Датчик распределения фаз


где находится датчик распредвала, его назначение и неисправности

Инжекторный бензиновый и дизельный двигатель с электронным управлением оснащается большим количеством различных датчиков. Указанные датчики ЭСУД контролируют работу мотора,  управляют подачей топлива, фиксируют всевозможные сбои и т.д. Фактически, без нормальной работы электронной системы современный двигатель или не сможет работать, или же будет работать со сбоями, перейдет в аварийный режим и т.д.

При этом важнейшими датчиками считаются ДПКВ и датчик фазы (датчик положения распределительного вала, установленный на некоторых моторах). Далее мы рассмотрим, что такое датчик фазы (ДПРВ или ДФ), как он устроен и работает, какие функции выполняет датчик данного типа, а также какие неисправности и сбои указывают на проблемы с датчиком фаз.

Содержание статьи

Датчик фазы: назначение, устройство и принцип работы

Начнем с того, что если рассматривать датчик фаз ВАЗ, ГАЗ, ЗАЗ и других автомобилей отечественного и иностранного производства, многие модели оснащаются данным элементом и конструктивно решение везде похожее. Датчик положения распределительного вала фактически отслеживает положение распределительного вала в ГБЦ. Если иначе, этот датчик определяет, в каком положении находится механизм газораспределения.

При помощи этого датчика удается определить начало цикла работы двигателя по первому цилиндру в ВМТ (верхняя мертвая точка). В свою очередь, это необходимо для нормальной работы системы фазированного впрыска. Указанный датчик тесно связан с ДПКВ. ЭСУД получает показания от обоих датчиков, после чего ЭБУ формирует импульсы на впрыск топлива и зажигания в каждом отдельном цилиндре.

Датчик фазы ставят только на бензиновые моторы с распределенным фазированным впрыском, а также на некоторые дизельные ДВС. Установка датчика позволяет  максимально просто реализовать фазированный впрыск топлива и зажигание для каждого цилиндра с отдельным учетом режима работы силового агрегата.

Например, на моторах с карбюраторной дозирующей системой такой датчик не нужен, так как рабочая смесь топлива и воздуха  подается в общий коллектор,  тогда как зажиганием управляет распределитель зажигания  и/или датчик положения коленвала.

Еще датчик фазы активно используется на моторах с системой изменения фаз газораспределения. В такой системе стоят  датчики фаз для каждого распредвала,  которые по отдельности управляют управляющих впускными и выпускными клапанами. Системы электронного управления  на подобных моторах сложнее.

Как работает и как устроен датчик фаз

Итак, если отдельно рассматривать указанный датчик, то на многих авто в плане конструкции он похож. Другими словами, датчик распредвала ВАЗ 2114 по функциональности и назначению не будет сильно отличаться от какой-либо иномарки аналогичного класса. 

Сегодня активно применяются датчики, в основе которых лежит эффект Холла. Данный эффект заключается в том, что возникает разность потенциалов в полупроводниковой пластине, когда по ней протекает постоянный ток и она помещена в магнитное поле.

Сам датчик Холла относительно простой: квадратная или прямоугольная пластина из полупроводника, с четырех сторон которой подключены контакты (пара входных для подачи постоянного тока, а также пара выходных для передачи сигнала). Вся эта конструкция выполнена в виде небольшой микросхемы, заключенной в корпус вместе с магнитом и дополнительными элементами.

Датчики фаз бывают двух типов:

  • щелевой датчик;
  • стержневой или торцевой датчик;

Датчик щелевой  имеет форму в виде буквы П, в разрезе  проходит отметчик распредвала (репер). Корпус может быть разделен на две части (в одной стоит постоянный магнит,  тогда как во второй установлен чувствительный элемент). Как в первой, так и во второй части установлены магнитопроводы особой формы, которые реализуют изменение магнитного поля в момент прохождения отметчика.

Торцевой датчик  выполнен в форме цилиндра, отметчик распредвала проходит перед торцом. В датчике данного типа чувствительный элемент установлен в торце, сверху стоит постоянный магнит, а также магнитопроводы.

Также можно добавить, что ДПРВ является интегральным датчиком, сочетая чувствительный элемент (формирование сигнала) и преобразователь-усилитель сигнала,  который подает  подходящий для обработки сигнал на ЭБУ. Преобразователь интегрирован в датчик, что упрощает установку и настройку системы

  • Идем далее. Что касается принципа работы, на разных авто датчик работает практически одинаково (например, датчик распредвала 2114). Такой датчик  функционирует в паре с диском (задающий диск), который стоит на распредвале. Указанный диск может иметь отметчик-репер, который имеет ту или иную конструкцию. Основная задача — во время работы  отметчик должен пройти перед датчиком (также проход может быть реализован в зазоре датчика).

В момент прохода перед датчиком отметчик замыкает выходящие из него магнитные линии, это меняет магнитное поле, которое пересекает чувствительный элемент. В свою очередь, датчик способен сформировать электрический импульс. Этот импульс усиливается, а после видоизменяется (преобразовывается), после чего осуществляется подача  полностью готового выходного сигнала на ЭБУ силовой установкой.

Обратите внимание, щелевой и торцевой датчики имеют разные в плане конструкции задающие диски. Щелевой датчик получает диск с воздушным зазором. Данная схема предполагает, что управляющий импульс будет сформирован во время прохождения зазора.  Торцевой датчик  означает, что с ним используется диск с зубцами (зубчатый задающий диск). Также могут быть использованы короткие реперы. В свою очередь, управляющий импульс  создается в момент прохождения репера.

На моторах с инжектором диск и датчик фазы стоят так, чтобы импульс  от  ДПРВ был сформирован в момент  прохождения ВМТ в первом цилиндре.  В этот же момент  сигнал подается от ДПКВ,  после чего система учитывает показания этих датчиков. Далее ЭБУ посылает сигналы на впрыск топлива и зажигания с учетом порядка работы цилиндров ДВС.

Синхронная работа ДПРВ и ДПКВ позволяет  гибко отслеживать любые изменения частоты вращения коленчатого вала и режима работы мотора, а также обеспечить точный впрыск горючего и четкую работу системы зажигания.

Кстати, что касается дизельных моторов,  система работает точно так же, но есть одна отличительная особенность. Система следит за положением поршня в каждом отдельном цилиндре. Для реализации такой функции задающий диск  имеет несколько основных и дополнительных отметчиков-реперов, которые отличаются друг от друга по ширине.

Когда система работает, именно по разным отметчикам удается определить, в каком из цилиндров поршень находится в ВМТ. В свою очередь, принимая за основу эти данные, ЭБУ управляет работой форсунок.

Признаки неисправности датчика распределительного вала

Как уже было сказано выше,  на двигателях с датчиком фаз  система управления ДВС опирается на показания указанного датчика. Само собой, если датчик выходит из строя или работает со сбоями, двигатель будет работать неустойчиво. Если датчик выходит из строя,  ЭБУ переведет двигатель в режим парафазного впрыска топлива. Фактически, управление будет происходить только с учетом показаний датчика коленчатого вала.

При этом важно понимать, что без датчика распредвала  ЭБУ не сможет определить начало цикла работы двигателя,  то есть каждая форсунка  будет принудительно впрыскивать половину дозы топлива два  раза в рамках одного цикла. С одной стороны, это позволит подавать рабочую смесь в  каждый цилиндр, то есть мотор будет работать.  Однако с другой расход топлива увеличится, мотор не будет работать ровно и четко.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик детонации (ДД). Из этой статьи вы узнаете о назначении, устройстве, принципах работы, а также основных признаках неисправности датчика детонации и способах проверки датчика детонации двигателя автомобиля.

Как правило, на отечественных форумах можно встретить проблему с мотором ВАЗ 2114, датчик распредвала при этом многими упускается из виду. В свою очередь, именно при детальной и углубленной диагностике именно датчик фаз ВАЗ 2114 вполне может оказаться неисправным элементом. Также это касается и других авто как отечественного, так и иностранного производства.

Обычно при выходе из строя датчика фаз на приборной панели горит «чек», мотор теряет мощность, работает с перебоями, перерасходует топливо, теряется мощность. Зачастую в памяти ЭБУ прописан код ошибки датчика фаз. В рамках компьютерной диагностики это позволяет определить, что датчик фазы ВАЗ 2114 или любого другого авто вышел из строя. 

Главное, провести диагностику и правильно расшифровать коды ошибок, после чего выполнить проверку и заменить датчик при такой необходимости. Также может потребоваться провести настройку ЭСУД после замены датчика.

Подведем итоги

Как видно, при условии наличия датчика фаз именно фазированный впрыск позволяет получить от двигателя максимум мощности и эффективности. Когда датчик в норме, мотор оптимально работает  на разных режимах, под нагрузкой и т.д. Это достигается благодаря слаженной работе ДПРВ и ДПКВ. В свою очередь, датчики позволяют точно управлять впрыском и зажиганием.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик ДМРВ. Из этой статьи вы узнаете о назначении, принципах работы, а также признаках неисправностей, способах диагностики и ремонта датчика воздуха на примере ВАЗ 2114.

Напоследок отметим, что  если датчик фаз вышел из строя, замена датчика распредвала зачастую является оптимальным решением. Дело в том, что такие датчики не отличаются особой ремонтопригодностью и лучше сразу заменить проблемный элемент на новый датчик или заведомо рабочий б/у. С учетом относительно доступной стоимости, именно замена позволяет быстро решить проблему и полностью восстановить работоспособность ДВС.

описание, основные функции, расположение, признаки неисправности

Датчик фаз

Датчик фаз (ДФ) – один из многочисленных датчиков, обеспечивающих работу двигателя. Датчик фаз так же называют ещё «датчик положения распределительного вала (ДПРВ)».

Данный датчик не устанавливается в карбюраторном моторе, да и в первых моделях инжекторов ВАЗа. Датчик присутствует во всех 16-ти клапанных моторах автоваза; На 8-ми клапанных с нормой токсичности евро-3 и с фазированным, последовательно распределённым впрыском топлива; Стоит отметить, что в период с 2004г по 2005г на такие двигатели как 2111, 2112,21114, 21124 с блоками управления двигателем Bosch M7.9.7 и Январь 7.2 началась массовое внедрение Датчиков фаз.

Зачем нужен датчик фаз?

Датчик фаз предназначен для определения цикла работы двигателя и формирования импульсного сигнала. Датчик фаз интегральным датчиком, т.е. включает чувствительный элемент и вторичный преобразователь сигнала в импульс. Чувствительный элемент датчика работает по принципу Холла, реагируя на изменения магнитного поля. Вторичный элемент датчика содержит в себе мостовую схему, операционный усилитель, выходной каскад. Выходной каскад выполнен по типу открытого коллектора.

Работа датчика фаз представляет собой  выбор такта для первого цилиндра: распредвал определяет какой клапан открыт, какая фаза газораспределения. В карбюраторных моторах данного датчика нет. Дело в том, что карбюраторный мотор подаёт искру свечи в момент сжатия и в конце пуска отработавших газов, а для такого принципа работы достаточно показаний датчика положения коленчатого вала (ДПКВ). Данный тип работы двигателя носит название «система зажигания».

На инжэкторных двигателях, когда датчик фаз(ДФ) умирает, загорается чек, и двигатель переходит  с фазированного впрыска на систему зажигания, то есть опираясь всего лишь на показания ДПКВ.

В чём преимущество фазированного впрыска?

Ситема фазированного впрыска устроена следующим образом: датчик фаз передают импульс на ЭСУД , который управляет подачей топлива и форсунка впрыскивает бензин в цилиндр перед самым открытием впускного клапана. Когда клапан открылся, воздух всасывается в впускной клапан и топливо активно перемешивается с воздухом.

Датчик фаз

Где находится датчик фаз?

Датчик фаз стоит на двигателе со стороны воздушного фильтра, рядом с головкой блока цилиндров. Обратите внимание на рисунок.

Признаки неисправности датчика фаз

Если у вас появились следующие признаки, то скорее всего неисправен датчик фаз (дф).

  1. Во время запуска двигателя, стартер крутится 3-4 секунды, затем двигатель запускается и загорается чек эйндж. В этом случае, во время запуска, эбу ждёт показания с датчика фаз, недожидается и переходит в режим работы двигателя опираясь на систему зажигания (по ДПКВ).
  2. Повышенный расход бензина. (Так же читайте: Причины большого расхода топлива на ВАЗ).
  3. Сбои режима самодиагностики.
  4. Снижение динамики двигателя. (так же причина может быть в ДМРВ и в низкой компрессии двигателя).

Ошибка датчика фаз

0340

 Ошибка датчика фазы.
0343 Высокий уровень сигнала датчика фаз (Датчик положения распределительного вала – высокий сигнал)

При неисправности датчика загорается чек и выскакивает ошибка P0340 – «Ошибка датчика фазы» или «неисправен датчик положения распредвала». Но как уже говорилось с самого начала, что описание проблемы разное, а суть то одна: (ещё раз повторюсь) датчик фаз и датчик положения распредвала – это один и тот же датчик. Более подробно о возникновении ошибки и способах устранения читайте в статье: Ошибка датчика фаз Чаще всего ремонт обходится просто: нужно заменить датчик на новый (Как заменить датчик фаз?).

Цена на датчик фаз

Примерная стоимость датчика фаз(ДФ) составляет 250-300р.

Датчик положения распредвала (ДПРВ). Полное описание.

В отличие от датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), он в системе отнюдь не обязателен. Однако ненужным его не назовешь.

Начнем издалека. Вспомним, как выглядит осциллограмма сигналов ДПКВ:

Пачка импульсов между двумя промежутками - это один полный оборот коленчатого вала. Именно по ним блок управления определяет текущее положение коленвала. Приводом ГРМ (будь то цепь, ремень или шестерня) обеспечивается четкое соответствие положения распредвалов каждому положению коленчатого вала, и блок управления это соответствие знает. Конечно, мы не рассматриваем случаи явной неисправности - растяжения ремня/цепи, или неправильную их установку. Так вот, на исправном двигателе блоку управления этих показаний достаточно, чтобы определить положение коленвала и цилиндров.

Другое дело - пуск двигателя. Представим, что двигатель был заглушен в положении, соответствующем второму импульсу после перерыва. Чтобы блок управления смог хотя бы "сориентироваться", где находится коленвал, ему нужно дождаться промежутка. То есть, это уже минимум один оборот коленвала. Далее нам нужно вспомнить, что один оборот коленчатого вала - это всего полоборота вала распределительного, и даже дождавшись промежутка, блок управления не может точно сказать, в каком из цилиндров сейчас будет фаза впуска. То есть, остается шанс впрыснуть смесь не в тот цилиндр, и впрыснутая смесь просто будет выброшена через открытые выпускные клапаны. Поэтому запуск двигателя в такой ситуации может занять не привычные полсекунды, а 2-5-10 секунд - в зависимости от конкретного мотора и прошивки его блока управления.

Поэтому в систему управления был добавлен еще один датчик - датчик положения распредвала (ДПРВ). Его еще могут называть "датчиком фазы". Конструктивно он полностью аналогичен с ДПКВ, а вот конструкция задающего диска на валу несколько отличается. Строго говоря, даже и называть его именно диском нельзя. Например, на двигателе ЗМЗ-406 это задающая пластина:

А на Z18XER эта конструкция посложнее, хотя слово "диск" к ней по-прежнему неприменимо:

Такая конструкция позволяет в результате получить примерно такую осциллограмму Вр:

Благодаря дополнительным сигналам с ДПРВ блок управления сможет быстрее понять, "где он находится" и завести двигатель без лишних "холостых" оборотов коленчатого вала.

