חיישן מכונות למעקב אחר לחץ Tire ו-Tari Dynamics

כלי רכב מודרניים מסתמכים על רשת מתוחכמת של חיישנים כדי להבטיח בטיחות, יעילות וביצועים.בעוד חיישנים אלקטרוניים שולטים יישומים רבים, חיישנים מכניים ממשיכים לשחק תפקיד חיוני במעקב פרמטרים קריטיים כגון לחץ צמיגים ודינמיקה של כלי רכב. חיישנים אלה פועלים באמצעות עקרונות פיזיים כגון לחץ דה השתקפות, אינרציה, ועקירה, המציעים עמידות ופשטות שהם בעלי ערך במיוחד בסביבות רכב קשיחות.

מה הם חיישנים מכניים?

חיישנים מכניים הם מכשירים לזהות שינויים בכמויות פיזיות על ידי המרתם לתגובה מכנית, כגון תנועה, עיוות או כוח.בניגוד חיישנים אלקטרוניים הנשען על צומת מוליכים למחצה או מיקרו-מעבדים, חיישנים מכניים לעתים קרובות משתמשים במעיינות, diaphragms, צינורות בורדון, צינורות ברוטדון, עטוולים, או להתפזרות מכניות ניתן לקרוא ישירות - לדוגמה, צורך מד לחץ - או להזיז אותו באמצעות מנגנון חשמלי.

סוגים נפוצים המשמשים יישומי רכב כוללים:

  • (ב) ⁇ 0 (ד') חיישנים של חיישנים רדומים: A גמישים של קרום תחת שינוי לחץ; השתקפות נמדדת באופן מכני או אופטי.
  • (ב) חיישנים של צינורות ברנדון (FLT): צינור מעוקל מתיישר תחת לחץ פנימי, מעביר קישור או נקודה.
  • (ב) 1:1: מסה שהושעה על מעיינות נע יחסית לדיור תחת האצה; התנועה מעידה על כוח.
  • (ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Lever ומערכות קישור 1: ניתוק של מוט או מנוף מעביר תנועה למנגנון חיישן.

חיישנים אלה מוערכים עבור החוסן שלהם: הם פועלים ללא סוללות, חסינים על סוגים רבים של הפרעות אלקטרומגנטיות, ויכולים לשרוד טמפרטורות קיצוניות ורטט.הם אינם מדויקים כמו חיישנים אלקטרוניים ברזולוציה גבוהה, אבל עבור הרבה מדידות קריטיות בטיחות, האמינות שלהם עולה על המסחר-off.

מערכות ניטור לחץ מכניות

לחץ Tire משפיע ישירות על טיפול ברכב, מרחק מתפתל, כלכלת דלק וצמיגים תוחלת החיים. חיישנים מכניים כבר בשימוש במשך עשרות שנים כדי לפקח על הלחץ, לעתים קרובות בצורה של מדדי לחץ פשוטים המשולבים בתוך גזעים של שסתום או מחוונים.היום, הם עדיין מופיעים בכלי רכב מסחריים מסוימים מחוץ לכביש שבו אלקטרונית FLT:0TPMSFalLT:1 (מערכת ניטור לחץ) עלול להיכשל סוללות קרות או חום קיצוני.

כיצד TPMS מכני עובד

חיישן הלחץ המכאני הנפוץ ביותר הוא אינדיקטור מבוסס diaphragm יושב בתוך הצמיגים או על גזע השסתום. כאשר הלחץ יורד מתחת לסף, הdiaphragm deflects, מה שגורם דגל בצבע קודקוד צבע (למשל, ירוק לאדום) או צונח כדי להצטבר מהכובע.

גישה מכנית מתקדמת יותר משתמשת צינור בורדון המחובר לאינדיקטור שיח שהועלה על מרכז הגלגל או בתוך הקנוניה. זה נותן לחץ מתמשך קריאה אבל דורש הפיכה רוטטת, הוספת מורכבות מכנית.

יתרונות של TPMS

  • (ב) אין סוללה הדרושה ל- 1 בינואר: תבטל את הכישלון בשל סוללות מתות בטמפרטורות קיצוניות.
  • (ב) ,0) , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Simple Visual Checkve: No Special Tools הנדרש; הנהג רואה צבע או פיסה במבט.
  • (ב) [ה]המחיר לחיקוי ליחידת ה-FLT:1: אידיאלי עבור יישומים רגישים לתקציב כמו טריילרים או ציוד חקלאי.

