نرخ‌هاي معمول در اين سيستم بين حدود Kbit/s125 و Mbit/s1 قرار دارند. آنها بايد آن قدر بالا باشند كه رفتار زمان واقعي مورد انتظار تضمين شود. اين يعني اينكه مثلاً پردازنده موتور مقداري را كه از بار موتور مي‌خواند در چند ميلي‌ثانيه به پردازنده جعبه دنده انتقال دهد.

شکل ۱۳-۴ وضعیت گذرگاه خطی اطلاعات.

آدرس‌دهي مربوط به محتوا
سيستم گذرگاه CAN تك‌تك ايستگاهها را آدرس‌دهي نمي‌كند، بلكه به هريك پيغام يك شناسه ثابت ۱۱ بيتي (فرمت استاندارد براي خودروهای سواري) و يا ۲۹ بيتي (فرمت گسترش يافته براي وسایل نقلیه سنگين) اختصاص مي‌دهد. اين شناسه محتواي پيام را مشخص مي‌كند (مثلاً دور موتور). در يك پيام مي‌توانند همچنين چند سيگنال با هم ارسال شوند (مثلاً وضعيت قرارگيري چند كليد).
يك ايستگاه، فقط داده‌هايي را استفاده مي‌كند، كه شناسنه متعلق به آن در فهرست پيام‌هاي قابل دريافتش وجود داشته باشند (آزمايش پذيرش پيام). از همه داده‌هاي ديگر به سادگي چشم‌پوشي مي‌شود. اين عملكرد مي‌تواند توسط يك زيربناي ويژه CAN برآورده شود (Full-CAN) از طريق بار روي ميكروكنترل كاهش مي‌يابد. زيربناي اساسي CAN همه پيام‌ها را مي‌بينند. سپس ميكروكنترلر به محل‌هاي حافظه مهم دسترسي پيدا مي‌كند.

آدرس‌دهي مربوط به محتوا اين امكان را پديد مي‌آورد كه يك سيگنال به چندين ايستگاه ارسال شود، به اين طريق كه يك فرستنده سيگنال خود را مستقيماً و يا از طريق يك پردازنده روي شبكه گذرگاه ارسال مي‌كند. آنجا سيگنال در دسترس همه گيرنده‌ها قرار دارد. به علاوه از آنجا كه سيستم‌هاي بيشتري نيز به سيستم CAN موجود مي‌توانند اضافه شوند، تعداد زيادي از انواع ابزارها مي‌توانند اضافه شوند. در صورت كه ECU يا پردازنده به اطلاعات بيشتري كه در گذرگاه وجود دارند نياز داشته باشد، تنها كاري كه بايد انجام دهد فراخواني آن است.

ایستگاه ۲ در حال فرستادن،
ایستگاه ۱و۴ در حال دریافت
داده ها

الگوریتم ۲-۳ آدرس دهی و فیلتر کردن پیام (بررسی دریافت).
ایستگاه ۲ استفاده از اولین دریافت
(سیگنال در گذرگاه = سیگنال از
ایستگاه ۲)
۰- سطح تعادل
۱- سطح مغلوب

نمودار ۲-۳ داوری رقم دودئی بوسیله رقم دودئی.

اولويت‌بندي
شناسه علاوه بر محتواي داده‌ها، همزمان اولويت پيام را در هنگام ارسال مشخص مي‌كند. يك سيگنال كه خيلي سريع‌ تغيير مي‌كند (مثلاً دور موتور). بايد به همان نسبت سريع‌تر ارسال شود به همين علت اولويت بالاتري را نسبت به سيگنالي كه به نسبت كندتر تغيير مي‌كند (مثلاً دماي موتور) دريافت مي‌كند. در ادامه پيام‌ها براساس اهميتشان نيز رتبه‌بندي مي‌شوند (مثلاً عملكرد امنيت خودرو). پيام‌هاي داراي اولويت يكسان وجود ندارند.

