Магнитоэлектрические датчики.

Наиболее распространенным типом магнитоэлектрического датчика является генераторный дат­чик коммутаторного типа с пульсирующим потоком. Принцип дейст­вия такого датчика заключается в изменении магнитного сопротив­ления магнитной цепи, содержащей магнит и обмотку, при измене­нии зазора с помощью распределителя потока (коммутатора). На рис. 3.29 показана принципиальная схема магнитоэлектрического датчика коммутаторного типа, где 1 - магнитная цепь (статор); 2 - маг­нит; 3 - обмотка; 4 - распределитель потока (коммутатор). При вращении зубчатого ротора в обмотке статора в соответствии с законом индукции возникает переменное напряжение

Рис. 3.29.

(3.11)

где k - коэффициент, зависящий от характеристик магнитной цепи;

w - число витков обмотки; п - частота вращения распределителя потока; dФ/dα - изменение потока Ф в зависимости от угла пово­рота. Когда один из зубцов ротора 4 приближается к полюсу статора 7, в обмотке 3 нарастает напряжение. При совпадении фронта зубца ротора с полюсом статора (со средней линией обмотки) напряже­ние на обмотке достигает максимума, затем быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума (рис. 3.30) при удалении зубца.

Рис. 3.30

Из формулы (3.11) вид­но, что пиковое значение U_вых линейно изменяется с частотой вращения распре­делителя потока. На рис. 3.31 показан характер изменения сигнала U_вых по углу поворота коленчатого вала при разной частоте вращения л распределите­ля потока. Нетрудно видеть, что напряжение очень бы­стро изменяется от положи­тельного максимума до от­рицательного, поэтому ну­левой переход (точка 0) между двумя максимумами может быть использован для управления системой зажигания при получении точного момента искрообразования.

Рис. 3.31.

Рис. 3.32.

Однако точку перехода через ноль сложно детектировать с помощью электроники, так как схема будет чувствительна к сигналам помехи, т. е. не будет удовлетво­рять требованиям помехозащищенности. Поэтому для получения момента искрообразования используют точки а и b, которые выби­раются на допустимых низких уровнях. При этом обеспечивается нечувствительность схемы детектирования к помехам и надежное срабатывание схемы в период пуска двигателя.

Распределитель потока, или зубчатый ротор, устанавливается на распределительный валик распределителя зажигания и изготав­ливается из мягкой стали. Число зубцов зависит от числа цилинд­ров двигателя. Необходимое поле создает постоянный магнит.

Рассмотренная магнитная система генераторного датчика чув­ствительна к влиянию изменений зазора, происходящих из-за кон­структивных допусков, вибраций, передаваемых от двигателя дета­лям, входящим в состав магнитной цепи, что приводит к недопус­тимому асинхронизму момента искрообразования по цилиндрам двигателя. Поэтому на практике применяется симметричная маг­нитная система, которая обеспечивает для каждого положения распределителя потока средний зазор, являющийся суммой эле­ментарных зазоров. Принципиальная схема генераторного датчика коммутаторного типа с симметричной магнитной системой для че­тырехцилиндрового двигателя представлена на рис. 3.32. Здесь: 1 – магнитная цепь (статор с постоянным магнитом); 2 - распредели­тель потока; 3 – обмотка.

Рис. 3.33.

Рис. 3.34.

Разработка постоянных магнитов, выполненных на основе но­вых магнитных материалов, таких как магнитоэласты, магниторезина, позволила резко снизить стоимость и массу датчика, увеличить его надежность.

Другим типом магнитоэлектрических датчиков, нашедших при­менение в автомобильных системах зажигания, является датчик с переменным потоком.

Он состоит из неподвижной катушки и постоянного магнита, же­стко связанного с валиком распределителя зажигания, причем чис­ло пар полюсов в магните равно числу цилиндров двигателя. Такие магнитные системы называются датчиками с вращающимися маг­нитами. Принципиальная схема такого датчика изображена на рис. 3.33, где: 1 - статор; 2 - магнит; 3 – обмотка. Работа датчика характеризуется знакоперемен­ным магнитным потоком и симметричной формой выходного на­пряжения. На рис. 3.34 показан магнитный поток Ф и на­пряжение обмотки в зависимо­сти от угла поворота магнитного ротора.

Сигнал датчика с вращающимся магнитом тре­бует более тщательной обработки в цепи детектирования с целью компенсации электрического смещения момента искрообразования в зоне низких частот вращения распределительного валика.