הגבלות

  • (ב) אין שידור בזמן אמת: נהג חייב לבדוק כל צמיג באופן ידני, לחץ נמוך כל כך עלול להיות לא פתור עד לבדיקה הבאה.
  • (FLT:0) דיוקיבית של דיוקFLT:1: אינדיקטורים מכניים אופייניים מציעים ±2-3 Psi החלטה, בעוד חיישנים אלקטרוניים להשיג 0.5 ± psi.
  • (ב) יש צורך בתיקון:0) ליישב דגלים מכניים מסוימים לאחר השיקום, הוספת אמצעי תחזוקה.
  • (ב) ,0) מגבלות חלל: מדחי הבלקי קשה להתאים לגלגלים מודרניים בעלי פרופיל נמוך.

למרות חסרונות אלה, TPMS מכני נשאר פתרון קיימא עבור כלי רכב הפועלים באזורים מרוחקים, קר קיצוני או סביבות שבהן אמינות אלקטרונית נפגעת. ⁇ רבים ומשאיות צבאיות עדיין לציין אינדיקטורים מכניים כגיבוי.

חיישן מכונות עבור Auto Dynamics

חיישנים של מכוניות לפקח על האצה, כוחות מתפתלים, תנועת השעיה, וקצב yw. המדידות האלה מזינים את השליטה ביציבות, מערכות של צנרת נגד-lock, ומערכת החיסונים של כלי רכב מודרניים משתמשים בעיקר בחיישנים MEMS (מיקרו-אלקטרוניקה-אלקטרוניקה), חיישנים מכניים הניחו את הבסיס עבור מערכות מוקדמות ועדיין מופיעים נישות מסוימות.

Accelerometers

מדממים מכניים מסורתיים משתמשים במסה הוכחה המושעה על מעיינות או מזחלות.תחת האצה, המסה מתפוררת יחסית לדיור, העברת ממחה על מסלול התנגדות או מחוון עמדה מגנטי.מתח הפלט (או מצביע מכני) הוא פרופורציונלי לכוח. מערכות רכבת רכב מוקדמות משמשות עיצובים כאלה כדי לזהות deceleration מעל 2 גרם, למרות שכעת מוחלפים על ידי MEMS, עדיין בדיקות מכניות בשימוש בציוד מתכת כבד.

Gyroscopes for Yaw Rate

גליורוסקופים מכניים – גלגלי גימברליים – מהירות רוטאלית של חישוב.כאשר הרכב יזרע, הטרמפים הגירוסקופ, החלים מומנט לגורם רגיש מאוד.השקע הזה מקלקל זרוע מעופפת באביב, אשר ניתן לקרוא באופן מכני או מומר לאות חשמליות.

נסיעות לחוצים וטעימים חיישנים

מעבורות מכניות וקישורים משמשים בדרך כלל למדידת עקירת השעיה. A מוט המחובר לזרוע הבקרה התחתונה מסתובב זרוע רב-עוצמה או מניע מגנט מעבר ל חיישן אפקט הול. בעוד האלמנט החישה הוא לעתים קרובות אלקטרוני, הקישור מכני מספק חיבור חזק, ישיר, אשר מתנגד עפר ורטט. כמה משאיות כבדות להשתמש רק אינדיקטורים מכניים - נקודה מעוגלת ורכובת על ציר - כדי למנוע עומס יתר על גבי ⁇ - כדי למנוע עומס יתר על פני ⁇ .

יישומים במערכות בטיחות

חיישנים מכניים היו אינטגראליים במערכות בטיחות, והם ממשיכים לשרת בתפקידים שבהם חיישנים אלקטרוניים עלולים להיות בסיכון.

Anti-lock Braking (ABS)

מערכות ABS מוקדמות השתמשו ב-Virke מהירות גלגל מכני: גלגל שן והחלפת או חיישן הול מחדש.אבל ABS מכני טהור קיים בשנות ה-70 - ה- Dunlop Maxaret, המשמש במטוסים וכמה משאיות כבדות.זה השתמש גלגל זבוב יחד עם תופים הבלמים.כאשר הגלגל דה-מחוסן במהירות רבה מדי (מנעלמת מנעולים), האינרציה של גלגל העוף גרם לו לדינמיקה נדירה, אך לא היה לחץ מכני.