Кроме того, в случае растяжения цепи/ремня ГРМ, или при выходе из строя регуляторов фаз, блок управления по расхождению сигналов ДПКВ и ДПРВ может зафиксировать ошибку и зажечь лампу Check Engine, чем и сообщить водителю о поломке.

На некоторых системах, помимо этого, ДПРВ обеспечивает аварийный режим. При отказе ДПКВ система начинает ориентироваться на показания ДПРВ, и "льет" в оба цилиндра, которые могут соответствовать текущей фазе. И впрыск, и подача искры осуществляются очень приблизительно, но все же это позволяет худо-бедно завести двигатель и поехать к месту ремонта своими силами, а не обрывать телефоны эвакуаторов - каждый из которых вот именно сегодня не может.

А вот выход из строя ДПРВ к существенным проблемам не приведет - мотор от этого заводиться не перестанет, и машина посреди дороги не встанет. Что, конечно, не служит поводом оставлять без внимания поломки, связанные с этим датчиком.

Симптомы неисправности датчика положения распредвала

Электроника, управляющая работой двигателя современного автомобиля, получает информацию от группы измерителей, фиксирующих расход воздуха, температуру, состав выхлопных газов и так далее. В машинах последнего поколения количество измерительных элементов увеличилось – появился электромагнитный датчик положения распредвала (сокращенно – ДПРВ). Автолюбителям, предпочитающим самостоятельно диагностировать неисправности, стоит ознакомиться с симптомами неполадок указанного прибора и способами его проверки.

Конструкция и местонахождение измерителя

Принцип работы ДПРВ основан на эффекте Холла – датчик реагирует на приближение металлической массы, изменяя напряжение на сигнальном проводе. По конструкции прибор похож на другой элемент – определитель положения коленчатого вала. Внутри пластикового корпуса находится катушка, куда постоянно подводится напряжение бортовой сети 12 В.

Измеритель устанавливается на головке цилиндров двигателя в непосредственной близости от распределительного вала. Последний оснащается специальной пластиной либо шестеренкой, чье вращение воздействует на ДПРВ. Алгоритм работы выглядит так:

  1. После включения зажигания и пуска мотора на датчик подается напряжение питания 12 В. Через третий сигнальный провод элемент отдает контроллеру напряжение величиной 90–95% от исходного.
  2. Когда выступ на вращающейся детали распредвала проходит рядом с корпусом ДПРВ, напряжение на сигнальном контакте падает до 0,2–0,4 вольта в зависимости от конструкции прибора и модели транспортного средства.
  3. По моментам падения напряжения электронный блок четко «видит» фазы газораспределения, своевременно подает топливную смесь в цилиндры двигателя и направляет искровой разряд к нужной свече зажигания.

Примечание. На автомобилях с 16-клапанными моторами устанавливается 2 датчика – по одному на каждый распределительный вал.

Когда измеритель неисправен, электроника не способна контролировать работу газораспределительного механизма. В подобных случаях блок управления уходит в ошибку и ориентируется на сигналы остальных измерителей. Искрообразование и топливоподача корректируется согласно заложенной программе, что сказывается на работе силового агрегата.

Характерные симптомы неполадки

Практика показывает, что неисправность датчика положения распределительного вала не ведет к отказу мотора и обездвиживанию транспортного средства. Двигатель продолжает работать с некоторыми отклонениями, мешающими нормальной эксплуатации авто. Симптомы выхода из строя ДПРВ довольно туманны и похожи на неполадки других измерительных элементов:

  1. Нестабильная работа мотора на холостых оборотах и в процессе движения.
  2. Вместо динамичного разгона после нажатия педали газа наблюдается серия мелких рывков и вялый набор скорости.
  3. Мощность силового агрегата снижается. Эффект становится заметен при увеличении нагрузки – на подъеме, резком ускорении, во время буксирования прицепа.
  4. Индикатор Check Engine на приборной панели загорается не всегда. Но многие водители отмечают, что при неисправном измерителе табло вспыхивает после увеличения оборотов коленчатого вала до 3000 об/мин и более.
  5. Расход горючего закономерно увеличивается.

Если измерительный элемент неисправен, блок управления готовит и подает в цилиндры обогащенную топливовоздушную смесь. Отсюда возникает увеличение расхода бензина и нестабильная работа на холостом ходу. Рывки и падение мощности обусловлены несвоевременной подачей искры – контроллер «не видит» окончания такта сжатия в цилиндре и не может четко определить угол опережения зажигания.

На различных моделях автомобилей отмечаются дополнительные признаки неисправности датчика распредвала:

  • мотор неожиданно глохнет в процессе движения, при этом заводится без проблем;
  • холодный пуск двигателя становится затрудненным;
  • на машинах, оборудованных роботизированной коробкой передач, возникают сложности с автоматическим переключением скоростей;
  • двигатель «троит» – слышны пропуски циклов зажигания, иногда наблюдаются хлопки в выпускном коллекторе;
  • на некоторых авто случается отказ силовой установки из-за отсутствия искрообразования.

Справка. Срок эксплуатации элемента довольно продолжительный. На автомобилях отечественного производства ресурс достигает 80–100 тыс. км, импортного – 150 тыс. км. При поиске причин неисправности вы можете ориентироваться на указанные периоды.

Езда с поломанным измерителем ДПРВ допустима в течение короткого периода. Рывки, обогащенная топливная смесь и ошибки электроники ускоряют износ свечей зажигания и деталей двигателя. После обнаружения перечисленных симптомов машину стоит отправить на диагностику либо отыскать источник проблемы самостоятельно.

Как убедиться в работоспособности ДПРВ?

Простейший способ проверить датчик распредвала – подключить к диагностическому разъему машины автомобильный сканер или компьютер с установленной программой, соответствующей марке авто. Если элемент неисправен, то после запуска двигателя устройство покажет следующие коды ошибок:

  • P0340 – отсутствует сигнал определителя положения распредвала;
  • P0341 – фазы газораспределения не совпадают с тактами сжатия/впуска цилиндропоршневой группы;
  • P0342 – в электрической цепи ДПРВ слишком низкий уровень сигнала;
  • P0343 – уровень сигнала от измерителя превышает норму;
  • P0339 – от датчика поступает прерывистый сигнал.

Поскольку подавляющее большинство автолюбителей не имеет в своем распоряжении сканеров и ноутбуков с программным обеспечением, практикуется более доступный способ – проверка цифровым мультиметром. Диагностика производится в 3 этапа:

  1. Визуальный осмотр проводки и прозвонка цепи на предмет обрыва.
  2. Измерение исходящего тока на управляющем контакте ДПРВ.
  3. Проверка работоспособности методом приближения к металлическому предмету.

На первом этапе необходимо убедиться в целостности проводки и надежном контакте соединительной колодки. Внимательно осмотрите подводящие кабели на предмет изломов, трещин и оплавления изоляции. Прозвонка токонесущих жил и поиск обрыва выполняется тем же мультиметром. Не забудьте почистить контакты разъема от окисления.

Проверив электропроводку, переходите к диагностике самого датчика распределительного вала. Вместо штатных зажимов типа «крокодил» на тестере нужно использовать провода с иглами, чтобы не пришлось мудрить с подключением к соединительной колодке. Диагностические работы ведутся в следующем порядке:

  1. Откройте крышку капота и отыщите на головке цилиндров ДПРВ. Обычно элемент ставится на торце двигателя или боковой стенке ГБЦ рядом с ним.
  2. Пользуясь электрической схемой автомобиля или данными по конкретной модели датчика, определите расположение двух контактов питания и третьего провода, идущего к контроллеру.
  3. Включите зажигание и замерьте напряжение между массой машины и управляющим контактом элемента (на автомобилях ВАЗ это средний провод, обозначенный буквой «С»). Нормальные показания мультиметра – не менее 90% от напряжения питания, то есть, 12 * 0,9 = 10,8 В.
  4. Если полученные значения ниже нормы, датчик неисправен и подлежит замене. В противном случае выполняйте третий этап проверки.

Для окончательной диагностики деталь придется снять с двигателя. Как правило, элемент вставлен в отверстие на головке цилиндров и прикручен одним болтом. Открутите его, извлеките ДПРВ и вытрите от моторного масла. Колодку с проводами не отсоединяйте.

Подключив мультиметр к среднему контакту и массе авто, вновь включите зажигание. Поднесите близко к торцевой части элемента стальной предмет (например, рожковый ключ), отслеживая показания дисплея. Работоспособный датчик должен отреагировать на приближение металла падением напряжения до значений 0,2–0,4 В.

Если проверка датчика распредвала железным предметом не изменила показаний тестера, ДПРВ однозначно следует поменять. Приобретая новую деталь, учитывайте один момент: даже оригинальные запчасти могут продаваться без тонкого уплотнительного кольца. Придется найти и купить его отдельно либо использовать старый уплотнитель при условии, что материал не потрескался и не «задубел».

Источники: ЯндексДзен, autochainik.ru.

Датчика положения распредвала: неисправности и как поменять

Современные двигатели имеют довольно сложное устройство и управляются электронным блоком управления на основе сигналов датчиков. Каждый сенсор отслеживает определенные параметры, характеризующие работу мотора в текущий момент времени, и передает информацию в ЭБУ. В данной статье рассмотрим один из важнейших элементов системы управления двигателем – датчик положения распределительного вала (ДПРВ).

Содержание статьи

Где находится датчик положения распредвала

На большинстве машин ДПРВ находится в районе головки блока цилиндров. Чтобы найти его, необходимо ориентироваться на положение распределительного вала. Он может находиться с левой или правой части двигателя. Место расположения датчика распредвала варьируется в зависимости от марки и модели. Обычно его можно найти возле верхней части местоположения ремня или в защищенных частях проводки, расположенной в передней части двигателя. Также иногда ДПРВ устанавливают в задней части ГБЦ. А некоторые автопроизводители ставят в специальном отсеке под капотом (примером служат автомобили марки General Motors).

Ниже приводим несколько примеров расположения ДПРВ на разных машинах.

ДПРВ на Опель Астра

ДПРВ на ВАЗ 2114

ДПРВ на VW Polo

Принцип работы датчика положения распредвала

Датчик положения распредвала На ДФ подаётся напряжение, возбуждающее магнитное поле катушкой датчика. Задающая метка, попадая в это поле, создаёт скачкообразное его изменение, которое воспринимает датчик и преобразует в электрический импульс, посылаемый в электронный блок управления (“мозги”) двигателя. Функционирование датчика распредвала основано на эффекте Холла. Устройства подобного типа называются датчиками Холла и широко применяются в современной технике – бензопилы, косы и т.д.

Отсутствие подвижных деталей делает их в несколько раз надёжнее, чем, допустим, применение контактных систем зажигания. Аналогичное устройство считывает угол поворота коленчатого вала. Сигналы обеих обрабатываются ЭБУ по заданной программе. Датчик распределительного вала отвечает за своевременную подачу напряжения на топливные форсунки. На бензиновых двигателях обычно делается метка, указывающая на фазу ГРМ, соответствующая нахождению поршня первого цилиндра в верхней мёртвой точке.

На современных дизельных моторах таких меток (реперов) несколько, для регистрации угла (фазы) на каждом цилиндре. Это позволяет точнее сформировать сигнал, открывающий форсунки. Дизельные топливные системы Common Rail предусматривают точное управление процессом сгорания топливной смеси, для чего топливо может впрыскиваться форсункой несколько раз во время одной вспышки. Это, в свою очередь, требует точности определения фазы. Именно для этого и нужен датчик распредвала. Кроме того, на двигателях с гидравлической подстройкой фаз сигналы ДПРВ, обработанные ЭБУ, позволяют изменять подачу масла в гидромуфты за счёт изменения напряжения, подающегося на управляющие соленоиды (например, на двигателях BMW).

Диагностика

К признакам неисправности относятся следующие симптомы:

  • увеличенный расход топлива;
  • проблемы с запуском;
  • нестабильная работа мотора.

Диагностику и определение того, что нужна замена датчика распредвала, можно осуществить своими руками. Лампа диагностики автомобиля – это первый и самый простой способ узнать, что с Вашим автомобилем что-то не так. В случае загорания иконки «Check engine» на приборной панели, необходимо произвести компьютерную диагностику. Считать коды ошибок можно в специальная инструкции по эксплуатации, которая прилагается к каждому автомобилю.

Характерные симптомы неполадки

Практика показывает, что неисправность датчика положения распределительного вала не ведет к отказу мотора и обездвиживанию транспортного средства. Двигатель продолжает работать с некоторыми отклонениями, мешающими нормальной эксплуатации авто. Симптомы выхода из строя ДПРВ довольно туманны и похожи на неполадки других измерительных элементов:

  1. Нестабильная работа мотора на холостых оборотах и в процессе движения.
  2. Вместо динамичного разгона после нажатия педали газа наблюдается серия мелких рывков и вялый набор скорости.
  3. Мощность силового агрегата снижается. Эффект становится заметен при увеличении нагрузки – на подъеме, резком ускорении, во время буксирования прицепа.
  4. Индикатор Check Engine на приборной панели загорается не всегда. Но многие водители отмечают, что при неисправном измерителе табло вспыхивает после увеличения оборотов коленчатого вала до 3000 об/мин и более.
  5. Расход горючего закономерно увеличивается.

Если измерительный элемент неисправен, блок управления готовит и подает в цилиндры обогащенную топливовоздушную смесь. Отсюда возникает увеличение расхода бензина и нестабильная работа на холостом ходу. Рывки и падение мощности обусловлены несвоевременной подачей искры – контроллер «не видит» окончания такта сжатия в цилиндре и не может четко определить угол опережения зажигания.

 

На различных моделях автомобилей отмечаются дополнительные признаки неисправности датчика распредвала:

  • мотор неожиданно глохнет в процессе движения, при этом заводится без проблем;
  • холодный пуск двигателя становится затрудненным;
  • на машинах, оборудованных роботизированной коробкой передач, возникают сложности с автоматическим переключением скоростей;
  • двигатель «троит» – слышны пропуски циклов зажигания, иногда наблюдаются хлопки в выпускном коллекторе;
  • на некоторых авто случается отказ силовой установки из-за отсутствия искрообразования.

Справка. Срок эксплуатации элемента довольно продолжительный. На автомобилях отечественного производства ресурс достигает 80–100 тыс. км, импортного – 150 тыс. км. При поиске причин неисправности вы можете ориентироваться на указанные периоды.

Езда с поломанным измерителем ДПРВ допустима в течение короткого периода. Рывки, обогащенная топливная смесь и ошибки электроники ускоряют износ свечей зажигания и деталей двигателя. После обнаружения перечисленных симптомов машину стоит отправить на диагностику либо отыскать источник проблемы самостоятельно.

ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА – КАК ПРОВЕРЯТЬ?

Каждый водитель должен знать, как проверить датчик распредвала. В случае обнаружения проблем в работе двигателя, при проведении диагностики нужно проверить в первую очередь сам ДПРВ. Осуществить подобную диагностику лучше всего тестером (мультиметром). Проверка проходит поэтапно:

  • для начала нужно убедиться в том, что в электрической цепи имеется напряжение. Сделать это можно следующим образом: при включенном зажигании проверяем напряжение на проводках, подходящих к разъему. В случае не обнаружения нужно обратить внимание в первую очередь на проводки, вся проблема может быть именно в них.
  • проверяем заземление (наличие отрицательного заряда) с корпусом ДВС;
  • далее подключаем провода вольтметра к сигнальному проводу разъема и корпусом для получения «-». При проворачивании стартером изменения в напряжении будут происходить с заметным изменением на вольтметре в пределах 0-5 В. В случае отсутствия изменений показаний, нужно заменить датчик распредвала.