توزيع گذرگاه بين پردازنده‌ها
وقتي كه گذرگاه، آزاد و خالي است هر ايستگاه مي‌تواند انتقال پيام‌ها را شروع كند. وقتي كه چند ايستگاه همزمان شروع به ارسال كنند، در اين صورت پيام داراي اولويت بالاتر تقدم مي‌يابد، بدون اينكه اتلاف وقت يا داده‌ها به وجود آيد (پروتكل بدون خرابي). اين موضوع با استفاده از مفهوم بيت در حال استراحت (عدد منطقي ۱) و حاكم (عدد منطقي ۰)، كه در آن پيام‌هاي حاكم يا مسلط بر پيام‌هاي ديگر غلبه دارند. فرستنده‌ها با پيام‌هاي با اولويت كمتر، به طور خودكار گيرنده مي‌شوند و فرستادن پيام خود را به محض آزاد شدن مجدد گذرگاه تكرار مي‌كنند. براي آنكه همه پيغام‌ها موقعيت ورود به گذرگاه را داشته باشند، سرعت باس بايد با تعداد

ايستگاههاي متناسب باشد. يك زمان سيكل باري سيگنال‌هايي كه دائماً در حال تغيير هستند تعريف مي‌شود (مثلاً سيگنال دور موتور).
قالب پيام
يك قاب (فريم) داده به طول Bit 130 (قالب استاندارد) و يا Bit150 (قالب توسعه يافته) براي فرستادن پيام‌ها در گذرگاه ساخته شده است. اين تضمين مي‌كند كه زمان فاصله تا داده بعدي كه ممكن است بسيار ضروري باشد كمينه شود. فريم‌هاي داده‌ها از هفت فيلد پشت سر هم تشكيل مي‌شود.
ابتداي فريم اول پيام را نشان مي‌دهد و همه ايستگاهها را همزمان مي‌كند.
فيلد تعيين اولويت از شناسه پيام و يك بيت اضافي كنترلي تشكيل مي‌شود. در زماني كه اين پيام فرستاده مي‌شود، فرستنده هر بيت را با يك چك همراه مي‌كند تا اطمينان حاصل كند كه يك پيغام با اولويت بالاتر از سوي ايستگاه ديگري فرستاده نمي‌شود. بيت كنترل معين مي‌كند كه آيا پيغام يك فريم داده (پيام با اطلاعات) است و يا يك فريم دوردست يا راه دور درخواست ارسال پيام است.
فيلد كنترل شامل كد نشان‌دهنده‌ تعداد بايت‌هاي داده فيلد داده‌ها است. اين كميت گيرنده را قادر مي‌سازد كه تشخيص دهد آيا همه بيت‌ها دريافت شده‌اند يا خير.

فيلد داده يا اطلاعات شامل بين صفر الي ۸ بايت است. يك پيام با طول صفر براي همزمان كردن فرايندهاي توزيع شده به كار مي‌رود.
فيلد CRC (Cyclic Redundancy Check) حاوي كلمه كنترل براي تشخيص اختلالات احتمالي ارسال است.
فيلد ACK (Acknowlegment) شامل سيگنال‌هاي تاييد همه گزينه‌هايي است كه پيام را به صورت بدون عيب دريافت كرده‌اند فارغ از اينكه پيام را پردازش كرده باشند يا نه.
پايان فريم پايان پيام را مشخص مي‌كند.

۰- سطح تعادل
۱- سطح مغلوب
*- شماره رقم دودئی

الگوریتم ۲-۴ قالب پیام CAN.

عيب‌يابي يكپارچه
سيستم گذرگاه CAN، تعدادي از سازوكارهای (مكانيسم‌های) كنترلي را يكي مي‌كند. آنها مشخصاتي مانند سيگنال چك در فريم داده‌ها دارند و نيز عملكرد نظارت به اين ترتيب كه هر سيگنال به مبدا خود باز فرستاده مي‌شود كه مي‌تواند هر ناهمگوني را تشخيص دهد.
وقتي كه يك ايستگاه يك مشكل را تشخيص مي‌دهد، با ارسال يك علامت خطا ارسال پيام در حال انجام را متوقف مي‌كند. اين موضوع از پذيرش داده داراي خطا را توسط ايستگاههاي ديگر جلوگيري مي‌‌كند.