בקרה אלקטרונית (ESC) Input

מערכות ESC מודרניות משלבות קצב ים אלקטרוני, האצה מאוחרת יותר, וחיישנים זוויתיים ההגה.עם זאת, חלק יחידות ESC כוללות גיבוי מכני: a pendulum או accelerometer מבוסס האביב, אשר מעורר שסתום הידראולי אם האות האלקטרוני אבד.זה פונקציה "limp-home" מבטיח התערבות בסיסית גם לאחר כישלון.

בקרת תאונות

בחלק מהרכבים של כל ה-terrain, מושל מכני צנטריפוגה על ההגה חושיים בורחים.אם גלגל אחד מסתובב מהר יותר מאשר צפוי, המושל זורק משקולות שמעסיקות באופן מכני בועה או מרתיעות את הדחף אל גלגל זה. משוב מכני פשוט זה עובד ללא כל יחידת בקרה אלקטרונית, מה שהופך אותו אידיאלי עבור כלי רכב פועלים בבוץ עמוק או מים שבו מחברים.

היתרונות והמגבלות של חיישנים מכניים

כדי לעזור למהנדסים לבחור את טכנולוגיית החיישן הנכונה, השולחן הבא מסכם את ה- Trading-offs מפתח (הערה: עבור פלט HTML, פורמט רשימה הוא נקי יותר; שולחן יעבוד אבל רשימות הן אמינות יותר על פני הקוראים).

יתרונות

  • (ב) אמינות גבוהה בסביבות קיצוניות: אין אלקטרוניקה להיכשל מחום, קר, לחות או רטט.
  • (ב) צריכת החשמל של זארו עבור סוגים פסיביים של LT:1: אינדיקטורים מכניים לא צריכים חשמל, שמירה על חיי סוללה ב EVs ומערכות עזר.
  • (ב) ,0) תחזוקה ותיקון של ההרחבה: לעתים קרובות להחליף ללא קידוד תוכנה או כלי אבחון.
  • (ב) [ה]ההתנהגות הבלתי בטוחה של ה-FLT: האביב או הקישור שבור בדרך כלל חדלות פירעון למצב בטוח (למשל, מד הלחץ קורא אפס).
  • (ב) ⁇ :0) ליחידת לולאו עלות פונקציות בסיסיות של כפל 1: ⁇ פשוטה וגזרות עלות לייצר.

הגבלות

  • (ב) דיוק ורזולוציה גבוהה (FLT:0) ורזולוציה גבוהה (Lower) 1:1: היסטריה מכנית וחיכוך מגבילים דיוק לכ-1–2% מקנה המידה המלא.
  • (ב) אין העברת נתונים בזמן אמת: נדרש הפיכה מכנית ישירה או בדיקה חזותית; לא ניתן לשלב באוטובוס CAN ללא אלקטרוניקה נוספת.
  • (ב) [ה]ב[[1724]]: [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
  • (ב) ⁇ :0) גודל ומשקל 1 (הראשונה ל-[[1924]]: מנגנונים מגרפיים ובריונות בורדון הם גדולים יותר מ-Schis.
  • (ב) [15] ,התגובה הדינמית של ה-FLT:1: מערכות האביב-מס יש תדרים טבעיים שיכולים לחדש או לגרום לגישור המדידה.

שילוב עם מערכות אלקטרוניות

עתיד החיישנים המכניים אינו מדידה מכנית טהורה, אלא ב-FLT:0 (העיצובים המפוזרים של חיישנים מכניים) המשלב אלמנטים של חישה מכנית עם קריאה אלקטרונית.לדוגמה, חיישן לחץ diaphragm יכול להיות יחד עם מד או מסטיקה קיבוליטיבי לייצר אות חשמלי.זה משמר את העוצמה של ממשק מכני בעת הפעלת תקשורת דיגיטלית, בדומה למטר, ניתן לייצר אלקטרומטר של אלקטרול, אך ניתן לעבד אלקטרודה אלקטרודה אלקטרודה אלקטרודה אלקטרודה אלקטרואידית כדי לייצר אות חשמלי כדי לייצר אות חשמלי.