Как убедиться в работоспособности ДПРВ?

Простейший способ проверить датчик распредвала – подключить к диагностическому разъему машины автомобильный сканер или компьютер с установленной программой, соответствующей марке авто. Если элемент неисправен, то после запуска двигателя устройство покажет следующие коды ошибок:

  • P0340 – отсутствует сигнал определителя положения распредвала;
  • P0341 – фазы газораспределения не совпадают с тактами сжатия/впуска цилиндропоршневой группы;
  • P0342 – в электрической цепи ДПРВ слишком низкий уровень сигнала;
  • P0343 – уровень сигнала от измерителя превышает норму;
  • P0339 – от датчика поступает прерывистый сигнал.

Поскольку подавляющее большинство автолюбителей не имеет в своем распоряжении сканеров и ноутбуков с программным обеспечением, практикуется более доступный способ – проверка цифровым мультиметром. Диагностика производится в 3 этапа:

  1. Визуальный осмотр проводки и прозвонка цепи на предмет обрыва.
  2. Измерение исходящего тока на управляющем контакте ДПРВ.
  3. Проверка работоспособности методом приближения к металлическому предмету.

На первом этапе необходимо убедиться в целостности проводки и надежном контакте соединительной колодки. Внимательно осмотрите подводящие кабели на предмет изломов, трещин и оплавления изоляции. Прозвонка токонесущих жил и поиск обрыва выполняется тем же мультиметром. Не забудьте почистить контакты разъема от окисления.

Проверив электропроводку, переходите к диагностике самого датчика распределительного вала. Вместо штатных зажимов типа «крокодил» на тестере нужно использовать провода с иглами, чтобы не пришлось мудрить с подключением к соединительной колодке. Диагностические работы ведутся в следующем порядке:

  1. Откройте крышку капота и отыщите на головке цилиндров ДПРВ. Обычно элемент ставится на торце двигателя или боковой стенке ГБЦ рядом с ним.
  2. Пользуясь электрической схемой автомобиля или данными по конкретной модели датчика, определите расположение двух контактов питания и третьего провода, идущего к контроллеру.
  3. Включите зажигание и замерьте напряжение между массой машины и управляющим контактом элемента (на автомобилях ВАЗ это средний провод, обозначенный буквой «С»). Нормальные показания мультиметра – не менее 90% от напряжения питания, то есть, 12 * 0,9 = 10,8 В.
  4. Если полученные значения ниже нормы, датчик неисправен и подлежит замене. В противном случае выполняйте третий этап проверки.

Для окончательной диагностики деталь придется снять с двигателя. Как правило, элемент вставлен в отверстие на головке цилиндров и прикручен одним болтом. Открутите его, извлеките ДПРВ и вытрите от моторного масла. Колодку с проводами не отсоединяйте.

Подключив мультиметр к среднему контакту и массе авто, вновь включите зажигание. Поднесите близко к торцевой части элемента стальной предмет (например, рожковый ключ), отслеживая показания дисплея. Работоспособный датчик должен отреагировать на приближение металла падением напряжения до значений 0,2–0,4 В.

Если проверка датчика распредвала железным предметом не изменила показаний тестера, ДПРВ однозначно следует поменять. Приобретая новую деталь, учитывайте один момент: даже оригинальные запчасти могут продаваться без тонкого уплотнительного кольца. Придется найти и купить его отдельно либо использовать старый уплотнитель при условии, что материал не потрескался и не «задубел».

Как поменять датчик

Очень часто владельцы автомобилей при выявлении поломки датчика распредвала сомневаются в своих возможностях и доверяют ТС работникам автосервиса. Но ведь замена датчика распредвала – миссия выполнимая, даже для новичков.

Накидные ключи и хорошая отвертка – это все необходимые инструменты для замены. Прежде чем начать процедуру замены, нужно убрать защитный кожух ГРМ. Помните, что при выполнении «операции» по замене ДПРВ нужно быть предельно аккуратным. Если какая-то деталь свалится внутрь «организма» автомобиля, дополнительной работы не избежать.

Признаки неисправности датчика распредвала

Что происходит, когда изнашивается датчик положения распределительного вала

Признаки неисправности датчика распредвала

Это может произойти в любой момент безо всякого предупреждения. Представьте себе дорогие автомобилисты следующее: -Вы едете на машине по автошоссе и движетесь с большой скоростью и тут неожиданно для Вас двигатель в вашей машине просто выключается...(?) После того, как в этой ситуации Вы испытаете на себе неприятные мгновения, которые будут связаны с отключением гидроусилителя или электроусилителя рулевого управления с ухудшением эффективности тормозной системы, то вы тут-же припаркуете свой автомобиль на обочине, а далее будете гадать над определенным вопросом, что же произошло... Частой причиной такого неожиданного выключения двигателя при движении по дороге является неисправность датчика распредвала (датчик положения распределительного вала). 

 

Иногда этот датчик распредвала (CMP) может выйти из строя и без предупреждения, в результате чего двигатель просто глохнет. В некоторых и определенных случаях водитель может даже и не догадываться о произошедших проблемах с датчиком, и это будет происходить до тех самых пор пока двигатель автомобиля не будет просто- напросто запускаться.

 

Смотрите также: Как работает двигатель Koenigsegg без распредвала [Видео]

 

В нашей сегодняшней статье уважаемые читатели мы с вами рассмотрим основные признаки неисправности датчика положения распределительного вала, а заодно расскажем вам и о том, что необходимо делать в таком положении чтоб устранить данную неисправность. Но для начала давайте вместе конкретно узнаем, что же делает этот датчик в автомобиле.

 

Что такое Датчик положения распределительного вала (CMP)?

Признаки неисправности датчика распредвала

Распределительный вал управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов.

 

В головке блока цилиндров двигателя автомобиля находится один или два распределительных вала, которые оснащены специальными лепестками и предназначены для работы впускных и выпускных клапанов. Коленчатый вал находится в самом блоке цилиндров, который, при получении крутящего момента от движения поршней в блоке передает этот крутящий момент с помощью шестерней непосредственно цепи ГРМ (или на ремень ГРМ) на распределительный вал. 

Признаки неисправности датчика распредвала

Распредвал

 

Чтобы определить изначально, какой цилиндр двигателя находится в такте, компьютер вашего автомобиля контролирует положение поворота распределительного вала относительно положения коленчатого вала с помощью как-раз датчика распредвала (СМР). Получаемая информация с датчика СМР необходима для настройки синхронизации подачи искры в камеру сгорания и для работы топливных форсунок. Таким образом, датчик распредвала напрямую влияет на расход топлива машины и на количество выбросов в выхлопе. 

 

Наиболее распространенные датчики распредвала это: -магнитные и основанные на эффекте Холла. Оба типа датчиков передают сигнал напряжения к электронному блоку управления двигателем или на бортовой компьютер автомашины. 

 

Магнитный тип датчика распредвала производит собственный переменный ток (так называемая синусоидальная волна). Обычно этот датчик имеет два провода. Ну а датчик основанный на эффекте Холла использует внешний источник питания для получения цифрового сигнала, имеет как правило, уже три провода. 

Признаки неисправности датчика распредвала

Датчик положения распределительного вала

 

В зависимости от марки и типа вашего автомобиля двигатель может иметь один или несколько датчиков распределительного вала. Также в вашей машине могут использоваться и два вида датчиков CMP. 

 

Симптомы неисправности датчика распредвала

 Признаки неисправности датчика распредвалаТакже, как и любая часть или компонент в вашем автомобиле, этот датчик CMP в конечном итоге рано или поздно просто перестанет работать из-за своего износа. Это происходит по-любому в случае, как только его максимальный срок службы истек. Обычно это случается из-за износа внутренней обмотки проволоки или из-за связанного с ней компонента.

 

Обычно в таком случае двигатель в машине начинает работать с перебоями, а признаки неисправности могут варьироваться по разному, т.е. в зависимости от типа износа датчика. Например, в датчике может износится тот же самый разъем, та жа внутренняя цепь датчика, или может выйти из строя связанный с датчиком компонент. 

 

На некоторых типах автомобилей при неисправности датчика положения распределительного вала, коробка передач может заблокироваться на одной из передач и будет заблокирована до тех пор, пока Вы не выключите двигатель и обратно его не запустите. Это может повторяться с определенной цикличностью.

  • Если датчик распредвала во время движения автомобиля начинает некорректно себя вести, т.е. работать, то Вы можете сами сразу почувствовать, что ваш автомобиль начал двигаться рывками и терять при этом еще и скорость.

 

  • При неисправности датчика распредвала Вы можете столкнуться с заметной потерей мощности самого двигателя. Например, ваша машина просто не сможет разогнаться свыше 60 км/час.

 

  • Двигатель в машине может глохнуть с перерывами, и все это из-за неисправности датчика СМР.

 

  • При выходе из строя датчика Вы заметите плохую работу двигателя, у него будут потеря динамичности, начнутся осечки при включении зажигания, толчки при разгоне, хлопки в системе выхлопа и т.п. неровности в работе.

 

  • На некоторых моделях автомобилей при неисправности датчика распредвала может полностью исчезнуть искра зажигания, что в итоге приведет к отказу и к невозможному запуску двигателя.

Признаки неисправности датчика распредвала

После того как компьютер вашего автомобиля обнаружит неисправность датчика положения распределительного вала, что, как вы понимаете, приведет к появлению (загоранию) на приборной панели индикатора- "Чек двигателя" (Check Engine). После обнаружения плохой работы датчика СМР компьютер автоматически запишет в свою память "код ошибки" датчика. Чтобы точно определить причину неисправности данного датчика распредвала, необходимо провести компьютерную диагностику автомобиля, т.е., подключив таким образом специальное оборудование к диагностическому разъему машины. Далее, при помощи специальной компьютерной программы можно будет прочитать "код ошибки". Ниже уважаемые автомобилисты мы представляем Вам таблицу диагностических "кодов ошибок", которые непосредственно и напрямую связаны с износом датчика распредвала. 

 

Коды ошибок датчика положения распределительного вала CMP

Общие коды неисправности CMP

Причина ошибки датчика распредвала

   

P0340 CMP

Нет сигнала с датчика распредвала

P0341 CMP

Неправильная фаза газораспределения

P0342 CMP

Низкий уровень сигнала цепи датчика распредвала

P0343 CMP

Высокий уровень сигнала цепи датчика распредвала

p0344 CMP

Неустойчивый сигнал с датчика распредвала (прерывистый сигнал)

 

Расположение датчика распредвала в автомобиле

Признаки неисправности датчика распредвалаКак вы наверное уже догадываетесь господа, конкретное расположение этого датчика положения распределительного вала варьируется в зависимости от марки и модели автотранспортного средства. В большинстве из автомобилей такой датчик можно обнаружить примерно вокруг самой головки блока цилиндров. Искать этот датчик надо вокруг верхней части расположения зубчатого ремня или в защищенных частях электропроводки передней части двигателя.

 

Смотрите также: Неисправности свечей зажигания

 

Также датчик может быть расположен и в задней части головки блока цилиндров. 

 

Некоторые модели автомобилей могут иметь для этого специальный отсек под капотом, в котором и установлен этот датчик распредвала (например, в определенных моделях автомобилей, которые производит компания "General Motors"). 

 Признаки неисправности датчика распредвалаКроме всего прочего, в некоторых автомобилях (в автомоделях) датчик распредвала может находится прямо внутри головки блока цилиндров. 

 

При необходимости Вы можете заглянуть в руководство по эксплуатации вашего автомобиля, чтобы точнее узнать для себя, где именно расположен датчик СМР. Если у вас нет руководства по ремонту и обслуживанию вашего автомобиля, то Вы сможете найти его в интернете или приобрести в автомагазине, где представлен большой выбор подобной авто-литературы. 

 

Уважаемые друзья, мы настоятельно рекомендуем всем владельцам автомобилей приобрести себе подобную книгу (руководство по ремонту и обслуживанию) и конкретно на вашу модификацию и модель автомобиля. Данное руководство по эксплуатации и ремонту  автомобиля непременно поможет каждому из вас в случае какой-либо поломоки или неисправности справиться с возникшей проблемой. Оно станет для вас ценным справочником по выполнению планового технического обслуживания вашего автотранспортного средства и для его мелкого ремонта. 

 

Устранение неисправностей датчика распределительного вала (CMP)

Признаки неисправности датчика распредвала

Если компьютер вашего автомобиля обнаружил ошибку датчика и включил на приборной панели значок "Чек двигателя", то Вы легко сможете самостоятельно узнать "код ошибки", которая и привела к появлению световой индикации на приборной панели. Для этого советуем каждому из водителей приобрести недорогой комплект диагностирующего оборудования специально для компьютерной диагностики. Если Вы не можете позволить себе приобрести данный диагностирующий сканер для автомобиля, то обратитесь для диагностики автомобиля в любой недорогой автосервис, где вам считают "код ошибки" с компьютера вашего автомобиля. 

 

Автозапчасти от А до Я: Устройство автомобилей для новичков

 

После того, как Вы по "коду ошибки" узнаете, что в вашей машине существует неисправность датчика распредвала или связанных с ним компонентов, Вы должны сделать несколько простых тестов. Помните пожалуйста друзья о том, что "код" неисправности указывающий на потенциальный отказ датчика положения распределительного вала не обязательно будет означать, что на автомобиле вышел из строя непосредственно сам датчик СМР. Ведь возможно, что причина неисправности не в самом датчике, а в разъеме датчика, или имеются повреждения проводов подключенных к нему, а возможно вышли из строя непосредственно связанные с ним компоненты. 

Признаки неисправности датчика распредвала

Правда, надо запомнить для себя следующее, чтобы более точно установить, нормально ли функционирует датчик распредвала, вам понадобиться провести (возможно) не малый объем диагностики. Особенно надо учесть следующее, чтобы проверить эффективность самого сигнала датчика СМР в некоторых случаях для этого возможно понадобиться специальное оборудование, без которого будет трудно установить причину неисправности.

 

Тем не менее, несколько простых проверок Вы сможете сделать самостоятельно, используя для этого цифровой мультиметр (DMM).

 

Во-первых, проверьте у датчика распредвала электрический разъем и состояние самих проводов. Отсоедините сам разъем и проверьте, нет ли на нем признаков ржавчины или загрязнений. Например, того же топлива. Все это может мешать хорошему контакту для передачи электричества.

Затем, проверьте наличие повреждений проводов, а именно, не порваны ли провода, не наблюдаются ли на них признаки плавления от близлежащих горячих поверхностей.

Кроме всего, убедитесь пожалуйста, что провода датчика распредвала не касаются свечей зажигания или катушек зажигания, которые могут давать помехи и мешать датчику передавать правильный сигнал. 

Признаки неисправности датчика распредвалаПосле вышеописанных проверок используйте цифровой мультиметр, который может тестировать переменный ток (АС) напряжения или постоянный ток (DC), в зависимости от конкретного типа датчика распредвала, который используется в вашем автомобиле.

 

Также, перед тестированием Вам нужно выставить на мультиметре правильные электрические параметры для конкретного типа датчика СРМ. Обычно подобная информация указывается в руководстве по ремонту и обслуживанию автомобилей.

 

Некоторые датчики распредвала позволяют создать разветвитель электрической цепи датчика СМР, сделано это в первую очередь для того, чтобы считать сигнал непосредственно с самого датчика во время его работы в автомобиле.

Если тип вашего датчика не позволяет подсоединить к нему провода мультиметра, то Вы можете просто отсоединить разъем с датчика и прикрепить к нему медную проволоку, вставив таким образом ее в каждый разъем датчика.