يك مشكل بالقوه اين است كه ايستگاه داراي مشكل بايد شروع به قطع ناگهاني ارسال پيام كند، حتي پيام‌هاي صحيح براي پيشگيري از اين مشكل، سيستم گذرگاه CAN مجهز به مكانيسم طراحي شده براي فرق گذاشتن بين خطاهاي موقتي و دائمي است. اين امكان، همچنين مي‌تواند محل خطاهاي ايستگاه را بيابد. اين فرآيند براساس تحليل آماري شرايط خطا استوار است.
استانداردسازي

سازمان بين‌المللي استاندارد (ISO) و SAE (انجمن مهندسين آمريكا) استانداردهاي CAN را براي تبادل داده‌ها در كاربرد در اتومبيل منتشر كرده‌اند:
– براي كاربردهاي كم سرعت تا Kbit/s125 : 2-11519 ISO
– براي كاربردهاي پر سرعت بيش از Kbit/s 125 : 11898 ISO و ۲۲۵۸۴ SAE J (خودروهای سواري) و ۱۹۳۹ SAE J (كاميونها و اتوبوسها).
به علاوه يك استاندارد ايزو براي عيب‌يابي CAN آماده شده است (۱۵۷۵۶ ISO).

فصل سوم

حسگرها (Sensors)

حسگرها و نشانگرهاي مقادير درخواستي، شرايط كاري (مانند دور موتور) و مقادير درخواستي راننده (مانند وضعيت پدال گاز) را دريافت مي‌كنند. آنها كميت‌هاي فيزيكي را به سيگنال‌هاي الكتريكي تبدیل مي‌كنند. فقط با وجود حسگرهاي دقيق و داراي واكنش سريع است كه همه فرمان ها و تنظيم هاي سيستم‌هاي مدرن در خودرو ممكن مي‌شوند.

۳-۱ كاربردهای خودرویی
حسگرها و عملگرها رابط بين خودرو به همراه سازوكارهاي پيچيده‌اش مانند قوه محركه، سيستم ترمز، جلوبندي و اتاق (مثل ESP (برنامه پايداري الكترونيكي خودرو) و يا كنترل سيستم تهويه خودرو) با پردازنده‌هاي الكترونيكي به عنوان واحدهاي پردازنده هستند. به طور معمول يك مدار الكتريكي تطبيق‌دهنده در حسگر، سيگنال‌ها را به فرمي در مي‌آورد كه توسط پردازنده قابل پردازش باشند.
حسگرها اغلب دیده نمی شوند، زيرا آنها اغلب به بدنه موتور و يا در خودرو به صورت پنهان نصب شده‌اند و به واسطه ابعادشان كه همواره كوچكتر هم مي‌شوند، فوراً به چشم نمي‌آيند. به علاوه تمايل امروزه بر آن است كه حسگرها در مدول‌ها پنهان مي‌شوند، به جهت آنكه يك بخش

تشكيل‌دهنده موجود را بتوان با عملكرد يك حسگر ارزيابي كرده و به اين طريق در هزينه‌هاي مجموعه صرفه‌جويي كرد. مثال‌هايي از آن مدول پدال گاز با حسگر مقدار (زاويه پدال و سرعت فشار دادن آن) كه در آن تعبيه شده، مدول ميل‌لنگ با حسگر دور موتور و يا مدول مكشي با اندازه‌گير دبي هوا از نوع فيلم داغ، در نقطه مقابل حسگرها بايست خواسته ها و توقعات در حال افزايش در ارتباط با عملكرد و هزينه‌ها را برآورده سازند. مرتباً حسگرهاي دقيق تري موردنياز

هستند. زيرا سيگنال‌هاي خروجي از آنها مستقيماً بر روي توان گشتاور موتورها، و روي انتشار آلاينده‌ها و راحتي حركت خودرو و بالاخره امنيت خودرو تاثير مي‌گذارند.
براي برآورده ساختن اين خواسته‌ها در مورد تلرانس، حسگرها در آينده هوشمندتر مي‌شوند. يعني الگوريتم‌هاي ارزيابي (مراحل محاسباتي) عملكردهاي خودتنظيمي و كاليبره شدن خودكار بهبود يافته تا حد ممكن در روي چيپ‌هاي الكترونيكي حسگرها تعبيه مي‌شوند.
حسگرهاي EDC
در ذيل حسگرهاي به كار رفته امروزي براي هدايت موتور ديزل شرح داده مي‌شوند. اما در آينده نزديك حسگرهاي جديد در سيستم تعبيه خواهند شد كه كمك خواهند کرد كه:

