LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI W 

ŚRODKACH TRANSPORTU 

 

Wydział: 

MRiT 

Kierunek: 

Transport 

Rok: 

II 

Semestr: 

4 

Rok akademicki: 

2013/2014 

Prowadzący: 

mgr inż. Łukasz Putz 

Imię i nazwisko: 

Paulina Tomaszek 

Karolina Misiejuk 

Mateusz Mądrawski 

Grupa: 

T1 

Data wyk. ćw.: 

30.04.2010r. 

Ocena: 
 

Nr ćwiczenia: 

3 

Temat: 

Badania czujników samochodowych 

 

I.

 

Cel ćwiczenia. 

Ćwiczenie  miało  na  celu  zapoznanie  się  z  budową,  zasadą  działania  i  przeznaczeniem 
czujników  samochodowych  oraz  wykonanie  pomiarów  charakteryzujących  poszczególne 
urządzenia.  

II.

 

Schemat stanowiska do przeprowadzenia badań czujników.  

 

 

Opis oznaczeń: 

 

1- akumulator stanowiska 12V 40Ah,  
2- prostownik sieciowy bezpieczny 220V 50Hz/12V,  
3- zaciski napięcia 12V,  
4- czujnik indukcyjny,  
5- włącznik stanowiska (stacyjka),  
6- włącznik obrotów wieńca zębatego,  
7- bezpiecznik główny stanowiska SOA,  
8- kontrolka włączenia stanowiska,  
9- bezpieczniki obwodów 10A, 7,5A,  
10-czujnik indukcyjny,  
11- przełącznik wskaźnika napięcia,  
12- króciec obwodu ciśnienia bezwzględnego,  
13- wskaźnik napięcia,  
14- manowakuometr obwodu ciśnienia bezwzględnego,  
15- czujnik ciśnienia bezwzględnego (częstotliwościowy),  
16- pokrętło zaworu recyrkulacji spalin,  
17- czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy MAGNETI MARELLI),  
18- zawór recyrkulacji spalin z potencjometrem położenia suwaka zaworu,  
19- czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy DENSO),  
20- czujnik prędkości własnej pojazdu (efekt Halla),  
21- czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy GM),  
22- czujnik położenia wału korbowego silnika (fotooptyczny),  
23- stelaż stanowiska,  
24- diody LED sygnalizacji pracy czujnika fotooptycznego,  
25- czujnik położenia wału (efekt Halla),  
26- pokrętło prędkości obrotowej czujników położenia wału,  
27- czujnik spalania stukowego,  
28- czujnik położenia wału (indukcyjny),  
29- zespół przepustnicy z potencjometrem położenia,  
30- moduł zapłonu (indukcyjny),  
31- zespół trzech czujników indukcyjnych: (1-krotny, 4-krotny, 20-krotny), 
32- cewka zapłonowa,  
33-,czujnik położenia palcowy (efekt Halla),  
34- wieniec uzębiony i sektorowy. 

 

 

 

 

 

 

III.

 

Przebieg ćwiczenia.  

Ćwiczenie  przeprowadzono  przy  użyciu  diagnoskopu  komputerowego  w  oscyloskopowym  trybie 
pracy.  

Otrzymane charakterystyki: 

 

1.

 

Czujnik palcowy sektorów indukcyjnych. 

 

 

  
Sygnał napięciowy jest generowany w momencie zmiany środowiska magnetycznego.  
Skierowanie sygnału w górę jest w momencie gdy pojawia się przesłona, gdy przesłona mija czujnik 
sygnał idzie w dół.  
Długość poziomej kreski jest uzależniona od długości przesłony.   
Drobne zafalowania pochodzą od wieńca zębatego.  
Amplituda rośnie wraz z obrotami.  
 
 
 
 
 
 
 
 

2.

 

Czujnik indukcyjny palcowy - wąski nabiegunnik.  

 

Czujnik wysyła sygnał sinusoidalny.  
Silniejszy sygnał oznacza brak zęba.  
Amplituda oraz zagęszczenie sygnału zwiększa się wraz z prędkością obrotową.  
 

3.

 

Czujnik indukcyjny palcowy - szeroki nabiegunnik.  

 

Czujnik wysyła sygnał sinusoidalny.  
Słabszy sygnał oznacza brak zęba. 
 
 

4.

 

Czujnik palcowy sektorów indukcyjnych (efekt Halla). 

 

W momencie pojawienia się sektora napięcie wynosi 0.  
Zróżnicowanie długości sygnałów wynika z różnic w długościach sektorów i przerw. 
Jest to sygnał bardzo dokładny, pracujący w systemie 0 - 1 (albo sygnał jest, albo go nie ma). 
 

5.

 

Czujnik indukcyjny położenia wału korbowego 1 - krotny. 

 

Na wykresie można zauważyć drobne zafalowania – są to delikatne sygnały od elementu wirującego z 
20  zębami,  który  znajduje  się  w  tej  samej  obudowie.  Przy  zmianie  kierunku  obrotu  wału,  przebieg 
sygnału  jest  identyczny,  przy  czym  wzrost  i  spadek  napięcia  jest  odwrotny  niż  dla  pierwszego 
kierunku. 