Затем можно подключить этот разъем обратно к датчику соблюдая при этом осторожность, чтобы не замкнуть сами провода во время тестирования. Если Вы будете использовать (применять) этот метод, то не забудьте предварительно заизолировать провода изолентой. 

 

Тестирование двухпроводного датчика распредвала

Признаки неисправности датчика распредвала

  • Если в вашей машине датчик распредвала имеет два провода, то это означает, что автопроизводитель установил на автомобиль магнитный тип датчика СМР. В этом случае необходимо установить на мультиметре "переменное напряжение". 

 

  • Попросите помощника повернуть ключ зажигания без запуска двигателя.

 

  • Теперь надо проверить наличие электричества, которое должно протекать через контур датчика. Возьмите один контакт мультиметра и прислоните его к "земле" (любой металлической части на двигателе). Другой контакт мультиметра Вы должны прислонить к каждому проводу которые Вы уже подсоединили к разъему датчика распредвала. Если ни на одном из проводов нет электрического тока, то значит датчик распредвала полностью неисправен.

 

  • Попросите вашего помощника запустить двигатель.

 

  • Прислоните один контакт мультиметра к одному проводу датчика распредвала, а другой контакт измерительного оборудования подсоедините ко второму проводу датчика. Посмотрите на дисплей мультиметра. Сверьте показатель со спецификацией указанной в руководстве по ремонту автомобиля. В большинстве случаев вы уведите колеблющийся сигнал от 0,3 до 1 вольта.

 

  • Если на дисплее нет сигнала, то это означает, что датчик положения распределительного вала неисправен.

 

Тестирование трехпроводного датчика распредвала

 

  • После того, как Вы проверили провода датчика распредвала а заодно и состояние его разъема и т.п., то вы определили для себя, что в вашей машине установлен трехпроводной датчик СРМ, значит пришло время проверить его работоспособность мультиметром. Для этого установите мультиметр в режим "постоянного тока".

 

  • Попросите помощника повернуть ключ в зажигании, но без запуска двигателя.

 

  • Один из проводов мультиметра прислоните к "земле" (к металлическому кронштейну, к болту или к металлической части двигателя). Другой провод мультиметра подсоедините к проводу питания датчика. Сравните показатели мультиметра со спецификацией указанной в руководстве по ремонту машины.

 

  • Попросите вашего помощника запустить двигатель.

Признаки неисправности датчика распредвала

 

  • Подсоедините красный провод мультиметра к красному проводу датчика, а черный провод мультиметра к черному проводу датчика. Сравните показатели мультиметра со спецификацией которая указана в руководстве по ремонту вашего автомобиля. Если показатель на мультиметре ниже чем указан в руководстве по ремонту или данные полностью отсутствуют, то скорее всего датчик распредвала вышел из строя.

 

  • Снимите датчик распредвала и проверьте его на наличие признаков физического повреждения или загрязнения. 

 

Если после самостоятельной диагностики датчика положения распределительного вала Вы установили, что он полностью исправен, то возможно существует поломка или сбой в связанных с этим датчиком компонентах автомобиля.

 

Например, цепь ГРМ (или ремень ГРМ) может иметь недостаточную натяжку или наоборот перетянута. Также, возможно износился сам натяжитель ремня или цепи ГРМ. Будьте друзья очень внимательны!!!

 

При подобных проблемах с машиной причиной неисправности может быть также и сильно изношенный ремень ГРМ. Из-за этого распределительный вал и коленчатый вал могут потерять синхронизацию. В конечном итоге этот датчик распредвала может посылать неправильный сигнал в компьютер автомашины. В конечном итоге это и приводит к неправильному зажиганию и неправильному впрыску топлива. 

Датчик фаз Калина (8 клапанов): где находится, признаки поломки

Датчик фаз для Калины с 8 клапанами считается одним из многочисленных приборов, который обеспечивает работу двигательной установки. Он еще называется датчиком распределительного вала. Его не устанавливают в карбюраторе мотора — он находится на головке цилиндрового блока слева в торце. В Лада Калина прибор устанавливается справа от клапанной крышки, у заливной горловины. Поскольку он ломается подобно другим деталям, необходимо знать больше моментов о признаках неисправности, причинах поломок и самостоятельной замене детали.

Признаки поломки

Датчик распредвала на Лада Калина определяет положение газового распределительного механизма в короткий промежуток времени. Это необходимо для отдачи команды двигательному управляющему блоку и для поступления топлива в систему. Датчик клапанов определяет, как расположен первый цилиндр, и синхронизирует зажигание. Понять, что он неисправен, можно по следующим моментам:

  • нестабильное функционирование мотора,
  • перезапуск мотора после остановки,
  • повышенный топливный расход,
  • понижение мощности двигателя,
  • неактивная динамика разгона.

Можно утверждать, что датчик положения фаз сломан и необходима замена датчика фаз, если:

  • блокируется трансмиссия на одной скорости,
  • индикаторы на панели говорят о системных ошибках,
  • машина передвигается рывками и периодически глохнет.

О неисправности также говорит разгон автомобиля до 80 километров в час и отсутствие двигательного запуска после остановки.

Важно! Если появляется ошибка 0340, 0342, то можно не искать другие симптомы неисправности. Вина лежит на измерительном приборе, находящимся в области двигателя. Даже после того, как пользователь уже поменял его, есть риск обрыва соединений.

Причины поломки

Датчик распределительных валов или ДПРВ ломается, если исчерпывается ресурс его эксплуатации, повреждается корпус контролера, обрывается цепь, случается короткое контактное замыкание, обрывается измерительное устройство от физического воздействия. Поломка случается из-за некорректной работы ЭБУ.

Замена датчика

Чтобы лично сменить датчик на Лада Калина, необходимо взять: 10-й ключ, новый расходник, тряпку, крестообразную отвертку и дополнительный источник света. Далее действовать по инструкции:

  1. Открыть капот.
  2. Справа от заливной горловины найти контроллер.
  3. С помощью отвертки отщелкнуть проводниковую колодку.
  4. Десятым ключом выкрутить крепеж.
  5. Извлечь контролер, провести дефектовку для посадки расходника.
  6. Очистить место для нового расходника, вставить новый прибор.
  7. Надеть колодку с проводами.

Замена контролера завершена. Останется запустить двигатель и проверить, как работает новое оборудование. Если соблюдать регламент постановки нового расходника, то он в среднем, прослужит 90000 километров. На все манипуляции потребуется потратить 1 час. Лучше не стараться сделать процедуру быстрее во избежание поломки пластмассовых фиксаторов.

В результате датчик фаз на Лада Калина — необходимая деталь для нормальной работы двигателя. Ломается он редко, но необходимо знать признаки и причины поломки, а также запомнить пошаговую инструкцию его починки.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

Страница не найдена (404) - NXP® Semiconductor

Запрошенная вами страница не может быть найдена.

Возможные причины пропуска страниц и что можно делать:

  • Если вы ввели URL-адрес в адресной строке , убедитесь, что URL написан правильно.
  • Если вы использовали закладку , удалите ее и перейдите с домашней страницы.
  • Если вы не можете найти продукт или страницу и вам нужны технические помощь , введите запрос на обслуживание.
  • Эта страница может быть недоступна на языке, который вы выбрано
.

Обнаружение фазовых сдвигов в поверхностном плазмонном резонансе: обзор

При определенных условиях поверхностная плазмонная волна вдоль границы раздела металл-диэлектрик может быть возбуждена оптическим лучом. Отраженный оптический луч будет претерпевать изменения как по интенсивности, так и по фазе. Поскольку уровень интенсивности или фазового изменения весьма чувствителен к условиям связывания, таким как концентрация молекул на поверхности металла, это явление использовалось для безметочного обнаружения биологических видов и характеристики молекулярных взаимодействий в течение последних двух десятилетий.В настоящее время большинство коммерческих датчиков поверхностного плазмонного резонанса (ППР) основаны на обнаружении провала поглощения в угловом спектре или спектре длин волн. Однако недавние исследования показали, что обнаружение фазы может обеспечить более низкий предел обнаружения (LoD) и более высокую пропускную способность. Таким образом, эта статья намеревается рассмотреть различные схемы и конфигурации для обнаружения фазы ППР. Будут подчеркнуты преимущества и недостатки различных схем. Мы надеемся, что эта статья предоставит некоторые идеи исследователям, интересующимся SPR-зондированием, и поможет им разработать датчики SPR с лучшей чувствительностью и большей пропускной способностью.

1. Введение

Поверхностные плазмоны - это управляемые электронные колебания, ограниченные тонким слоем границы раздела двух материалов с отрицательной и положительной действительными частями диэлектрической проницаемости (например, граница раздела металл-диэлектрик). Поверхностные плазмоны могут возбуждаться фотонами, когда оптический волновой вектор, параллельный границе раздела, совпадает с константой распространения поверхностного плазмона. В оптимальных условиях оптически возбужденный поверхностный плазмонный резонанс (ППР) может быть довольно сильным, и большая часть оптической энергии рассеивается в направляемую электромагнитную волну вдоль границы раздела.Поскольку степень передачи энергии сверхчувствительна к условиям связи, такой параметр, как показатель преломления диэлектрического слоя, может быть точно определен путем мониторинга интенсивности или фазы отраженного света. Это служит основой для различных датчиков SPR.

О первом наблюдении поверхностных плазмонов сообщил Вуд [1], когда он использовал металлическую решетку для изучения дифракции полихроматического света и обнаружил неожиданную узкую темную полосу в спектре. Первое теоретическое исследование поверхностных электромагнитных волн было проведено Ценнеком [2] несколько лет спустя.Однако экспериментальные исследования ППР начались только тогда, когда Отто [3], Кречманн и Рэтер [4] продемонстрировали оптические возбуждения поверхностных плазмонов с использованием различных конфигураций метода ослабленного полного отражения (НПВО). Эти новаторские работы легли в основу оптических биосенсоров на основе SPR и стимулировали многочисленные исследования в последующие десятилетия. В течение последних двух десятилетий прогресс полупроводниковых технологий и высокие требования со стороны биологических исследований и фармацевтической промышленности стимулировали быстрое развитие датчиков на основе SPR.Коммерческие датчики SPR теперь доступны от многих компаний, таких как Biacore, AutoLab, Biosensing Instrument, ICx Nomadics (производитель SPREETA, ранее принадлежавший Texas Instruments) и Hofmann Sensorsysteme.

Однако большинство современных коммерческих датчиков SPR основано на обнаружении провала отражательной способности в угловом спектре или спектре длин волн. Поскольку фазовый сдвиг в SPR более заметен, чем его амплитудный аналог при оптимальной конфигурации, его также можно использовать для повышения чувствительности датчиков SPR [5, 6].Что еще более важно, датчики SPR, основанные на фазовом детектировании, по своей сути больше подходят для получения изображений SPR [7, 8] и имеют большой потенциал для параллельного обнаружения тысяч каналов. В последние годы они получили значительные исследовательские усилия и все больше и больше.

В таблице 1 показаны типичные характеристики датчиков SPR, основанные на прямом измерении интенсивности, угловом опросе, опросе длины волны и обнаружении фазы. Можно видеть, что датчики, основанные на фазовом детектировании, предлагают лучшую чувствительность и удобство выполнения визуализации SPR за счет более узкого динамического диапазона.

× 10 −7 RIU

Схемы SPR Интенсивность Угловой запрос Запрос длины волны Обнаружение фазы

Разрешение 10 −5 5 RIU 10 −6 RIU RIU
Динамический диапазон 0,05 RIU 0,1 RIU > 0.1 RIU RIU
SPR-визуализация Удобно Сложно Сложно Удобно

В литературе есть несколько обзорных статей [9–12] и книги [13, 14], посвященные зондированию и приложениям SPR. Однако до сих пор нет подробных обзоров, посвященных обнаружению фазовых сдвигов в датчиках SPR. Поскольку измерение фазы сложнее, чем технологии, основанные на амплитуде, и требует большего количества ноу-хау в отношении оптических компонентов, инструментов модуляции и методов обработки изображений, мы считаем необходимым обобщить методы определения фазы, используемые в датчиках SPR, и сравнить их преимущества и недостатки.Таким образом, данная статья посвящена обзору последних работ по разработке схем фазового детектирования в датчиках ППР. Научные статьи разделены на следующие разделы с точки зрения трех основных схем фазового детектирования, а именно, оптического гетеродина, поляриметрии и интерферометрии. Есть надежда, что эта статья поможет исследователям i

.

Распределение фаз для кипения в переохлажденном потоке в наклонной круглой трубе

В данной статье было проведено экспериментальное исследование распределения фаз для кипения в переохлажденном потоке в наклонной круглой трубе (внутренний диаметр 24 мм). Локальные межфазные параметры измерялись оптоволоконным датчиком с двумя датчиками, и измерения проводились в трех различных направлениях в поперечном сечении наклонной трубы. Эксперимент показывает, что фазовое распределение в наклонном состоянии отличается от фазового распределения в вертикальном состоянии.Профили сильно перекошены в поперечном сечении трубы и по направлению, в то время как профиль также был симметричным по направлению. Эти результаты можно объяснить тем фактом, что плавучесть заставляла пузыри перемещаться к верхней части поперечного сечения трубы в наклонном состоянии. Кроме того, на типичные распределения также влияли углы наклона.

1. Введение

Кипение в потоке с переохлаждением часто используется в промышленных областях, таких как ядерные реакторы, химические заводы и некоторые инженерные системы.По мере углубления исследований двухфазного потока и теплопередачи при кипении было обнаружено, что распределение локального межфазного параметра имеет важное влияние на характеристики потока и теплопередачи двухфазного потока, а также на способность Прогнозирование локального распределения пустот при кипении недогретого потока имеет большое значение для безопасности кипящего реактора. Между тем, создание и развитие двухжидкостной модели также требует подтверждения экспериментальными данными о локальных межфазных параметрах.Поэтому изучение характеристик фазового распределения кипения недогретого потока имеет большое значение для понимания механизма двухфазного течения и теплообмена.

Локальная паросодержащая фракция и концентрация на межфазной поверхности (IAC) является основным параметром, определяющим структуру двухфазного потока. Чтобы получить более надежное уравнение переноса межфазной поверхности, необходимы некоторые эксперименты по фазовому распределению локальных параметров в двухфазном потоке.За последние несколько лет выполнено большое количество экспериментов по изучению газожидкостного пузырькового течения [1–8]. Реванкар и Исии [9] наблюдали, что местный IAC выглядит как профиль пика стенки в вертикальной трубе. В исследованиях Hibiki и Ishii [10], Hibiki et al. [11], и Шен и др. [12], в исследованиях были обнаружены четыре типа типичных профилей локальных межфазных параметров, включая пик стенки, пик сердцевины, промежуточный пик и переход.

Проведено большое количество экспериментов по кипению в недогретом потоке.Некоторые задачи для разных геометрических каналов уже были выполнены предыдущими исследователями. Секогучи и др. [13] использовали зонд проводимости с одним датчиком для измерения как радиального, так и осевого распределения локальной фракции в условиях недогретого кипения в круглой трубе. Гарнье и др. В работе [14] проведены измерения локальных межфазных параметров при кипении недогретого потока Р-12 в вертикальном канале двухсенсорным оптическим зондом; Между тем обнаружено, что профили паросодержания в эксперименте представляют собой вогнутый профиль, выпуклый профиль и профиль с двумя пиками.Sun [15] сообщил о радиальном распределении локальной паросодержащей фракции и частоты пузырьков при кипении переохлажденного потока с малым потоком. Для вертикального кольцевого канала Hasan et al. [16] и Рой и Велидандла [17] измерили локальную паросодержание, скорость газа и диаметр пузырьков в кипящем потоке R-113. Недавно он был представлен в исследованиях Ситу и соавт. [18], Ли и др. [19], а также Yun et al. [20], что локальные измерения паросодержания, диаметра пузырьков, межфазной скорости и скорости жидкости при кипении недогретого потока проводились в кольцевом канале.Кроме того, некоторые зонды проводимости с двумя датчиками использовались для измерения локальных межфазных параметров в трех или более осевых точках.