– يك سيستم عيب‌يابي همواره آماده با اطلاعات و داده‌ها تغذيه شود
آنها حسگرهاي گاز خروجي خواهند بود، در ميان آنها حسگر معروف  كه در موتور بنزيني يا اتو موتور نيز پيش ازآن به كار برده (و نيز فشار گاز خروجي) وجود دارد.
حسگرهاي مجتمع
به واسطه پيشرفت ميكروتكنولوژي حسگرها مرتباً كوچك‌تر، سريع‌تر و دقيق‌تر مي‌شوند. آماده‌سازي سيگنال، تبديل آنالوگ ـ ديجيتال و حتي يك ميكروكامپيوتر كوچك براي پردازش‌هاي بعدي سيگنال بسته به درجه يكپارچه شدن حسگر در آينده در داخل خود حسگر تعبيه خواهند شد. اين موضوع مزاياي زير را دارد:
– در پردازنده توان محاسباتي كمتري موردنياز است.
– يك رابط واحد، انعطاف‌پذير و سازگار با سيستم گذرگاه داده‌ها استفاده از حسگرهاي مختلف را امكان‌‌پذير مي‌سازد.
– يك سنسور مي‌تواند از طريق باس داده‌ها توسط چند پردازنده مورد استفاده قرار گيرد.
– اثر مقادير اندازه‌گيري كوچك (مثلاً اثر پيزو) مي‌توانند دريافت شوند (تقويت سيگنال در همان محل حسگر).

SE- حسگرها

SA- آماده سازی سیگنال آنالوگ
A/D- مبدل آنالوگ-دیجیتال
SG- ECU دیجیتال
MC- میکرو کامپیوتر
(ارزیابی الکترونیکی)
الگوریتم ۳-۱ سطوح حسگر مجتمع.

۳-۲ حسگرهای دما
كاربرد
اين حسگرهاي دما در جايگاههاي مختلفي در خودرو به كار مي‌روند.
حسگر دماي موتور
اين حسگر در مدار مایع خنك‌كن موتور (آب و افزودني‌ها) نصب مي‌شود، تا از دماي آب خنك‌كن دماي موتور را به دست بياورد. اين چنين كنترل و هدايت موتور مي‌توان

د به دقت با دماي كاركرد موتور تطبيق يابد. محدوده دماي اين حسگر بين ۴۰- تا oC130+ مي‌باشد.
حسگر دماي هوا
اين حسگر در مانيفولد هوا نصب مي‌گردد. با در نظر گرفتن دماي هواي مكشي دبي هواي ورودي با كمك حسگر
فشار هوا مي تواند معين گردد. به علاوه مقادير درخواستي راننده براي مدارهاي كنترل (مثلاً باز خوراندن گاز خروجي، كنترل فشار هواي ورودي) با دماي هوا منطبق می گردند. محدوده دماي آن بين ۴۰- تا oC120+ است.
حسگر دماي روغن موتور
سيگنال دماي روغن موتور در محاسبه فواصل سرويس و نگهداري اتومبيل استفاده مي‌شوند. محدوده دماي آن بين ۴۰- تا oC170+ است.
حسگر دماي سوخت
اين حسگر در بخش فشار ضعیف نصب مي‌شود. با در نظر گرفتن دماي سوخ

ت مقدار مناسب سوخت موردنياز مي‌تواند به دقت محاسبه شود. محدوده دماي آن بين ۴۰- تا oC120+ قرار دارد.
ساختار و عملکرد
حسگرهاي دما بسته به حوزه كاربرد در شكل‌هاي گوناگون عرضه مي‌شوند. در يك پوسته، يك مقاومت اندازه‌گير وابسته به دما تعبيه شده است. اين مقاومت يك ضريب دماي منفي و يا مثبت دارد.
(Negative Temperature Coefficient: NTC) ضريب دماي منفي، (Positive-TC: PTC) ضريب دماي مثبت، يعني مقاومت الكتريكي آن با افزايش دما به ترتيب كاهش و يا افزايش مي‌يابد.
مقاومت اندازه گير، بخشي از يك مدار مقسم ولتاژ است كه با ولتاژ ۵ ولت تغذيه مي‌شود. ولتاژ اندازه‌گيري شده در دو سر اين مقاومت به اين ترتيب وابسته به دما است. آن به وسيله يك مبدل آنالوگ ـ ديجيتال خوانده مي‌شود و معياري براي دماي حسگر است. در پردازنده موتور يك خط مشخصه ذخيره شده است كه به هر مقدار ولتاژ، دماي متناسب آن را نسبت مي‌دهد.
۱- اتصال الکتریکی
۲- بدنه
۳- واشر (درزگیر)
۴- رزوه
۵- مقاومت مدرج
۶- خنک کن

شکل ۳-۱ حسگر دمای خنک کن. نمودار ۳-۱ حسگر دما NTC : منحنی مشخصه.

