Общая классификация датчиков давления

Отчет по преддипломной практике

Тема: «Устройство контроля давления шин автомобиля по

CAN - интерфейсу»

 

Студент гр. ЗПЭ-51c

В.В. Базылев

Руководитель от предприятия

Н.М. Пастушенко

Руководитель от кафедры

М.В. Столбов

Дата защиты_______________________

Оценка работы_______________________

Подписи членов комиссии_______________________

 

Гомель 2015

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………….…….3

1 Общая классификация датчиков давления ……………………………...…5

2 Конструкция и схемы обработки пьезорезистивных датчиков MAP, BAP и смежных применений…………………...………………….………...6

3 Интерфейс CAN ……………………….……………………………………...12

Заключение…………………………………………………………………….….22

Список использованных источников..………………………………………......23

ВВЕДЕНИЕ

Наибольшее применение датчики давления нашли в транспортных средствах, где используются в отсеке двигателя, при контроле эмиссии, шин или пассажирского отделения (датчики давления систем подушек безопаснос-

ти). Системы контроля трансмиссии (Powertrain) и контроля эмиссии потребляют весьма значительное число датчиков давления, важнейшим из которых является датчик давления воздуха во впускном патрубке двигателя Manifold Air Pressure sensor (MAP) (1–5 бар). MAP разрешает вывод масс воздуха, поступающих в двигатель, и допускает определение топлива и опережение зажигания, необходимые для оптимальной работы. Каждый автомобиль, использующий прямое измерение массового расхода, включает и датчик ба-рометрического (атмосферного) абсолютного давления (Barometric Absolute Pressure sensor, BAP) — для компенсации высоты.

Помимо широко распространенных датчиков MAP/BAP, существуют применения датчиков для контроля чрезвычайно высоких давлений, к примеру, в магистралях впрыска дизельных систем Common-rail.

Датчики давления — это ключевой компонент системы контроля эмиссионных паров, они служат для защиты окружающей среды от гидрокарбонатной эмиссии из топливного бака. Они также помогают очищать от частиц сажи выхлопные газы, переключая регенерацию фильтров в дизельных двигателях.

Важнейшее массовое применение датчиков давления— для проверки оптимального давления в шинах (до 5 бар) с целью повышения безопасности: Tire Pressure Sensor (TPS).

С помощью датчиков давления развертываются боковые подушки безопасности. Эти же устройства делают управление более комфортабельным, осуществляя контроль накачанных воздухом подушек в динамических сиденьях или контролируя процессы в системах кондиционирования воздуха HVAC.

Датчики давления осуществляют контроль:

- давления воздуха во впускном патрубке двигателя MAP(1–5 бар)/BAP;

- давления накачки шин (0–5 бар);

- давления в системах EGR;

- утечки топлива в бензобаке для контроля эмиссии летучих паров и диагностики фильтра (≈0,5 бар или 0–100 мбар дифф.);

- давления в камере сгорания — 100 бар;

- воздуха в подвеске (160 бар) и амортизаторах (200 бар);

- управляющего давления автоматической трансмиссии (35 бар) и давления смазочной жидкости трансмиссии 100–700 psi и более;

- давления в тормозных цилиндрах (200 бар);

- давления в электропневматических и гидравлических тормозах;

- давления масла двигателя (50 мбар — 2 бар);

- давления охладителя;

- электрического рулевого управления;

- давления впрыска в обычном бензиновом двигателе (5–6 бар);

- давления впрыска в дизеле (1000 бар);

- топливной инжекции под высоким давлением: давления в магистрали систем Common-rail двигателей с искровым зажиганием (100–200 бар) и дизельных (1400–2800 бар);

- давления в топливной магистрали газовых двигателей;

- давления в системах развертывании подушек безопасности;

- давления веса пассажира;

- системы кондиционирования воздуха и т. д.

Технологии датчиков стремительно развиваются — в связи с необходимостью обеспечения повышенных требований к надежности, точности и быстродействию устройств в конкретном применении. Появляются интегральные и MEMS-датчики. MEMS-датчики применяются сейчас не только в области автомобильной, но и потребительской и медицинской электроники.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

 

Самая общая классификация предполагает деление устройств по типу и профилю измерений:

- датчики абсолютного давления;

- датчики относительного давления Gage Pressure Sensors;

- датчики дифференциального давления.

По типу используемой технологии выделяются следующие датчики давления:

- пьезорезистивные;

- емкостные;

- металлические тонкопленочные тензорезистивные;

- оптические и другие (пьезоэлектрические, электромеханические).

Среди технологий для автомобильных применений доминируют пьезорезистивные. Пьезорезистивные датчики давления могут обеспечивать высокий срок службы, надежность и стоимостную эффективность.

Емкостные и тонкопленочные металлические устройства существуют как альтернатива для ряда применений.

Оптические (волоконно-оптические) — перспективные устройства для мониторинга процессов сгораниятоплива непосредственно в камере сгорания.

Можно выделить следующие распространенные автомобильные модификации:

- монолитные пьезорезистивные датчики на основе кремния;

- составные пьезорезистивные полупроводниковые датчики;

- толстопленочные пьезорезистивные датчики;

- датчики давления с тонкопленочным металлическим сенсорным элементом;

- керамические емкостные;

- поверхностные микромеханические емкостные датчики давления.