Вышеупомянутые исследования в основном сосредоточены на локальных межфазных характеристиках двухфазного потока в вертикальных условиях. Наклонное состояние широко распространено в области судостроения и химического машиностроения. Тенденция разработки приложений для океанических сред вызывает растущий интерес к двухфазному потоку в наклонных условиях.Таким образом, структура течения, паросодержание и перепад давления двухфазного потока в наклонных трубах широко изучаются [21–25]. Однако лишь в очень небольшом количестве литературы сосредоточено внимание на локальном распределении межфазных параметров в условиях наклона. Spindler и Hahne [26] исследовали профили паросодержания и частоты пузырьков адиабатического двухфазного потока в наклонной трубе с помощью метода волоконно-оптического зонда. Недавно Xing et al. [27] исследовали радиальное распределение межфазных параметров для пузырькового потока воздуха и воды в круглой трубе в наклонном состоянии с помощью волоконно-оптического зонда с двумя датчиками.В предыдущей задаче экспериментально исследовалось только одномерное распределение локального межфазного параметра в наклонном пузырьковом потоке. Среди всех существующих экспериментов, измеренных вдоль одного направления поперечного сечения в наклонной трубе, в этих экспериментах были обнаружены асимметричные распределения локальных параметров. Однако измерение в нескольких направлениях может полностью отражать характеристики трехмерного распределения. К сожалению, мало исследований посвящено распределению фаз в разных направлениях в наклонных условиях.Недавно Бао и соавт. [28] измерили локальные межфазные параметры для кипения недогретого потока в наклонной круглой трубе. Это требуется не только из-за профиля для одной хорды поперечного сечения трубы, но также из-за некоторых профилей для другого направления в поперечном сечении, так как он лучше дает физическое представление о характеристиках распределения переохлажденного потока, кипящего в наклонном состоянии. С этой точки зрения, данное экспериментальное исследование направлено на изучение фазового распределения переохлажденного потока, кипящего в наклонной круглой трубе в различных направлениях.

2. Материалы и методы
2.1. Экспериментальная петля

Схема экспериментальной петли, использованной для этого исследования, показана на рисунке 1. Экспериментальная система была представлена ​​в предыдущей работе [28]. Как видно на рис. 1, подогреватель, конденсатор, испытательная секция, оптический зонд и переходник зонда установлены на подвижной платформе, а другое устройство находится на полу. Две части испытательного контура соединены гибкой трубкой. Деионизированная вода хранится в резервуаре, а неконденсирующийся газ из воды удаляется нагревателем.Циркуляция воды осуществляется приводом насоса. Два регулируемых клапана были установлены отдельно на байпасе, и тестовая ветвь регулирует расход через тестовую секцию. Подогреватель прямого электрического нагрева используется для регулирования температуры жидкости на входе в нагреваемую испытательную секцию. Равномерный тепловой поток обеспечивается источником постоянного тока мощностью 80 кВт. Двухфазная смесь, вытекающая из рабочего участка, охлаждается конденсатором. Испытательный участок представляет собой круглую трубу с внутренним диаметром 24 мм и длиной нагрева 1000 мм.Этот раздел состоит из двух частей. Одна - это обогреваемая секция из нержавеющей стали, другая - визуальная секция из кварцевого стекла.


Объемный расход был измерен с помощью расходомера Вентури, и точность измерения расхода составила ± 2% от полного расхода. Для измерения давления на входе и выходе из испытательной секции были установлены два манометра с точностью ± 0,1%. Падение давления на входе и выходе обогреваемой секции измерялось датчиками перепада давления в диапазоне 0 ~ 0.2 МПа с точностью ± 0,1% от полного перепада давления. Некоторые термопары N-типа использовались для измерения температуры жидкости на входе и выходе из нагреваемой испытательной секции. Типичная погрешность, связанная с измерением температуры, составляла ± 1 ° C. Тепловой поток к нагретой испытательной секции был получен путем измерения тока в испытательной секции и падения напряжения на нагревателе. Электрический ток измерялся с помощью цифрового мультиметра, а напряжение - с помощью многодиапазонного вольтметра.Максимальная погрешность измерения мощности составляла ± 1% от измеренной мощности. Потери тепла в окружающую среду оцениваются по явному теплу, которое получает жидкость для условий однофазной теплопередачи.

2.2. Система оптического зонда

Для количественной оценки сложной локальной межфазной характеристики при кипении в переохлажденном потоке был применен оптоволоконный зонд с двумя датчиками для измерения локальных межфазных параметров. Процессор сигналов генерировал сигнал высокого или низкого напряжения, соответствующий паровой и жидкой фазам вокруг наконечника зонда, причем каждый импульс представляет собой пузырь, ударяющийся о наконечник датчика.Зонд с двумя датчиками состоит из двух независимых датчиков, расстояние между двумя наконечниками датчика составляет 0,7 мм вдоль основного направления потока, а датчик перед потоком называется передним датчиком. Оптический датчик располагался в осевом положении на расстоянии 40 D (мм) от входа. Оптический зонд может перемещаться вместе с приводом перемещения зонда с разрешением 0,02 мм. В наклонном состоянии зонд проходился в диапазоне r / R = -0,95 ~ 0,95 для получения радиальных профилей локальных параметров; r и R - это радиальное расстояние от центра и внутренний радиус нагретой трубки соответственно.

На основе сигнала от двухдатчикового зонда по сигналам переднего датчика рассчитываются локальная паросодержание и частота пузырьков. Местная паросодержащая фракция равна отношению всего времени пребывания пузырьков, измеренного передним датчиком, к общему времени отбора проб ( T ), которое может быть выражено как

Частота локальных пузырьков равна отношению числа пузырьков ( N ), проходящих через передний конец волокна за время измерения, к общему времени отбора проб,

Межфазная скорость, параллельная направлению потока, может быть просто рассчитана исходя из расстояния между двумя наконечниками датчика и разницы во времени, и ее можно выразить как

Локальный IAC, рассчитанный по методу Wu и Ishii [29], которые учли влияние боковых движений пузырьков на измеренное IAC,

`` и обозначают время выборки, общее количество, обнаруженное передним датчиком, количество пропущенных пузырьков и относительную флуктуацию скорости пузырьков соответственно.Пропущенные пузырьки, относящиеся к тем, касаются передним датчиком, но не задним датчиком, или те, которые проходят задний датчик впереди переднего датчика из-за бокового движения пузырьков. Они также сообщили об относительной флуктуации скорости пузырька.

Из рисунка 2 видно, что результаты измерений зонда хорошо согласуются с долей пустот, рассчитанной методом падения давления, а максимальная относительная погрешность составляет менее 15%. Также обнаружено, что максимальная относительная погрешность между локальными межфазными скоростями, измеренными зондом, и тем, что методом визуализации, составляет менее 10%.

2.3. Экспериментальные методы

В эксперименте используется метод измерения, названный многоугольником между направлением движения и измерением, который позволяет получить локальные межфазные параметры в различных направлениях поперечного сечения наклонной трубы. Как показано на рисунке 3, угол наклона можно регулировать от (по вертикали) до; Кроме того, пробирка может наклоняться в разных направлениях с помощью подвижной платформы. В результате, в соответствии с углом между двумя направлениями оси наклона и измерением зонда, три хорды (0 °, 45 ° и 90 °) с разными направлениями в поперечном сечении трубы могут быть измерены в условиях наклона.означает, что направление измерения перпендикулярно направлению оси наклона, и означает, что направление измерения параллельно направлению оси наклона; соответствует центру канала, тогда как r / R > 0 и r / R <0 представляют нижнюю и верхнюю половину части наклонного поперечного сечения трубы соответственно.


На рис. 4 показана повторяемость измерений двухсенсорного зонда при r / R = 0 для трех поясов в поперечном сечении трубы.Также было обнаружено, что местная паросодержащая фракция и местная межфазная скорость одинаковы независимо от хорды измерения, когда трубка наклонена по любой оси. Подводя итог, это ясно указывает на то, что метод многоуглового измерения является разумным.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Характеристики фазового распределения для кипения в переохлажденном потоке при наклонном состоянии

На рисунке 5 четко показаны характеристики фазовых распределений для кипения в переохлажденном потоке в наклонном состоянии.Как показано на рисунках, локальное распределение пустот для наклонного состояния сильно отличается от такового для вертикального состояния, а профили фазового распределения не являются симметричными в наклонной трубе. Более того, разные профили распределения наблюдались в трех измеренных направлениях. То есть профиль локальных межфазных параметров сильно искажен на хорде и хорде, в то время как профиль все еще симметричен на хорде. Эти результаты можно объяснить тем, что плавучесть вызвал пузырь

.Блоки распределения питания

| Земля | 3 фазы | DC | IEC

Линейка блоков распределения питания ASI предлагает наиболее полный набор вариантов распределительных блоков на рынке. В зависимости от вашего приложения вы можете выбрать из безопасных клеммных блоков распределения питания, клеммных блоков распределения питания, распределения питания на DIN-рейку, блоков распределения заземления, блоков распределения питания и заземления, блоков распределения питания трехфазного тока, блоков распределения питания постоянного тока и многого другого. Большинство блоков распределения питания ASI рассчитаны на напряжение 600 В, внесены в списки UL и идеально подходят для всех применений блоков распределения электроэнергии.Некоторые из конструкций являются блоками распределения питания IEC и, таким образом, гарантируют вам безопасный блок распределения питания благодаря изолированному и закрытому корпусу.

НОВЫЕ модульные блоки распределения питания QBLOK представляют собой однополюсные блоки распределения питания с функцией блокировки корпуса. Блокируя 2 блока, вы можете создать блок распределения питания постоянного тока, а блокируя 3 блока, вы можете создать трехфазный блок распределения питания. Съемный прозрачный изолированный корпус гарантирует, что у вас есть блоки распределения питания, безопасные для пальцев.QBLOK может использоваться как блок распределения питания на DIN-рейке или может быть установлен как блок распределения питания на панели.

Модульная система сборных шин и клемм ASI обеспечивает полную гибкость в выборе количества шин, количества клемм и типа монтажа. Эта серия идеальна в качестве блока распределения электроэнергии, блока распределения проводов или блока распределения заземления. Это семейство модульных распределительных блоков включает аксессуары для монтажа однополюсного распределительного блока питания, двухполюсного распределительного блока или трехполюсного распределительного блока.Шину длиной 1 метр можно обрезать до любой длины, а голые или изолированные клеммы для проводов разного диаметра могут быть добавлены к любому количеству позиций, что делает ее идеальным распределительным блоком.

Однорядные шины доступны голыми или изолированными и могут быть установлены либо непосредственно на панели, либо как шина для монтажа на DIN-рейку. Это семейство идеально подходит в качестве распределительного блока для заземляющего провода, или вы можете установить их рядом друг с другом для распределения питания по заземлению.Эти однорядные однополюсные блоки распределения питания доступны с винтовыми или пружинными зажимами. Вы можете установить 2 блока рядом друг с другом, чтобы создать блок распределения питания постоянного тока, или 3 блока рядом друг с другом для использования в качестве трехфазного клеммного блока.

Клеммные блоки распределения питания с пружинными зажимами являются полностью модульными, что обеспечивает гибкость любой конфигурации распределения питания на DIN-рейке. Эти компактные полностью изолированные клеммные блоки распределения питания имеют уникальную систему перемычек, которая действительно идеально подходит для применения с блоками распределения питания постоянного тока. например, со светодиодным освещением, требующим большого количества подключений.Поскольку большое количество соединений становится возможным благодаря 3- и 4-проводным клеммным колодкам с пружинными зажимами, это семейство также идеально подходит для распределительных блоков проводов.

Модуль распределения питания ASI можно использовать с источниками питания на DIN-рейку, он прост в установке и занимает минимум места. Благодаря этой компактной конструкции и простой установке, он идеален в качестве блока распределения питания 24 В, блока распределения питания 12 В или любого другого блока распределения питания постоянного тока.Поскольку все клеммные колодки изолированы, он также служит надежным блоком распределения питания. На этом модуле клеммной колодки распределения питания предусмотрены два набора входов, поэтому резервный источник питания можно легко подключить к силовой цепи.

Большинство блоков распределения питания ASI имеют модульную конструкцию и могут быть заказаны полностью собранными. Например, если вы предпочитаете покупать полную сборку клеммной колодки распределения питания с другими установленными компонентами, просто свяжитесь со своим специалистом по продукции ASI..

Набор данных для систем обнаружения вторжений в беспроводных сенсорных сетях

Беспроводные сенсорные сети (WSN) становятся все более и более популярными областями исследований в области компьютерных наук из-за их широкого спектра приложений, включая критически важные военные и гражданские приложения. Такие приложения создают различные угрозы безопасности, особенно в необслуживаемых средах. Для обеспечения безопасности и надежности служб WSN должна быть установлена ​​система обнаружения вторжений (IDS).Эта IDS должна быть совместима с характеристиками WSN и способна обнаруживать максимально возможное количество угроз безопасности. В этой статье разработан специальный набор данных для WSN, чтобы помочь лучше обнаруживать и классифицировать четыре типа атак типа «отказ в обслуживании» (DoS): Blackhole, Grayhole, Flooding и Scheduling. В этой статье рассматривается использование протокола LEACH, который является одним из самых популярных протоколов иерархической маршрутизации в WSN. Была определена схема сбора данных из Network Simulator 2 (NS-2), а затем их обработка для создания 23 функций.Собранный набор данных называется WSN-DS. Искусственная нейронная сеть (ИНС) была обучена на наборе данных для обнаружения и классификации различных DoS-атак. Результаты показывают, что WSN-DS улучшила способность IDS достигать более высокого уровня точности классификации. Набор инструментов WEKA использовался с методами удержания и 10-кратной перекрестной проверки. Наилучшие результаты были достигнуты при 10-кратной перекрестной проверке с одним скрытым слоем. Точность классификации атак составила 92,8%, 99,4%, 92,2%, 75,6% и 99,8% для атак Blackhole, Flooding, Scheduling и Grayhole, в дополнение к обычному случаю (без атак), соответственно.

1. Введение
Беспроводные сенсорные сети (WSN)

становятся все более важной областью исследований из-за их широкого спектра приложений в реальном времени, таких как критически важное военное наблюдение, поля сражений, мониторинг безопасности зданий, мониторинг лесных пожаров и здравоохранение [1 ]. WSN состоит из большого количества автономных сенсорных узлов, которые распределены в различных областях, представляющих интерес, для сбора важных данных и совместной передачи собранных данных по беспроводной сети в более мощный узел, называемый приемным узлом или базовой станцией (BS) [2, 3].Данные, передаваемые по сети, зависят от специализированных протоколов WSN. Следовательно, защита WSN от различных угроз безопасности имеет важное значение. К сожалению, достижение этой цели становится серьезной проблемой из-за ограниченных ресурсов WSN, включая энергию батареи, память и возможности обработки [4]. Такие ограничивающие характеристики делают традиционные меры безопасности, такие как криптография, не всегда достаточными для таких сетей.