۳-۳ حسگرهای فشار از نوع ميكرومكانيكي
كاربرد

حسگر فشار هواي ورودي و يا فشار مانيفولد هوا
حسگر فشار هواي ورودي اغلب مستقيماً روي مانيفولد هوا بين توربو شارژر و موتور نصب مي‌شود. آن فشار مطابق در مانيفولد را (بين ۲ تا kPa400 و يا ۰۲/۰ تا ۰/۴ بار) را نسبت به خلاء مرجع و نسبت به محيط اندازه‌ مي‌گيرد. به اين طريق مقدار هوا به دقت قابل تعيين است و توربوشارژر هم مي‌تواند بنا به شرايط و نياز موتور تنظيم گردد.
اگر حسگر به شكل مستقيم روي مانيفولد هوا نصب نشود از طريق يك لوله شلنگي نيوماتيك با مانيفولد مرتبط مي‌شود.
۱- دیافراگم
۲- تراشه سیلیکونی
۳- خلاء مرجع
۴- شیشه (پیرکس)
۵- مدار اتصال
p- محسابه فشار
U0- ولتاژ تغذیه
UM- محسابه ولتاژ
R1- انحراف مقاومت (متراکم)
R2- انحراف مقاومت (منبسط)
شکل ۳-۲ المان محاسبه حسگر فشار با خلاء مرجع آن سمت اجزا.

۱و۳- اتصالات الکتریکی با شیشه
محصور سیم رابط
۲- خلاء مرجع
۴- المان محاسبه (تراشه) با ارزیابی
الکترونیکی
۵- پایه شیشه ای
۶- درپوش

شکل ۳-۳ المان محاسبه حسگر فشار با درپوش و خلاء مرجع آن سمت اجزا.

شکل ۳-۴ المان محاسبه حسگر فشار با درپوش و خلاء مرجع آن سمت اجزا.

حسگر فشار محيط
حسگر فشار محيط (يا حسگر فشار اتمسفر Atmospheric pressure sensor, APS) مي‌تواند در پردازنده و يا محل ديگري در اتاق موتور نصب شود. سيگنال آن در خدمت تصحيح مقدارهاي ايده‌آل در مدارهاي تنظيم نسبت به ارتفاع است (مثلاً باز خوراندن گاز خروجي، تنظيم فشار هواي ورودي موتور) به اين ترتيب چگالي‌هاي مختلف هواي محيط مي‌توانند مدنظر قرار گيرند. حسگر فشار محيط فشار مطلق را اندازه مي‌گيرد (بين ۶۰ تا ۱۱۵كيلو پاسكال يا ۶/۰ تا ۱۵/۱ بار).

حسگر فشار روغن و سوخت موتور
حسگرهاي فشار روغن در فيلتر روغن نصب مي‌شوند و فشار مطلق روغن را اندازه مي‌گيرد تا اينكه بار موتور براي نشان دادن زمان سرويس محاسبه گردد. محدوده فشار آن بين ۵۰ تا ۱۰۰۰كيلوپاسكال يا ۵/۰ تا ۱۰ بار قرار دارد.
سلول حسگر به خاطر مقاومت واسط بالايش براي اندازه‌گيري فشار سوخت به كار مي رود. به وسيله سيگنال آن درجه آلودگي فيلتر نيز تحت مراقبت قرار مي‌گيرد (محدوده سنجش ۲۰ تا ۴۰۰ كيلوپاسكال و يا ۲/۰ تا ۴۰ بار).
ساختار
قلب حسگرهاي فشار ميكرومكانيكي المنت حسگر است به همراه سلول حسگر، آن از يك چيپ سيليكوني تشكيل شده كه در آن يك ديافراگم نازك كشيده شده است.
روي ديافراگم، چهار مقاومت اندازه‌گيري چيده شده‌اند (R1 و R2) كه مقاومت الكتريكي آنها با تحريك و فشار مكانيكي تغيير مي‌كند.
در حسگر فشار مي‌تواند به صورت اضافي يك حسگر دما نيز تعبيه گردد كه مي‌تواند به صورت مستقل مقداردهي شود. به اين طريق (براي اندازه‌گيري فشار و دما) فقط يك حسگر بايست نصب گردد.
عملکرد

