатического: измеряют разность между полным и динамическим давлением, используются для трубопроводов.

Еще одна классификация — по методу измерения давления:

  • Высота жидкости в колонне. По такому принципу работают манометры с откалиброванной шкалой, заполненные водой или ртутью. Водные считаются более чувствительными и точными.
  • Упругая деформация. Метод основан на таком соответствии: степень деформации упругого материала прямо пропорциональна прикладываемому усилию (давлению).
  • Электрические методы. По такому принципу работают тензодатчики: изменение размера сказывается на электрическом сопротивлении проводника.

В зависимости от всех этих характеристик выделяют следующие типы датчиков:

  1. Упругие датчики зачастую используются для измерения давления жидкости. Представляют собой прибор с жидкостью в отсеке с одной упругой стенкой. эта эластичная “мембрана” отклоняется при изменении показаний, и на основании этих отклонений высчитывается величина. Такие приборы чувствительные и хрупкие, сбиваются при воздействии вибраций.
  2. Трубки Бурдона: внутрь трубки подается давление, что вызывает ее упругую деформацию (эллипс или овал в сечении стремится принять форму круга, а свободный конец трубки перемещается). Чаще всего по такому принципу работают манометры со стрелочным циферблатом. Это — портативные модели, нетребовательные в обслуживании, но работающие с низкой точностью и подходящие только для статических измерений.
  3. Сильфоны: устройства цилиндрической формы со складками, деформируются при сжатии и расширении. Такие приборы подключаются к переключателям и могут использоваться только при давлениях ниже 200 Па.
  4. Мембраны и диафрагмы представляют собой резиновые, металлические, пластиковые или кожаные диски. Отличаются чувствительностью к резким изменениям давления, а также подходят для измерения низких величин, менее 2-7Па. Также могут применяться в агрессивных средах.
  5. Электрические датчики устанавливаются наравне с упругими, увеличивая точность измерения и обеспечивая передачу электрического сигнала на контрольный пункт.
  6. Емкостные, состоящие из параллельных пластин-конденсаторов, соединенных с металлической диафрагмой. также в конструкции есть электроды, запитанные от высокочастотного генератора. Подходят для измерения в пределах 2,5-70 МПа.
  7. Индуктивные, с ферромагнитным сердечником, обмотками и упругим элементом. Сердечник перемещается при изменении давления, и напряжение между обмотками тоже меняется. В зависимости от степени калибровки напряжения и типа упругого элемента диапазон измеряемых значений может колебаться в пределах 250Па — 70 МПа.
  8. С магнетосопротивлением. Представляют собой конструкцию с ферромагнитным сердечником, пластиной и гибким элементов. При их перемещении изменяется магнитный поток цепи. Чувствительность измерений в этом случае составляет 0,35 МПа.
  9. Пьезоэлектрические с датчиком-кристаллом, который формирует электрический заряд в тот момент, когда воспринимает давление. Есть прямая зависимость между изменением этих величин, поэтому устройство получается чувствительное, с быстрым срабатыванием (низким временем отклика). Чувствительность в этом случае тоже на уровне, в пределах 0,1МПа, а верхний предел измерений — 100 МПа.
  10. Потенциометрические оснащаются рычагом, прикрепленным к упругому датчику. Когда упругий элемент деформируется, рычаг перемещается по потенциометру, и тем самым обеспечивается измерение сопротивления. Такие датчики работают с низкой чувствительностью и не подходят для постоянного использования в ответственных процессах.
  11. Тензометрический: изменения давления определяются путем расчета колебаний сопротивления мостовой схемы Уитстона. Чувствительность датчиков остается высокой только в случае стабильной температуры процессов. Диапазон измерений — до 1400 МПа с чувствительностью 1,4-3.5 МПа.
  12. Вибрационные (с виброэлементом). В этом случае измеряются изменения резонансной частоты вибрирующих элементов, а сам датчик расположен в изолированном цилиндре под вакуумом. Такие устройства подходят для измерения стабильных величин без резких скачков и практически не подвержены воздействию температур. Допустимый диапазон измерений — до 0,3 МПа.
  13. Дифференциального давления: измеряется разность давления, и эта величина преобразуется в передаваемый сигнал. Используется в паре с емкостным элементом или с диафрагмой, считается минимально инвазивным. Чувствительность измерений и их диапазон зависит от того, какие именно электрические и упругие элементы используются в конструкции. Чаще всего такие устройства используются для измерения перепадов величин.
  14. Вакуумные или вакуумметры работают при давлении ниже атмосферного, в вакууме или при чрезвычайно низких величинах.
  15. Тепловые, работают по принципу вакуумметров, когда газовая теплопроводность изменяется из-за давления. Принцип используемый в данном типе датчиков заключается в изменении газовой теплопроводности под действием давления. Такие чувствительные элементы работают только при низких давлениях.
  16. Приборы ионизации могут быть с горячим либо с холодным катодом (отличаются по принципу испускания электронов). Такие устройства считаются очень чувствительными и подходят для измерения дробных долей.
Читайте также:  Способность материала к обработке давлением

Также выпускаются приборы с разной степенью чувствительности. Некоторые работают с минимальной погрешностью, но требуют больше времени для проведения измерений. Их целесообразно использовать там, где показатели давления в системе стабильны. Если же эта величина сильно изменяется за короткий промежуток времени, то решают “пожертвовать” точностью в пользу скорости проведения измерений.

Области применения

Датчики давления как устройства, преобразующие измеряемую величину в унифицированный цифровой сигнал, могут использоваться в сфере ЖКХ, на производстве (химическом, пищевом, нефтехимическом, в машиностроении, металлургии, судостроении, энергетике) и для проведения лабораторных экспериментов.

В жилищно-коммунальных хозяйствах и в быту такие устройства монтируются в системы теплового учета и автоматического контроля инженерных сетей. Большинство моделей универсальны и рассчитаны на использование в жидких, газообразных и химически агрессивных средах. В системах контроля за технологическими процессами (в фильтрах, насосах, открытых и закрытых емкостях) часто используются датчики дифференциального давления, а приборы, измеряющие разность давления, широко применяются на предприятиях энергетической отрасли.

Критерии выбора

При подборе подходящего устройства обязательно учитывают:

  • место установки, тип технологического процесса и оборудования;
  • диапазон измерений;
  • тип и температура транспортируемой среды;
  • тип унифицированного выходного сигнала;
  • необходимая точность проведения измерений (чем ответственнее технологический процесс, тем выше нужна точность).

Компания «Измеркон» предлагает наиболее востребованные датчики, задатчики, регистраторы, сенсоры и преобразователи давления с высокой точностью. Также здесь можно приобрести цифровые манометры.

Все это — продукция швейцарской компании KELLER. Такое оборудование высокой точностью, стабильностью, надежностью электрических разъемов и технологических присоединений. Для подбора подходящего измерительного устройства в соответствии с требованиями технологического процесса и оборудования достаточно оставить онлайн-заявку или заказать обратный звонок.

Источник

Adblock
detector