WSN очень уязвимы для атак из-за их открытого и распределенного характера и ограниченных ресурсов сенсорных узлов.Более того, широковещательная рассылка пакетов в WSN должна выполняться часто, сенсорные узлы могут быть развернуты случайным образом в среде, так что злоумышленник может быть легко введен в WSN [5].

Злоумышленник может взломать сенсорный узел, перехватить сообщения, ввести поддельные сообщения, изменить целостность данных и растратить сетевые ресурсы. Атака отказа в обслуживании (DoS) считается одной из наиболее распространенных и опасных атак, угрожающих безопасности WSN. Эта атака имеет несколько форм, и ее основная цель - прервать или приостановить услуги, предоставляемые WSN [6, 7].

Поскольку процесс избегания или предотвращения угроз безопасности не всегда может быть успешным, необходима система обнаружения вторжений (IDS) для обнаружения известных и неизвестных атак и оповещения о них узлов датчиков [3, 4]. IDS позволяет обнаруживать подозрительные или аномальные действия и запускать тревогу при вторжении. Реализация IDS для WSN является более сложной задачей, чем другие системы, поскольку узлы датчиков обычно проектируются как крошечные и дешевые, и им не хватает аппаратных ресурсов.Кроме того, в WSN нет специального набора данных, содержащего обычные профили и атаки, которые можно было бы использовать для обнаружения сигнатуры злоумышленника [3]. Учитывая вышеупомянутые проблемы, при разработке IDS для WSN в основном соблюдаются два условия: IDS должна иметь высокую степень точности при обнаружении злоумышленника, который включает неизвестные атаки, а также должна быть легкой, чтобы гарантировать минимальные накладные расходы на инфраструктуру WSN [ 8].

В этой статье построен специализированный набор данных WSN для описания четырех типов DoS-атак в дополнение к нормальному поведению, когда атак не существует.Характеристики и проблемы WSN были рассмотрены при использовании протокола маршрутизации Low Energy Aware Cluster Hierarchy (LEACH) [9]. Этот выбор был сделан, поскольку LEACH - один из самых популярных протоколов иерархической маршрутизации в WSN, который потребляет ограниченное количество энергии и отличается своей простотой. Созданный набор данных называется WSN-DS.

Остальная часть статьи организована следующим образом. В разделе 2 представлен обзор протокола LEACH, IDS и обзор соответствующей работы. Раздел 3 математически анализирует протокол LEACH; В разделе 4 описаны извлеченные признаки построенного набора данных.В разделе 5 моделируются различные атаки. В разделе 6 представлены экспериментальные результаты, полученные с помощью IDS, и обсуждается важность полученных результатов. Выводы и направления будущей работы представлены в Разделе 7.

2. Предпосылки и связанные с ними работы

В этом разделе представлен обзор протокола LEACH, протоколов на основе LEACH, DoS и IDS в WSN.

2.1. Обзор протокола LEACH

LEACH - это протокол иерархической маршрутизации, используемый в WSN для увеличения срока службы сети [9–11].LEACH - это кластерный, адаптивный и самоорганизующийся протокол. LEACH предполагает, что БС закреплена и расположена далеко от узлов датчиков. Кроме того, все узлы датчиков однородны и имеют ограниченную энергию и память. Датчики могут связываться друг с другом, и они могут связываться напрямую с BS. Основная идея протокола LEACH - организовать узлы в кластеры для распределения энергии между всеми узлами в сети. Кроме того, в каждом кластере есть узел под названием Cluster Head (CH), который объединяет данные, полученные от датчиков в своем кластере, и пересылает их в BS.На рисунке 1 показана структура узлов в протоколе маршрутизации LEACH. Каждый раунд в протоколе LEACH состоит в основном из двух фаз: фазы настройки и фазы установившегося состояния. На этапе настройки формируются кластеры, тогда как в фазе установившегося состояния полученные данные будут переданы в узел-приемник [12].


В начале фазы настройки каждый узел генерирует случайное число от 0 до 1, а затем вычисляет формулу порога, как показано в (1). Если выбранное случайное число меньше порогового значения, узел становится каналом CH: где - вероятность канала (обычно при LEACH узел становится каналом с вероятностью 0.05),: это набор узлов, которые не были CH в последних раундах, и является текущим раундом.

CH в первом раунде не может снова стать CH в следующих раундах. После раундов пороговое значение становится 1 для любого сенсорного узла, который еще не был каналом, и после раундов все узлы снова имеют право стать каналом. После того, как каналы CH назначены для всех кластеров, каждый канал будет транслировать рекламное сообщение (ADV_CH) остальным узлам, используя протокол множественного доступа и управления доступом к среде передачи с контролем несущей (CSMA-MAC) [9].После получения сообщения ADV_CH каждый узел решает, к какому кластеру он принадлежит, выбирая канал на основе индикации уровня принятого сигнала (RSSI) рекламного сообщения, затем узел отправляет сообщение (JOIN_REQ) выбранному каналу с наивысшим RSSI. Каждый узел использует протокол CSMA-MAC для передачи своего выбора [9, 10]. Во время фазы настройки все каналы оставляют свои приемники включенными. После формирования кластера каждый канал создает расписание множественного доступа с временным разделением (TDMA) в соответствии с количеством узлов в своем кластере, называемых членами кластера (CM), и передает его им.

Во время фазы установившегося состояния каждый сенсорный узел собирает данные и передает их в свой канал в течение выделенного ему временного интервала в соответствии с расписанием TDMA. Каналы CH получают все данные и объединяют их перед отправкой в ​​BS. По прошествии заданного времени сеть начинает еще один цикл, снова возвращаясь к фазам настройки и установившегося состояния [9].

2.2. Протоколы на основе LEACH

LEACH изучалась и до сих пор изучается в огромном количестве научных статей. Авторы в [13] представили обзор 27 методов кластеризации и маршрутизации, основанных на протоколе LEACH для WSN, который включает всестороннее обсуждение и сравнения между ними.Авторы в [14, 15] выделили протокол LEACH и представили пятнадцать улучшенных версий LEACH, представленных в литературе. В статьях сравниваются некоторые особенности нескольких вариантов протокола LEACH не эмпирически, а на основе их описания. В [16] автор предложил и оценил два новых протокола на основе кластеризации для гетерогенных WSN, которые были построены на основе протокола LEACH, рассматривая три типа узлов с разной энергией батареи, что явилось источником неоднородности в протоколах автора.

Алгоритм LEACH-ICE (выбор внутреннего кластера LEACH), основанный на алгоритме LEACH, был представлен в [17]. Регулируется пороговая функция узла, выбранного как CH. Кроме того, прямая связь с BS происходит, когда узел находится ближе к BS. Чтобы улучшить механизм кластеризации, LEACH-ICE выбирает новый канал в кластере, когда резидентная энергия текущего канала ниже заранее определенного порога.

В [18] авторы предложили энергоэффективный алгоритм выбора вторичного канала для WSN.Путем управления расстояниями между КД достигается равномерное распределение КД. Для передачи данных на БС применялся двухуровневый режим иерархии. Выщелачивание сравнивается с улучшенным методом LEACH-TLCH. Результаты моделирования показывают, что улучшенный метод может снизить потребление энергии в сети и продлить срок службы сети.

В [19] был предложен распределительный протокол Energy Neutral Clustering (ENC) для группировки сети в несколько кластеров с целью обеспечения непрерывной работы сети.ENC использует новый механизм головной группы кластера (CHG), который позволяет кластеру использовать несколько каналов для распределения большой нагрузки трафика и уменьшения частоты реформирования кластера. Расширение ENC, основанное на методах выпуклой оптимизации количества кластеров, было предложено для группировки сети в кластеры равного размера с целью максимального сбора сетевой информации. Согласно экспериментам авторов, предложенный протокол может успешно предотвратить отключение датчиков из-за чрезмерного использования энергии.

2.3. DoS и IDS в WSN

Как упоминалось ранее, DoS - это обычная атака, которая может серьезно повлиять на функции и услуги WSN [20]. До сих пор было идентифицировано множество различных типов DoS-атак, например, атака Blackhole, атака Grayhole, атака Flooding и Wormhole. Серьезность DoS-атаки проистекает из того факта, что большинство приложений WSN требует развертывания сенсорного узла в суровых условиях, где они находятся далеко и их трудно контролировать [20, 21].В последнее время проводится много исследований в попытке найти решения для DoS-атак, но в основном они касаются одной или двух форм этих атак, но не большинства [2, 22–24]. Более того, они предлагают частичные решения, и их нельзя применять одновременно, потому что они потребляют большое количество энергии, что нецелесообразно в WSN [2, 25]. Следовательно, следует найти механизм, позволяющий идентифицировать различные варианты поведения DoS-атак и классифицировать их для принятия эффективных контрмер.

Криптография - это механизм безопасности, который используется для защиты WSN от внешних атак.Он обеспечивает множество служб безопасности, включая целостность и аутентификацию, путем проверки источника пакета данных и его содержимого с использованием нескольких методов, таких как симметричное шифрование, криптография с открытым ключом и хэш-функции [25]. Эти методы не могут использоваться для обнаружения внутренних атак, когда ключи безопасности открываются злоумышленнику, который использует их для шифрования и дешифрования содержимого сообщений. Следовательно, такие приемы служат первой линией защиты [5]. Злоумышленники всегда пытаются запустить новые и неизвестные атаки более чем одним способом; Следовательно, необходимо создать эффективную IDS, которая действует как вторая линия защиты для обнаружения известных и неизвестных атак и оповещения о них узлов датчиков.IDS позволяет обнаруживать подозрительные или ненормальные действия и запускать тревогу при обнаружении вторжений [26].

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) [27] разделил обнаружение вторжений на два основных подхода: обнаружение аномалий и обнаружение неправильного использования. При обнаружении аномалий система зависит от предварительных знаний о нормальном поведении сети, которые затем будут сравниваться с ее текущей деятельностью. При обнаружении неправомерного использования система зависит от предварительного знания сигнатур атак.Он сравнивает подпись с текущими действиями в сети.

IDS стала важным компонентом безопасности WSN; однако реализация IDS в WSN создает ряд проблем, которые могут отрицательно сказаться на производительности WSN [28]. Использование IDS в каждом сенсорном узле неэффективно из-за ограниченности ресурсов таких узлов. Компоненты IDS следует устанавливать в местах, где можно отслеживать узлы датчиков, чтобы иметь возможность защищаться от определенных угроз для сети.IDS также используется в WSN, где передается огромный объем трафика; следовательно, существует вероятность того, что вторжение может быть пропущено, поскольку узлы датчиков обычно имеют ограничения при обработке больших объемов данных в сети.

Есть два основных компонента IDS: извлечение признаков и алгоритм моделирования. Извлечение функций определяет измеряемые атрибуты, связанные с функциями IDS. Алгоритм моделирования - основная составляющая; точность и эффективность обнаружения вторжений и реагирования на них зависят от алгоритма моделирования.IDS может иметь компоненты, зависящие от характеристик сети и возможных вторжений [29]. Большинство IDS имеют шесть общих компонентов, как показано на рисунке 2: (1) Компонент мониторинга: используется для мониторинга локальной активности или для мониторинга соседних узлов датчиков. Этот компонент в основном отслеживает внутренние действия, шаблоны трафика и использование ресурсов. (2) Компонент анализа: содержит все записи нормального и ненормального поведения для всех узлов в сети [30]. (3) Компонент обнаружения: который является основным компонентом построенный на основе алгоритма моделирования.Он работает после анализа поведения сети. Принимаются решения о признании такого поведения злонамеренным [31].


Остальные три компонента IDS состоят из действий, которые могут быть выполнены, одно, два или все [32] :( 4) Ведение журнала: сохранение каждого пакета в файле журнала, чтобы администратор безопасности мог его использовать для последующего анализа. (5) Тревожный: реагирующий генерирующий компонент в случае обнаружения вторжения. Ответ может вызвать тревогу, чтобы объявить о некорректно функционирующих узлах.(6) Предотвращение: расширенный шаг, который может быть добавлен в IDS, чтобы позволить ей предпринять действия для предотвращения атаки после обнаружения. Это можно сделать, например, исключив вредоносные узлы из сети [30].

Разработка специализированного набора данных для WSN для лучшего обнаружения и классификации DoS-атак - основная цель данной статьи. Авторы в [30] представили текущие IDS и сравнение между ними. Авторы пересмотрели механизмы, атаки и метрики оценки, но без упоминания об использовании специализированных наборов данных.Сравнение зависело от типа IDS, будь то на основе аномалий, на основе сигнатур, гибридных или перекрестных уровней.

Набор данных для соревнований по обнаружению знаний и интеллектуального анализа данных (KDD) [33] был создан для локальной сети (LAN). KDD не специализируется на беспроводной связи в целом и WSN в частности, хотя многие исследователи использовали его для обнаружения мошенничества и вторжений [34].

IDS на основе аномалий, сигнатур и гибридов рассмотрены в [35]. В этих IDS использовался в основном KDDCup-99.Например, в восьми исследованных гибридных IDS четыре из них использовали KDDCup-99, а остальные использовали реальные образцы данных.

Другие исследования, которые также учитывали KDD в своем анализе и классификации, можно найти в [36–38].

Можно сделать вывод, что не существует специального набора данных для WSN, о котором сообщалось в литературе, для обнаружения и классификации как можно большего числа DoS. Следовательно, существует острая необходимость в определении помеченного специализированного набора данных, который успешно характеризует WSN, чтобы помочь в изучении нормального и аномального поведения.В данной статье предлагается построение и тестирование такого набора данных.

3. Математический анализ выщелачивания

Для обеспечения правильности созданного набора данных, называемого WSN-DS, был проведен математический анализ всех фаз выщелачивания, а затем был проведен сравнительный анализ с результатами моделирования в случае нормальной ситуации, когда есть нет DoS-атаки. Термины, используемые в математической модели LEACH, перечислены ниже:

Условия математической модели LEACH : количество сенсорных узлов в WSN S: передающий узел NC: количество CH CM: количество элементов в кластере ADV-CH-SENT: количество рекламных сообщений, отправленных CH ADV-CH-RCVD: количество рекламных сообщений, полученных сенсорными узлами JOIN-REQ-SENT: количество сообщений с запросом на присоединение, отправленных сенсорными узлами JOIN-REQ-RCVD: количество сообщений с запросом на присоединение, полученных CH TDMA-SENT: количество расписаний TDMA, отправленных каналами CH. TDMA-RCVD: количество расписаний TDMA, полученных узлами датчиков. NO-DATA-PKT: количество пакетов данных, полученных каналом CH

3.1. Фаза объявления

Теорема 1 вычисляет количество рекламных сообщений, которые отправляются CH и принимаются CM в конкретном раунде, как показано ниже.

Теорема 1. В фазе объявления LEACH максимальное значение ADV-CH-SENT в конкретном раунде и максимальное значение ADV-CH-RCVD равно.

Доказательство. Согласно LEACH, каждый канал в каждом раунде должен транслировать рекламное сообщение остальным узлам. Следовательно, в случае наличия головок кластера NC, ADV-CH-SENT равно.С другой стороны, эти рекламные сообщения (NC) будут получены всеми узлами датчиков (), кроме самого узла CH, который равен.

3.2. Фаза установки кластера

Теорема 2 вычисляет количество сообщений с запросами на присоединение, отправленных узлами датчиков и полученных узлами CH для связи с ними.

Теорема 2. На этапе установки кластеров LEACH максимальное значение JOIN-REQ-SENT равно JOIN-REQ-RCVD, которое составляет.