بسته به بزرگي فشار، ديافراگم سلول حسگر به نحوي متفاوت كشيده مي‌شود، خم مي‌گردد (در حد ميكرون). چهار مقاومت اندازه‌گير روي ديافراگم مقاومت الكتريكي خود را تحت تحريك و فشار مكانيكي به وجود آمده تغيير مي‌دهند (اثر پيزو رزيستانس (Piezo-resistance)).
مقاومت‌هاي اندازه‌گير روي چيپ سيليسيم طوري چيده شده‌اند كه در حالت تغيير ديافراگم، مقاومت الكتريكي چيده شده‌اند. به واسطه تغيير مقاومت‌ها تناسب ولتاژ الكتريكي در مقاومت‌ها نيز تغيير مي‌كند و از اين طريق

 

ولتاژ اندازه گرفته شده (UA) نيز تغيير مي‌كند. ولتاژ اندازه‌گيري شده به اين ترتيب مقياس و معياري براي فشار پشت ديافراگم است.
چيدمان پل به يك ولتاژ اندازه‌گيري بالاتر نسبت به گذاشتن يك مقاومت تكي منجر مي‌شود مدار پل وتستون حساسيت بالاتري را ممكن مي‌سازد. آن سمت از ديافراگم كه فشار به آن وارد نمي‌شود

الكترونيكي اندازه‌گير روي چيپ تعبيه شده و وظيفه دارد كه ولتاژ پل را تقويت كند، تاثيرات دما را جبران كند و منحني يا خط مشخصه فشار را خطي كند. ولتاژ خروجي در محدوده بين۰ تا ۵ ولت است و از طريق اتصالات الكترونيكي به پردازنده موتور متصل مي‌شود. به وسيله يك منحني يا خط مشخصه برنامه‌ريزي شده فشار در نهايت محاسبه مي‌گردد.

۱- حسگر دما (NTC)
2- قسمت پائین پوسته
۳- جداره منیفولد
۴- رینگ های آب بندی
۵- ترمینال الکتریکی
۶- پوسته پوشش
۷- المان محاسبه

شکل ۳-۵ حسگر فشار میکرومکانیکی با خلاء مرجع آن سمت اجزا.

نمودار ۳-۲ حسگر فشار تقویت میکرومکانیکی (نمونه ای از منحنی).
۳-۴ حسگرهاي زاويه و دور موتور از نوع القايي
كاربرد
حسگرهاي دور موتور براي دريافت اطلاعات زير به كار مي‌روند:
– وضعيت ميل‌لنگ (وضعيت پيستون موتور)

– وضعيت پيستون يا پلانجر پمپ در پمپ‌هاي انژكتور آسيابي با كنترل شير برقي
از طريق بسامد (فركانس) سيگنال‌هاي دور موتور، دور محاسبه مي‌شود. سيگنال حسگر دور موتور يكي از مهم‌ترين كميت‌ها در هدايت الكترونيكي موتور است.

۱- مغناطیس دائم
۲- بدنه حسگر
۳- بلوکه موتور
۴- پین قطب دار
۵- سیم پیچ برقی
۶- شکاف هوایی
۷- چرخ راه انداز با شکاف نشانه مرجع

شکل ۳-۶ حسگر القایی دور.