החיישנים ההיברידיים האלה כבר מופיעים בכלי רכב מסחריים.על ידי שמירה על מנגנון החישה פיזית בלבד והוספת נזיפה אלקטרונית, מהנדסים להשיג את הטוב ביותר של שני העולמות: עמידות של חיישנים מכניים עם קישוריות של אלקטרוניקה.הם גם קל יותר לחלחל ולשמור על מאשר מכשירים אלקטרוניים לחלוטין, כי החלק המכני יכול להיות מותאם או להחליף ללא מגע באלקטרוניקה.

טרנד אינטגרציה נוסף הוא השימוש בחיישנים מכניים כמו גיבוי FLT:1 במערכות בטיחות מפוכחות.לדוגמה, מערכת ESC עשויה להיות שני חיישנים בקצב ירכיים: אחד MEMS, אחד גיירוסקופ מכני אחד אם MEMS נכשל או הפלט שלו deviates, חיישן מכני מספק התייחסות.

מגמות עתידיות

ההתקדמות במדעי החומרים וייצור יוצרת הזדמנויות חדשות לחיישנים מכניים ביישומים של רכב.

חומרים חכמים

צורה של ⁇ זיכרון ופולימרים אדזואלקטריים יכול לפעול כמו גם חישה והפעלה אלמנטים. חיישן לחץ צמיג באמצעות מעיין זיכרון צורה יכול לשנות את צורתו בלחץ קריטי לסגור מגע או שינוי צבע, מתן אות מכני ללא כל כוח חיצוני.

מינימום

טכניקות מיקרו-מצ'ינג שמורות לאלקטרוניקה מוחלות כעת על חלקים מכניים.קפיצות סיליקון זעירות ו-diaphragms - מכשירים MEMS באופן משמעותי - הם חיישנים מכניים.אבל ייצור תוספים חדש (3D הדפסה) יכול לייצר מתכת ומיקרו-מכניזם מיקרו-מכני שהם חזקים יותר מסיליקון.זה יכול להוביל לחיישנים לחץ מכני שיכול להתאים בתוך גזע ומעביר באופן אופטי באמצעות ממסר MEMS.

אנרגיה קציר

חיישנים מכניים פסיביים שיוצרים את כוחם מתנועה או לחץ הם צוברים עניין. חיישן לחץ צמיג המשתמש ב- diaphragm אדזואלקטרי כדי ליצור מתח, ומעביר אלחוטי אות יסלק החלפת סוללות.ה היברידית של חישה מכנית וקצירת אנרגיה יכול להפוך חיים ארוכים, תחזוקה ללא תחזוקה TP למציאות.

קריאה דיגיטלית לחיישנים מכניים

מחוונים מכניים מתואמים עם תצוגות LCD כוח נמוך או e-paper. צינור בורדון או דיפראם נע נקודה, ומיקרו-מעבד קטן קורא את המיקום אופטי ומציג לחץ דיגיטלי.זה נותן לנהגים את האמינות של מד מכני בשילוב עם בהירות של מספר דיגיטלי, כל זאת תוך צריכת חשמל מינימלי.

מסקנה

חיישנים מכניים נשארים טכנולוגיה בסיסית למעקב אחר לחץ ודינמיקה של כלי רכב.פשטותם, עמידותם, ומאפיינים שאינם בטוחים, הופכים אותם הכרחיים בסביבות קשות וכגיבויים במערכות קריטיות בטיחות. בעוד חיישנים אלקטרוניים מציעים דיוק גבוה יותר וקישוריות, חיישנים מכניים מצטיינים היכן שחשוב הכי.השילוב המתמשך עם אלקטרוניקה - באמצעות עיצובים היברידיים, חומרים חכמים, וקצירת אנרגיה - מבטיח כי עקרונות מכניים ימשיכו להתפתח בטוח יותר ויותר עבור כלי רכב יעילים.

(ב) לקריאה נוספת על טכנולוגיות החיישן, חקרו משאבים מ-FLT:0SAEvy InternationalFLT:1 ו-FLT:2Bosch Mobility SolutionsFLT 3: .