Доказательство. Согласно LEACH, как только каждый сенсорный узел решил, к какому кластеру он будет принадлежать, он информирует свой CH, отправляя сообщение (JOIN_REQ).Следовательно, все узлы датчиков (), кроме каналов CH (), будут отправлять (JOIN_REQ) сообщения (), и эти сообщения также будут приниматься каналами CH.

3.3. Фаза передачи данных

Теорема 3 вычисляет количество обнаруженных пакетов данных, которые доставляются в BS в конце каждого цикла.

Теорема 3. На этапе передачи данных LEACH, в конце каждого цикла, BS принимает пакеты.

Доказательство. Согласно LEACH, когда CH принимает измеренные данные от узлов датчиков (CM) в соответствии с их временными интервалами, назначенными графиком TDMA, он объединяет их в один пакет и отправляет его в BS.На протяжении всего раунда количество пакетов, отправленных в CH от CM, обусловлено только процессом агрегации (пакеты будут отправлены в BS. Имея NC CH, тогда общее количество пакетов данных, полученных BS, равно

3.4. Сравнение математической модели и результатов моделирования

Для подтверждения правильности моделирования, которое используется для сбора данных для построения набора данных, выполняется сравнение результатов математического анализа и моделирования. Сравнение будет основано на выборке результатов моделирования. представляющие первые 14 раундов, поскольку после этого раунда узлы начинают умирать.В первых 14 раундах количество активных узлов равно 100. Таблица 1 показывает это сравнение. Математические результаты были получены путем применения уравнений из теорем 1–3, а результаты моделирования были получены с помощью симулятора Network Simulator 2 (NS-2).

901 901 902 901 2 901 901 297 901 901 901 901 693

Круглый Количество кластеров ⁢ADV-CH-Sent ⁢ADV-CH-Rcvd ⁢VOIN-CH-RCVD ⁢Join-Rec-12 Reqin-Sent ⁢BS получает
Math Sim. Математика Sim. Математика Sim. Математика Sim. Математика Sim.

1 4 4 4 396 396 96 96 96 96 96 2 2 198 198 98 98 98 98 53 53
3 3 3 97 97 97 97 126 126
4 2 2 2 90 98125 198 19820 198 98 59 59
5 7 7 7 693 693 93 93 93 93 563 563
6 6 6 6 594 594 94 94 94
7 4 4 4 396 396 96 96 96 96 268 268 268 9012 901 9012 9012 9012 4 396 396 96 96 96 96 291 291
9 5 5 5 5 5 5 5 95 95 95 447 447
10 7 7 7 693 693 93 93 93 93 695 695
11 6 6 6 594 94 9012 901 901 94 9012 901 901 456 456
12 6 6 6 594 594 94 94 94 94 94 94 36201 901 901 901 1 1 1 99 99 99 99 99 99 13 13
14 7 7 14 7 7 93 93 93 93 629 629

F В таблице 2 показано, как математическая формула теоремы 3 применяется к циклу выборки (Раунд 1) в одном из сценариев моделирования для расчета количества пакетов данных, полученных BS.

9011

Номер кластера Количество узлов в канале CH Количество полученных пакетов
(No-DATA-PKT)
Количество пакетов, отправленных на BS
Кластер 1 25 1200 48
Кластер 2 30 1230 41
Кластер 3 8 880 33 1254 38

Применение уравнения теоремы 3 Итого: 238

соответствие между математической моделью и моделью показано% Результаты симуляции.Это связано с поведением протокола LEACH, который реализует метод динамического планирования TDMA на уровне передачи данных. Кроме того, он использует как множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), так и коды CSMA, чтобы избежать и уменьшить коллизии и помехи, которые могут существовать в сети.

4. Описание и создание набора данных WSN-DS

Для построения набора данных и сбора необходимых данных из отправленных и полученных пакетов в WSN требуется услуга мониторинга с минимальными затратами.С другой стороны, мы должны гарантировать, что собраны необходимые данные, относящиеся к сети, которые помогают в обнаружении, классификации и затем предотвращении различных возможных атак. В этом исследовании, чтобы распределить нагрузку между узлами датчиков, каждый датчик будет участвовать в процессе мониторинга и должен иметь возможность отслеживать множество своих соседей. Задача заключалась в том, чтобы найти подходящее количество узлов, за которым должен наблюдать узел датчика, чтобы контролировать все датчики сети. Для определения этого числа было проведено множество экспериментов, и сводка результатов представлена ​​в таблице 3.

905 905 901 901 100

Количество соседей для наблюдения ⁢Максимальное количество мониторов для определенного узла ⁢Минимальное количество мониторов для определенного узла ⁢Количество всех отслеживаемых узлов A B C D E A B C D E A B C D D D D D
3 6 7 7 6 7 0 0 0 1 0 97 9920 97 9920 9012
4 7 9 8 8 9 0 0 0 1 0 99 99 99 100 99
5 10 9 10 10 10 1 1 1 100 100
.

Что такое датчик LVDT?

LVDT - это электромеханическое устройство, используемое для преобразования механического движения или вибраций, в частности прямолинейного движения, в переменный электрический ток, напряжение или электрические сигналы и наоборот. Исполнительные механизмы используются в основном в системах автоматического управления или в качестве механических датчиков движения в измерительной технике. Классификация электромеханических преобразователей включает принципы преобразования или типы выходных сигналов.

Короче говоря, линейный преобразователь обеспечивает величину выходного напряжения, связанную с измеряемыми параметрами, например силу, для простой обработки сигнала.Устройства LVDT Sensor чувствительны к электромагнитным помехам. Снижение электрического сопротивления можно улучшить с помощью более коротких соединительных кабелей, чтобы исключить значительные ошибки. Для датчика линейных перемещений требуется от трех до четырех соединительных проводов для питания и подачи выходного сигнала.

Физически конструкция LVDT представляет собой полый металлический цилиндр, в котором вал меньшего диаметра свободно перемещается вперед и назад вдоль длинной оси цилиндра. Вал, или толкатель, заканчивается магнитопроводящим сердечником, который должен находиться внутри цилиндра или узла катушки, когда устройство работает.

В обычной практике толкатель физически прикреплен к подвижному объекту, положение которого должно быть определено (измеряемая величина), а узел катушки прикреплен к фиксированной контрольной точке. Движение измеряемой величины перемещает сердечник внутри узла катушки; это движение измеряется электрически.

Принципы преобразования:

  • Электромагнитный
  • Магнитоэлектрический
  • электростатический

Выходные сигналы:

  • Аналоговый и дискретный выход
  • Цифровой

Оценка электромеханических преобразователей:

  • Статические и динамические характеристики
  • Чувствительность или передаточное отношение - E = Δy / Δx или Δy - это изменение выходной величины y, когда входная величина x изменяется на Δx
  • Выходной сигнал - диапазон рабочих частот
  • Статическая ошибка преобразования или сигнала

Типы ЛВДЦ

Датчики

LVDT - определяют, нужно ли вам измерять относительный ток: C-in, AC-out, DC-in, DC-out; или измерение резонансных частот катушек в зависимости от положения катушек, устройства на основе частоты.

LD400: Миниатюрные преобразователи смещения постоянного тока с ацеталевым подшипником

Невыпадающая арматура: Эти механизмы лучше подходят для больших рабочих диапазонов. Невыпадающие якоря помогают предотвратить перекос, поскольку они направляются и удерживаются узлами с низким коэффициентом трения.

Неуправляемые якоря: бесконечное качество разрешения, неуправляемый механизм якоря представляет собой неизнашиваемую конструкцию, которая не ограничивает разрешающую способность измеренных данных. Этот тип механизма прикрепляется к измеряемому образцу, свободно вставляется в трубку, что требует отдельной поддержки корпуса LVDT.

Якоря с принудительным выдвижением: Используйте внутренние пружинные механизмы, пневматическое усилие или электродвигатели, чтобы постоянно толкать якорь до максимально возможного полного выдвижения. Якоря с принудительным выдвижением используются в LVDT для малоподвижных приложений. Эти механизмы не требуют соединения между образцом и якорем.

Линейные преобразователи переменного смещения обычно используются в современных обрабатывающих инструментах, авионике, робототехнике, а также в компьютеризованном управлении движением и автоматизации производства.Выбор применимого типа LVDT можно рассмотреть, используя следующие спецификации:

Линейность: Максимальное отклонение от прямой зависимости между измеренным расстоянием и выходным расстоянием в диапазоне измерения.

> 0,025 ±% полной шкалы
0,025 - 0,20 ±% полной шкалы
0,20 - 0,50 ±% полной шкалы
0,50 - 0,90 ±% полной шкалы
0,90 - ±% полной шкалы и выше

Рабочие температуры: > -32ºF, от -32 до 32ºF, от 32 до 175ºF, от 175 до 257ºF, 257ºF и выше.Диапазон температур, в котором устройство должно точно работать.

Диапазоны измерений: 0,02 дюйма, 0,02–0,32 дюйма, 0,32–4,0 дюйма, 4,0–20,0 дюйма, ± 20,0 дюйма (диапазон измерения или максимальное измеренное расстояние)

Точность: Описывает процент отклонения от фактического / реального значения данных измерения.

Выход: Напряжение, ток или частота

Интерфейс: Последовательный - стандартный протокол цифрового вывода (последовательный), такой как RS232, или параллельный - стандартный протокол цифрового вывода (параллельный), такой как IEEE488.

LVDT Тип: Токовый баланс AC / AC, DC / DC или на основе частоты

Смещение: Преобразователь линейного переменного смещения, или LVDT, представляет собой электрический преобразователь, используемый для измерения линейного положения. Линейное смещение - это движение объекта в одном направлении вдоль одной оси. Измерение смещения указывает направление движения. Выходной сигнал датчика линейного перемещения представляет собой измерение пройденного объектом расстояния в миллиметрах (мм) или дюймах (дюймах).Прецизионные преобразователи смещения LVDT устанавливаются на большинстве современных производственных линий для автоматического измерения при сортировке, применениях «не годится» и в операциях по обеспечению качества. Конструкция валов из закаленной стали, уплотнительных колец и титановых толкателей оптимизирует прецизионную работу в большинстве промышленных условий. Использование гибридных ИС-модулей обеспечивает линейный выходной сигнал мВ / В / мм или мВ / В / дюйм для взаимодействия со стандартными измерителями входа постоянного тока, промышленными контроллерами, записывающими устройствами и интерфейсами данных.

LVDT спроектированы и предназначены для использования во многих отраслях промышленности:

LD500: Прецизионные измерительные преобразователи постоянного тока LVDT для контроля качества или автоматизации
  • Общего назначения
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Промывочная диафрагма
  • Heavy Duty / Industrial
  • Опасная зона
  • Монтаж на печатной плате
  • Высокая точность
  • Погружной
  • Санитарно-техническое
  • Для специальных целей

Электрически LVDT представляет собой устройство взаимной индуктивности.Внутри узла катушки находятся три обмотки трансформатора. Центральная первичная обмотка окружена двумя вторичными обмотками, по одной с каждой стороны; вторичные выходы соединены вместе, образуя последовательно встречный контур. Возбуждение переменным током применяется к первичной обмотке, вызывая индуктивные токи во вторичных обмотках, которые опосредуются магнитопроводящим сердечником. Когда сердечник находится в мертвой точке (на равном расстоянии от обеих вторичных обмоток), на вторичных выходах не появляется напряжение. Как только сердечник перемещается, даже на минимальную величину, на вторичном выходе индуцируется дифференциальное напряжение.Фаза напряжения определяется направлением смещения сердечника; амплитуда определяется более или менее линейно величиной отклонения сердечника от центра.

Эта дифференциальная конструкция дает LVDT значительное преимущество перед устройствами потенциометрического типа, поскольку разрешение не ограничивается расстоянием между обмотками катушки. В линейном преобразователе любое движение сердечника вызывает пропорциональное изменение выходного сигнала. Таким образом, LVDT имеет теоретически бесконечное разрешение: на практике разрешение ограничено только внешней выходной электроникой и физическими подвесками.

Поскольку это трансформатор, LVDT требует управляющего сигнала переменного тока. Специальный блок электроники или формирователь сигнала обычно используется для генерации этого управляющего сигнала, а также для преобразования аналогового выхода переменного тока устройства в + 5 В постоянного тока, 4–20 мА или в какой-либо другой формат, совместимый с оборудованием ниже по потоку. Эта схема может быть внешней или может быть размещена внутри корпуса преобразователя. Внутренняя электроника позволяет пользователю подавать на преобразователь сигнал постоянного тока только среднего качества, что часто является преимуществом при использовании батарей и бортовых транспортных средств.Однако внешняя электроника предлагает более высокое качество и может предоставлять дополнительные функции, такие как калибровка, чтобы обеспечить прямое считывание в технических единицах.

Базовые схемы LVDT

Принцип вращающегося переменного дифференциального трансформатора

Как работает LVDT?
Преобразователь линейных перемещений - это, по сути, миниатюрный трансформатор, имеющий одну первичную обмотку, две симметрично намотанные вторичные катушки и сердечник якоря, который может свободно перемещаться вдоль своей линейной оси в направляющих точных подшипников.Шток-толкатель соединяет контролируемый компонент с сердечником якоря, так что смещение этого компонента перемещает сердечник не по центру.

Типичный датчик LVDT имеет три соленоидные катушки, выровненные встык, окружающие трубку. Первичная обмотка находится в центре, а вторичные обмотки - сверху и снизу. Объект измерения положения прикреплен к цилиндрическому ферроматическому сердечнику и скользит по оси трубки. Переменный ток приводит в действие первичную катушку, вызывая напряжение, индуцируемое в двух вторичных катушках, пропорциональное длине соединительного сердечника.Диапазон частот обычно от 1 до 10 кГц.

Движение сердечника запускает связь от первичной к обеим вторичным катушкам, что изменяет наведенные напряжения. Дифференциал верхнего и нижнего вторичного выходного напряжения - это отклонение от калиброванной нулевой фазы. Использование синхронного детектора считывает выходное напряжение со знаком, которое относится к смещению. Линейные преобразователи LVDT могут иметь длину до нескольких дюймов и работать как датчик абсолютного положения, который является повторяемым и воспроизводимым.Другие действия или движения не повлияют на точность измерения. LVDT также отличается высокой надежностью, поскольку скользящий сердечник не касается внутренней части трубки и позволяет датчику находиться в полностью герметичной среде.

LVDT - это устройство переменного тока, что означает, что электроника должна преобразовывать его выходной сигнал в полезный сигнал постоянного тока. В основе обработки сигналов LVDT лежат два гибридных модуля; Осциллятор и демодулятор.

осциллятор предназначен для обеспечения стабильного синусоидального сигнала для приведения в действие датчика, и ссылку прямоугольной формы для демодулятора.Демодулятор предназначен для усиления выходного сигнала преобразователя и преобразования его в высокоточное постоянное напряжение, которое прямо пропорционально смещению.

Для работы линейного преобразователя необходимо возбуждать первичную обмотку синусоидальной волной, а выходной сигнал вторичных обмоток состоит из синусоидальной волны с информацией о положении, содержащейся в амплитуде и фазе. Выходной сигнал в центре хода равен нулю, возрастая до максимальной амплитуды на любом конце хода.Выход находится в фазе с первичным приводом на одном конце хода и не в фазе на другом конце.

В высококачественном датчике линейных перемещений соотношение между положением и фазой / амплитудой является линейным. Осциллятор и демодулятор упрощают переход между положением и фазой / амплитудой.