6.

 

Czujnik indukcyjny położenia wału korbowego 4 - krotny. 

 

Jest to zagęszczony sygnał widoczny w powyższym wykresie. Poprzez zwiększenie krotności czujnika 
zwiększa się częstotliwość sygnału. Przy zmianie kierunku obrotu wału sytuacja jest tka jak dla pkt 5. 

7.

 

Czujnik indukcyjny położenia wału korbowego 20 - krotny.  

 

Jest to zagęszczony sygnał widoczny w powyższym wykresie.  
Pofalowanie amplitudy świadczy o tym, że wieniec zębaty jest niecentrycznie osadzony. 
Zmiana amplitudy nie powoduje zakłócenia informacji. 
 

8.

 

Czujnik indukcyjny położenia wału korbowego.  

 

(opis dotyczy również charakterystyk 5, 6 i 7) 
 
W  czujniku  jest  zabudowany  ząbek,  który  najpierw  łagodnie  narasta,  zaś  później  posiada  strome 
zbocze(ma  to  wpływ  na  kształt  charakterystyki).  Zanik  dodatniej  połówki  napięcia  (pojawienie  się 
stromego  zbocza)  oznacza  zapłon.    W  momencie  gdy  charakterystyka  przechodzi  przez  linię  zero 
następuje ładowanie energii w świecy zapłonowej.  Amplituda i częstotliwość zwiększają się wraz ze 
wzrostem prędkości wirowania. 
 

9.

 

Czujnik położenia wału korbowego (efekt Halla).  

 

Generowany sygnał jest prostokątny. 
Wraz  ze  zwiększeniem  prędkości  zwiększa  się  częstotliwość  generowanego  sygnału,  lecz  amplituda 
nie ulega zmianie. Kiedy pomiędzy magnesem a elementem Halla pojawia się okno wtedy powstaje 
napięcie, zaś w momencie pojawienia się przesłony napięcie wynosi 0.  Przy zmianie kierunku obrotu 
wału sygnał nie zmienia się. 

10.

 

Czujnik fotooptyczny położenia wału korbowego. 

 

Czujnik położenia wału korbowego. 

 

 

 

Czujnik położenia GMP 

Sygnał  prostokątny  jest  wynikiem  tego,  iż  w  momencie  kiedy  pojawia  się  pomiędzy  elementem 
promieniującym  a  elementem  detekcyjnym  przesłona  wtedy  nie  ma  sygnału,  zaś  kiedy  nie  ma 
przesłony - wtedy jest sygnał. Przy zmianie kierunku obrotu wału sygnał pozostaje ten sam. 

 

 

 

11.

 

Czujnik prędkości pojazdu (efekt Halla). 

 

Jest  to  czujnik  częstotliwościowy,  im  wyższa  prędkość  pojazdu  tym  większa  jest  częstotliwość 
generowanych impulsów.  

12.

 

Czujnik spalania stukowego.  

 

Badania dokonano przez mocne uderzenie kluczem.  
W  momencie  uderzenia  generowany  jest  sygnał  napięciowy  taki  jak  w  momencie  detonacji  przy 
spalaniu stukowym.  
Gdy komputer pokładowy wykryje taki sygnał, koryguje odpowiednio kąt wyprzedzenia zapłonu.  
Drobne sygnały są przez komputer interpretowane jako szumy.  
 

13.

 

Charakterystyki czujników ciśnieniowych.  

 

 

Rodzaj czujnika na stanowisku pomiarowym 

 

b) 

c) 

d) 

p 

U 

U 

U 

[Bar] 

[V] 

[V] 

[V] 

-0,5 

1,906 

1,426 

3,065 

-0,4 

2,345 

1,726 

2,656 

-0,3 

2,880 

1,933 

2,123 

-0,2 

3,275 

2,183 

1,635 

-0,1 

3,733 

2,477 

1,356 

0 

4,330 

2,752 

0,521 

0,1 

4,800 

2,985 

0,054 

0,2 

4,810 

3,231 

0,005 

0,3 

4,810 

3,506 

0,005 

0,4 

4,810 

3,693 

0,005 

0,5 

4,810 

3,970 

0,005 

a) czujnik ciśnienia bezwzględnego (częstotliwościowy),  
b) czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy MAGNETI MARELLI),  
c) czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy DENSO),  
d) czujnik ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy GM),  
 

a)

 

Czujnik ciśnienia bezwzględnego- częstotliwościowy 
P= -0,5 bar 

 

            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  P= 0,5 bar 

 

Wraz ze wzrostem ciśnienia częstotliwość wzrasta, a tym samym maleje czas trwania generowanych 
impulsów.  
Czas trwania impulsów świadczy o ciśnieniu. 
 
b) charakterystyka czujnika ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy MAGNETI MARELLI) 

 

 