۱- دندانه
۲- شکاف دندانه
۳- نشانه مرجع

نمودار ۳-۳ سیگنال از حسگر القایی دور.
ساختار و نحوه كار
حسگر ـ كه توسط يك فاصله هوايي جدا شده است ـ مستقيماً روبه‌روي چرخ‌دنده دهنده مغناطيسي نصب مي‌گردد. آن شامل يك هسته آهني نرم است كه توسط يك سيم‌پيچ احاطه شده است، ميله از سوي ديگر با يك مغناطيس دائمي مرتبط مي‌باشد، ميدان مغناطيسي بر روي ميله و بعد از آن تا چرخ دنده كشيده شده، جريان مغناطيسي درون سيم‌ابر يكي از دندانه‌هاي آن قرار گرفته باشد، يك دندانه جريان پراكنده مغناطيس را متمركز مي‌كند، آن منجر به تقويت جريان

مفيد در داخل سيم‌پيچ مي‌شود، برخلاف آن يك ججاي خالي جريان مغناطيسي را تضعيف مي‌كند. وقتي كه چرخ‌دنده مي‌چرخد اين تغييرات جريان مغناطيسي، يك ولتاژ خروجي سينوسي شكل متناسب با سرعت تغييرات ميدان مغناطيسي در سيم‌پيچ القا مي‌كند، دامنه ولتاژ با افزايش دور موتور به شدت افزايش مي‌يابد. يك دامنه به اندازه كافي بزرگ از زماني كه موتور به ۳۰ دور در دقيقه (RPM)، وجود دارد.
تعداد دندانه‌هاي چرخ‌دنده به مورد كاربر بستگي دارد. در سيستم‌هاي مدرن مديريت موتور اغ

لب چرخ‌هايي با ۶۰ دندانه به كار مي‌روند، كه در آنها دو دندانه جا افتاده‌اند. چرخ‌دنده به اين ترتيب ۵۸= ۲-۶۰ دندانه دارد.
فاصله دو دندانه كه مخصوصاً بزرگ است يك علامت نشانه را بيان مي‌كند و به يك وضعيت ميل‌لنگ خاص نسبت داده مي‌شود و به سنكرونيزاسيون پردازنده نيز كمك مي‌كند.
شكل هندسي قطب مغناطيسي و دندانه بايد با يكديگر متناسب و تطبيق يافته می باشند. مدار الكتريكي ارزيابي در پردازنده، ولتاژ سينوسي شكل يا دامنه قوي را به يك ولتاژ مستطيلي با دامنه ثابت تبديل مي‌كند. اين سيگنال در ميكروكنترلر پردازنده مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

 

۳-۵ حسگر مرحله از نوع هال HALL
كاربرد
وضعيت ميل بادامك معين مي‌كند كه آيا پيستون موتوري كه به سوي نقطه مرگ بالا در حال حركت است در مرحله تراكم يا در مرحله تخليه قرار دارد. حسگر نصب شده به ميل بادامك اين اطلاعات را به پردازنده مي‌دهد.
ساختار و طرز كار
حسگر از اثر هال بهره مي‌گيرد: روي ميل بادامك دندانه‌هايي از مواد فرومگنتيك (Ferromagnetic)، نصب شده‌اند، وقتي يك دندانه از المنت حسگر داراي جريان (صفحه كوچك نيمه هادي) عبور مي‌كند، ميدان مغناطيسي آن الكترون‌ها را روي صفحه كوچك نيمه هادي به صورت عمودي در جهت عبور جريان برق منحرف مي‌كند. از اين طريق يك سيگنال ولتاژ پديد مي‌آيد (ولتاژ Hall)، كه به پردازه اطلاع مي‌دهد، سيلندر اول در كدام مرحله كاري است. سيگنال خروجي در محدوده ميلي‌ولت است و مستقل از سرعت نسبي بين حسگر و چرخ‌دنده است. آن از طريق مدار الكترونيكي اندازه‌گير در حسگر آماده‌سازي و به بيرون ارسال مي‌گردد.

اصل ديفرانسيلي (تفاضلي) هال
در كنار حسگرهاي ساده Hall المنت‌هاي ديفرانسيلي هال نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرند. آنها از دو المنت هال كه نسبت به يكديگر به صورت شعاعي يا محوري قرار گرفته‌اند، تشكيل مي‌شوند. آنها يك سيگنال خروجي تحويل مي‌دهند كه با تفاوت چگالي جريان بين دو نقطه مختلف اندازه‌گيري متناسب است.
مزاياي اندازه‌گيري ديفرانسيلي محدوده بزرگ‌تر فاصله‌هايي و جبران‌كننده خوب دما مي‌باشند. عيب آن وابستگي به موقعيت و محل نصب و ضرورت وجود چرخ‌دنده دو راه براي توليد سيگنال در هر دو المنت هال مي‌باشد.
حسگر ميله‌اي هال
المنت‌ هال مستقيماً روي قطب يك آهنرباي دائمي نصب شده است. در هنگام عبور جرم توده فرومگنتيكي جريان مغناطيسي درون المنت هال و به اين طريق، ولتاژ حسگر تغيير مي‌يابد.