Описание автогенератора

Функция осциллятора заключается в обеспечении точного синусоидального напряжения для управления преобразователем, стабильного как по амплитуде, так и по частоте.Он также обеспечивает опорный сигнал фазы прямоугольной формы для внутреннего использования и для установки нулей в демодуляторе. Осциллятор работает следующим образом. Синусоидальная волна для возбуждения преобразователя генерируется внутренним высокостабильным генератором моста Вина. Частота генератора устанавливается путем соединения контактов или добавления внешних резисторов. Затем синусоидальная волна проходит через усилитель мощности, чтобы обеспечить ток, достаточный для питания большинства преобразователей (50 мА), без необходимости использования внешних буферов.Усилитель мощности содержит схему защиты, поскольку в среде, где работает большинство преобразователей, вероятно короткое замыкание.

Синусоидальная волна выводится на преобразователь и используется внутри для генерации прямоугольной волны для привязки фазы к демодулятору. Выход осциллятора контролируется входом дистанционного считывания, что позволяет сделать поправку на падение напряжения на выводах преобразователя. Этот вход дискретизируется прямоугольной волной и сравнивается с опорным входом в регуляторе амплитуды, чтобы удерживать напряжение генератора на фиксированном уровне.Эталонный вход берется из эталонного выхода или логометрического выхода. обеспечение постоянного или пропорционального напряжению генератора напряжения питания.

Описание демодулятора

Демодуляция и фильтрация сигнала LDVT Функция демодулятора состоит в том, чтобы принимать выходной сигнал переменного тока преобразователя и преобразовывать его в полезное постоянное напряжение, пропорциональное смещению, нагрузке и т. Д. Он также содержит схему, позволяющую регулировать усиление и ноль для работы с широким диапазоном преобразователей.

Демодулятор работает следующим образом. Выходной сигнал преобразователя подается в схему выбора грубого усиления, а затем усиливается. Этот усилитель может иметь коэффициент усиления 25 или 250, если используется опция x10, дополнительное усиление позволяет работать с датчиками с малой выходной мощностью, такими как тензодатчики.

Выполнение основного усиления с помощью сигнала переменного тока означает, что дрейф схемы уменьшается. Затем сигнал переменного тока высокого уровня передается на синхронный по фазе демодулятор, который использует прямоугольную волну от генератора для преобразования его в постоянное напряжение с некоторым наложенным переменным током.Затем он проходит через фильтр нижних частот, который удаляет большинство компонентов переменного тока, оставляя постоянное напряжение постоянного тока с небольшими колебаниями. Фильтр нижних частот включает схему для установки грубого нуля, точного нуля и точного усиления, а также имеет соединения, позволяющие изменять характеристики фильтра.

Инновации и приложения для линейного преобразователя

LD320: датчики смещения LVDT переменного тока высокой точности

Существует множество вариантов установки. При желании узел катушки может быть прикреплен к измеряемой величине, в то время как толкатель прикреплен к фиксированной точке.Могут использоваться различные механические связи, так что движение сердечника может быть больше или меньше движения измеряемой величины.

Установка LVDT лучше для измерений на растяжение

При испытании материала на растяжение для определения его модуля упругости необходимо точно знать приложенную нагрузку и расстояние, на которое материал растягивается под этой нагрузкой. Традиционно эти параметры точно измеряются с помощью тензодатчика и датчика смещения LVDT соответственно.В последних случаях экстензометр с датчиком смещения подключается непосредственно к исследуемому образцу.

Этот метод имеет два явных недостатка:

  1. экстензометр должен быть настроен для каждого образца и имеет тенденцию ограничивать доступ к нему.
  2. : если образец испытывают до предела прочности, внезапный удар может повредить датчик.
Этих недостатков можно избежать, используя вместо этого буровую установку, имеющую измерительный преобразователь LVDT, перемещающийся в контакте с прецизионным механически обработанным «клиновым» передаточным механизмом.

В этом альтернативном методе измерительный линейный преобразователь крепится к зажиму, фиксирующему образец, который перемещается при растяжении материала. Когда измерительная головка измерительного преобразователя перемещается вверх по наклонной поверхности клина, вертикальное движение преобразуется в пропорциональное горизонтальное движение сердечника преобразователя. Выходной сигнал линейного напряжения с преобразователя подается на цифровой вольтметр или подобное измерительное устройство, которое может быть откалибровано с учетом угла наклонной поверхности, чтобы обеспечить прямое и точное измерение удлинения материала под нагрузкой.

LVDT в приложении для испытания на растяжение Поскольку прецизионный шариковый наконечник измерительного преобразователя свободно перемещается по гладкой обработанной поверхности наклона, а вал преобразователя вращается в прецизионных подшипниках, боковые напряжения вала преобразователя отсутствуют. Это дополнительно обеспечивается за счет использования очень малого угла наклона относительно направления движения, что также позволяет использовать датчик малого хода; горизонтальное перемещение сердечника преобразователя может быть в 10 раз меньше пройденного вертикального расстояния.

Измерительные преобразователи

имеют высокоточные линейные выходные сигналы даже для малых ходов, поэтому калиброванное измерение удлинения испытательного образца также очень точное. Для очень малых удлинений, например менее 1 мм при высоких прилагаемых нагрузках, экстензометр с датчиком линейных перемещений будет немного более точным. Однако измерительный преобразователь предпочтительнее для большинства применений и особенно подходит при испытании таких материалов, как мягкие металлы, пластмассы и резина, которые значительно растягиваются без разрушения.

Поскольку измерительный преобразователь закреплен на стороне зажима, он не препятствует доступу к исследуемому образцу. Также не требуется настраивать его каждый раз, когда новый образец помещается в испытательную машину. Если образец разбивается, наконечник датчика просто быстрее перемещается по склону без риска повреждения. Общий дизайн очень компактный.

Формы преобразователей с изменяющейся толщиной материала

Измерительные преобразователи обычно используются в промышленности для проверки того, что толщина изготовленного листового материала, такого как бумага или металл, остается в пределах указанных допусков.Если профиль измеряемой величины включает несколько различных толщин, например, сложная экструзия, может быть разработана измерительная установка, включающая ряд линейных преобразователей для контроля различных размеров. В еще одном варианте этой идеи измерительные преобразователи типа LVDT были встроены в установку, предназначенную для измерения различной толщины природного производственного материала - обработанных шкур животных. Эти измерения профиля затем используются для построения изображения всей кожи, чтобы можно было вырезать из нее участки одинаковой толщины и использовать их с максимальной пользой; самая тонкая кожа выбирается, возможно, для перчаток, несколько более толстые - для сумочек и так далее.

Датчик толщины кожи животного Как и в случае листовых материалов одинаковой толщины, обшивка пропускается для измерения толщины в основном между двумя роликами, которые могут свободно вращаться вокруг своей оси. Нижний ролик закреплен в вертикальной плоскости, чтобы служить точкой отсчета для измерения. Другой может перемещаться вертикально, чтобы следовать за верхней поверхностью материала, расстояние, на которое он удаляется от исходной точки (т.е. толщина материала), измеряется измерительными преобразователями. Однако, чтобы приспособиться к разной толщине обшивки, верхний валик разделен в данном случае по ширине на шестнадцать отдельных секций.

Каждая секция подпружинен против общего поддерживая шпиндель, который установлен на фиксированном расстоянии выше точки привязки ролика. По мере того, как обшивка проходит между роликами, секции верхнего ролика удерживаются в положительном контакте с поверхностью материала пружинами, но при этом они могут перемещаться вверх и вниз при изменении толщины обшивки. Отдельный измерительный преобразователь LVDT предназначен для каждой секции ролика и контролирует изменение толщины кожи в этой точке. Чтобы избежать бокового деформации чувствительной головки преобразователя, которое могло бы быть вызвано прямым контактом с вращающимся роликом, вертикальное смещение механически передается преобразователю с помощью поворотной плоской планки, которая опирается своим свободным концом на ролик ( см. схему вида сбоку).

Выходной сигнал напряжения преобразователя калибруется на измерительном устройстве с учетом того факта, что расстояние, на которое перемещается головка преобразователя при таком расположении, немного отличается от фактического вертикального перемещения секции ролика. Высота шпинделя опоры верхнего ролика устанавливается в соответствии со средней толщиной обшивки. Количество и ширина роликовых секций были рассчитаны таким образом, чтобы соответствовать ожиданиям самого широкого пользователя. Когда кожа проходит между роликами, записанные измерения дают точное представление о различной толщине кожи вдоль линии каждого датчика.

«Контурная карта» всей кожи, показывающая области разной толщины, создается путем обработки выходных сигналов линейного датчика в компьютере и представления полученных данных. Цветовые коды или монохромные тона могут использоваться для прояснения областей разной толщины, так же как разная высота земли обозначена на карте нормалей.

Любой участок кожи необходимой толщины может быть легко идентифицирован для изготовления конкретных изделий, что облегчает позиционирование рисунков и оптимизирует использование материала с минимальными потерями.

Использование датчиков линейного перемещения для измерения давления и нагрузки

При использовании в сочетании с подходящим чувствительным к усилию устройством, таким как металлическая диафрагма или контрольное кольцо, преобразователи линейных перемещений могут обеспечить высокоточные и стабильные, но относительно недорогие средства измерения давления и нагрузки.

Измерение нагрузки с помощью датчика положения Одним из применений мембранной системы является измерение давления внутри защитной оболочки, например давления в блоке цилиндров двигателя во время разработки и испытаний.Датчик смещения, установленный внутри защитного кольца, может иметь преимущества по сравнению с тензодатчиком при измерении очень малых нагрузок или в случае возможности ударной нагрузки. Обычно извилистая металлическая диафрагма встраивается в стенку сосуда под давлением и отклоняется под давлением. Толщина и чувствительность диафрагмы рассчитаны на диапазон давления.

Линейный преобразователь LVDT установлен под прямым углом к ​​диафрагме, а его удлинительный стержень сердечника прикреплен к центру диска.Доступны линейные преобразователи для рабочих температур до 600 ° C.

В качестве альтернативы для высоких температур можно использовать датчик приближения, который не контактирует с диафрагмой. Любое изгибание диафрагмы отражается сигналом выходного напряжения датчиков. Простой микрочип можно использовать для калибровки, просто создав одно известное высокое давление и одно низкое давление, поскольку движение диска линейно с давлением в центре. В результате получается недорогой и простой датчик давления с высокой повторяемостью и надежностью.

Включение датчика линейных перемещений в контрольное кольцо дает системе измерения нагрузки значительные преимущества по сравнению с тензодатчиком в некоторых приложениях. Работая с очень небольшим фактическим движением, тензодатчики имеют тенденцию быть жесткими и нечувствительными к очень небольшим нагрузкам. Контрольное кольцо, с другой стороны, представляет собой сравнительно гибкую балку, способную более свободно перемещаться под нагрузкой - только условно, потому что пройденное расстояние должно быть меньше, чем общий ход e.г., ± 0,5 мм от линейного преобразователя. Следовательно, эта система более чувствительна к легким нагрузкам.

Измерение давления с помощью датчика положения Хотя контрольное кольцо изгибается, на самом деле оно более прочное и эластичное, чем тензодатчик. Жесткость тензодатчика имеет преимущество, когда нагрузка прикладывается и снимается быстро, поскольку жесткая система дает высокочастотный отклик. Однако, если тензодатчик ºº подвергается высокой ударной нагрузке, он может легко перегрузиться. Доказательство кольцо с другой стороны, может двигаться дальше, чтобы поглотить ударную нагрузку без вредного воздействия.

Использование датчика LVDT для подсчета

Высокоскоростной подсчет банкнот или аналогичных листов, требующих абсолютной числовой точности, может быть достигнут с помощью простого принципа конструкции, основанного на линейных преобразователях. Выходной сигнал напряжения от этих высокочувствительных датчиков LVDT можно использовать для: индивидуального подсчета банкнот на высокой скорости; обнаруживать, когда две или более банкноты считаются вместе; выявить проклеенный ремонт; указать, когда банкнота перевернулась; и предупредить оператора, если часть примечания отсутствует.

В стандартной конструкции машины банкноты подаются между двумя вращающимися роликами, один из которых движется в неподвижных подшипниках, а другой может двигаться линейно, чтобы изменять зазор между ними. Последний ролик удерживается в положительном контакте с банкнотой при соответствующей загрузке. На каждом конце этого подвижного ролика установлен миниатюрный линейный преобразователь для измерения его линейного смещения при прохождении банкнот через зазор.

Следовательно, когда одна банкнота проходит между роликами, сердечники LVDT смещаются на величину, равную толщине банкноты, и это создает выходные сигналы напряжения соответствующей интенсивности для обоих преобразователей.Сигнал поддерживается только тогда, когда банкнота проходит между роликами, и, таким образом, вырабатывается импульсный выходной сигнал, который можно использовать для электронного счета. Две ноты, проходящие вместе, удваивают интенсивность устойчивого сигнала и т. Д.

Другие приложения

Power Turbines: В турбинах электростанций по всему миру используются линейные переменные дифференциальные преобразователи в качестве датчиков положения с формирователями сигнала для обеспечения необходимой рабочей мощности.Напряжения и частоты переменного тока, необходимые для индуктивных датчиков положения или датчиков положения LVDT, недоступны из источников питания.

Гидравлика: Датчики линейного положения служат датчиками заряда в гидроаккумуляторах, специальными внешними датчиками в суровых условиях с высокой устойчивостью к вибрации и ударам, и включают все длины хода в пределах возможностей наших датчиков. Если вам требуется больший ход, позвоните нашим профессиональным инженерным специалистам в OMEGA для получения информации по индивидуальному дизайну.

Автоматизация: приложения автоматизации LVDT используют герметично закрытые измерительные датчики для работы за пределами ваших лабораторий НИОКР, производственных цехов и в суровых условиях окружающей среды при автоматизации производства, средах управления процессами, измерениях МДП и промышленных измерениях. .

Самолет: В большинстве аэрокосмических / авиационных приложений используются миниатюрные или субминиатюрные датчики положения. Они представляют собой управляемые тросом механизмы определения смещения.OMEGA может разрабатывать прецизионные продукты для применения в коммерческих самолетах, космосе, авиации и экологических системах для космической среды обитания. Изделия устанавливаются в фиксированном положении, трос смещения прикрепляется к движущемуся объекту, например, шасси или элерону. Кабель втягивается и выдвигается при движении. В зависимости от формирования сигнала и системы крепления электрический выход будет отображать различные скорости, углы, длину и движения.

Спутники: Рассмотрим применение в спутниковой технологии и связанных областях, помимо производства спутников, датчики положения необходимы для космических аппаратов, грузовых самолетов, военных истребителей, дронов, экспериментальных самолетов, ракет, ядерных реакторов, имитаторов полета или высокоскоростные железные дороги.

Самолет: В большинстве аэрокосмических / авиационных приложений используются миниатюрные или субминиатюрные датчики положения. Они представляют собой управляемые тросом механизмы определения смещения. OMEGA может разрабатывать прецизионные продукты для применения в коммерческих самолетах, космосе, авиации и экологических системах для космической среды обитания. Изделия устанавливаются в фиксированном положении, трос смещения прикрепляется к движущемуся объекту, например, шасси или элерону. Кабель втягивается и выдвигается при движении.В зависимости от формирования сигнала и системы крепления электрический выход будет отображать различные скорости, углы, длину и движения.

Спутники: Рассмотрим приложения в спутниковой технологии и смежных областях, помимо производства спутников, датчики положения необходимы для космических аппаратов, грузовых самолетов, военных истребителей, дронов, экспериментальных самолетов, ракет, ядерных реакторов, имитаторов полета и т.д. скоростные железные дороги.

Техническое обучение заявка .

Смотрите также