Wraz ze wzrostem ciśnienia rośnie generowany sygnał napięciowy. Na podstawie tej charakterystyki 
możemy stwierdzić że jest to czujnik podciśnieniowy, gdyż dla dodatnich wartości ciśnienia napięcie 
pozostaje stałe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

c) charakterystyka czujnika ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy DENSO) 

 

 

 
 

Tak jak na poprzednim wykresie wysyłany sygnał rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia. Czujnik generuje 
sygnał także dla dodatnich wartości ciśnienia. O wielkości ciśnienia świadczy amplituda sygnału. Im 
większy tym większe ciśnienie. 
 
d)  charakterystyka czujnika  ciśnienia bezwzględnego (napięciowy firmy GM) 
 

 

 

 
Na  wykresie  można  zauważyć,  że  generowany  przez  czujnik  sygnał  wyjściowy  (napięciowy)  maleje 
wraz ze wzrostem ciśnienia. Czujnik ten jest czujnikiem podciśnieniowym. 

14.

 

Czujnik położenia przepustnicy 

 

 
Z wykresu  wynika, że wraz ze wzrostem kąta otwarcia przepustnicy rośnie napięcie w czujniku oraz 
że charakterystyka tych dwóch zależności jest liniowa. 

 
 

15.

 

Zawór elektromagnetyczny recyrkulacji spalin – potencjometr położenia 

 

 

 
Wraz z regulacją otwarcia zaworu, sygnał napięciowy rośnie.  
 
 
 
 
 
 

IV.

 

Wnioski końcowe.  

 
W  ćwiczeniu  zapoznaliśmy  się  z  budową,  zasadami  działania  i  przeznaczeniem  czujników 
samochodowych  różnych  typów  (indukcyjne,  fotooptyczne,  Halla).  Badaniu  podlegały  czujniki 
położenia  wału  korbowego,  prędkości  obrotowej,  ciśnieniowe,  spalania  stukowego  oraz 
potencjometr zespołu przepustnicy i położenia zaworu recyrkulacji spalin. 
 
Czujniki 

indukcyjne 

zbudowane 

są 

z 

magnesu 

trwałego, 

magnetowodu 

(rdzenia 

ferromagnetycznego),  cewki  nawiniętej  na  rdzeń  oraz  wirującego  elementu  z  materiału 
ferromagnetycznego z odpowiednio ukształtowanymi występami (najczęściej w postaci zębów).  
Czujniki  indukcyjne  nie  wymagają  zasilania.  Podczas  zmiany  prędkości  obrotowej  zmienia  się 
amplituda oraz częstotliwość generowanych impulsów. 
Amplituda sygnału nie przenosi informacji. O prędkości obrotowej informuje nas liczba impulsów na 
jednostkę czasu (czyli częstotliwość ich występowania), a o położeniu wału moment zaniku dodatniej 
połówki napięcia (fizycznie przejście ząbka, sektoru). 
Wielkość amplitudy zależy od prędkości obwodowej koła, od szczeliny między zębami a czujnikiem, 
od kształtu zębów, charakterystyki magnetycznej czujnika i sposobu jego zamocowania. 
 

Czujniki  Halla  zbudowane  są  z  magnesu  trwałego,  elementu  Halla  oraz  wirującej  między  nimi 
przesłony z materiału ferromagnetycznego z powycinanymi oknami. 
Gdy między magnesem trwałym, a elementem Halla jest okno - powstaje napięcie. 
Gdy między magnesem trwałym, a elementem Halla jest przesłona – napięcie = 0.  
Sygnał jest prostokątny. 
Czujniki tego typu są najdokładniejszymi z badanych ponieważ pracują w systemie 0 - 1 (czyli sygnał 
albo jest albo go nie ma) oraz sam czas bezwładności zadziałania czujnika jest bardzo mały. 

 

Czujniki  fotooptyczne  zbudowane  są  z  elementu  promieniującego,  elementu  detekcyjnego  oraz 
wirującej  między  nimi  przesłony  z  powycinanymi  otworami.  Czujniki  tego  typu  wymagają  zasilania 
zewnętrznego. 
Podczas  wirowania  tarczy  po  zasileniu  czujnika  promieniowanie  emitowane  przez  elementy 
promieniujące na przemian jest przepuszczane i przesłaniane, czyli na przemian dociera do elementu 
detekcyjnego lub nie. W efekcie występuje na wyjściu sygnał prostokątny. 
 

Czujnik  spalania  stukowego  zbudowany  jest  z  piezoceramiki  i  masy  sejsmicznej  oraz  elementów 
łączących te dwa materiały.  
Jeżeli  do  czujnika  docierają  drgania  o  częstotliwości  takiej  jak  przy  spalaniu  stukowym,  masa 
sejsmiczna wpada w drgania rezonansowe, bardzo silnie oddziałuje na piezoceramikę i generowany 
jest  silny  sygnał  napięciowy  interpretowany  przez  komputer  zapłonu  jako  pojawienie  się  spalania 
stukowego.  Aby  zniwelować  splanie  stukowe  komputer  zmienia  odpowiednio  kąt  wyprzedzenia 
zapłonu.