خروجي ديجيتال
سيگنال خروجي مي‌تواند به صورت سيگنال ديجيتال خارج شود.
I- جریان اندک
IH- جریان هال
IV- جریان تغذیه

UH- ولتاژ هال
UR- ولتاژ طولی
B- القای مغناطیسی
a- انحراف الکترون ها بوسیله میدان
مغناطیسی
شکل ۳-۷ المان هال (پره انتقال اثر هال).
a- موقعیت سنسور و چرخ راه انداز
تک لبه
b- مشخصات سیگنال خروجی UA
1- اتصال الکتریکی (سوکت)
۲- بدنه حسگر
۳- بلوکه موتور
۴- رینگ آب بندی
۵- مغناطیس دائم
۶- IC هال
۷- چرخ راه انداز با دندانه/بخش (Z)
و شکاف (L)
a- شکاف هوایی
φ- زاویه چرخش
شکل ۳-۸ حسگر میله ای اثر هال.

۳-۶ حسگرهاي پدال گاز
كاربرد
در كنترل موتور مدرن الكترونيكي خواسته راننده (مثل شتاب‌گيري، حركت با سرعت ثابت) ديگر از طريق سيم‌ كششي و يا اهرم‌بندي به بخش كنترل موتور منتقل نمي‌شود. يك حسگر پدال نام ديگر آن نشانگر مقدار زاويه پدال (Accelerator Pedal Sensor) وضعيت قرار گرفتن پدال را دريافت مي‌كند و آن را به پردازنده مي‌رساند.

۱- پتانسیومتر ۱
(پتانسیومتر اصلی)
۲- پتانسیومتر ۲
(۵۰% ولتاژ)

نمودار ۳-۴ منحنی مشخصه حسگر پدال گاز با پتانسیومتر اضافه.

شکل ۳-۹ انواع حسگر پدال گاز.
a- حسگر پدال گاز ۱- حسگر
b- نصب اندازه گیر پدال گاز بالا ۲- پدال مخصوص وسیله نقلیه
c- نصب اندازه گیر پدال گاز پائین FMP1 3- پایه پدال

ساختار و نحوه كاركرد
قلب سيستم، يك پتاسيومتر (مقاومت الكتريكي متغير) است. بسته به وضعيت پدال در آن يك ولتاژ ايجاد مي‌گردد. به وسيله يك خط مشخصه كه به صورت برنامه به پردازنده داده شده است. وضعيت قرار گرفتن پدال از اين ولتاژ محاسبه مي‌گردد. جهت كاربردهاي عيب‌يابي و احياناً براي نشان دادن يك عملكرد ثانويه يك حسگر دوبل نيز تعبيه شده است. دو مدل از آن قابل تشخيص است.
سوييچ دور آرام و افت دور
سوييچ حركت دور آرام، وضعيت خود را در مسيرهاي كوتاه پدال، از سيگنال محدوده دور آرام بدون بار به سيگنال محدوده تمام بار تغيير مي‌دهد. براي خودروهاي داراي جعبه دنده اتوماتيك در اين نوع يك كليد ديگر مي‌تواند سيگنال و افت دور را توليد كند.
پتانسيومتر دوم
يك پتانسيومتر دوم اضافي در تمام نقاط كاري همواره نصف ولتاژ پتانسيومتر اول را تحويل مي‌دهد.
حسگرهاي پدال به عنوان حسگرهاي واحد به كار مي‌روند و يا به عنوان يك مجموعه كامل و جزء به جزء نصب مي‌شوند. در مجموعه‌ها، نيازي به وجود مكانيزم تنظيم بين وضعيت پدال و حسگر در خودرو نمي‌باشد.

۳-۷ اندازه‌گير جرم هوا از نوع لايه داغ (فيلم داغ) HFM5
كاربرد
براي نگهداشتن مقادير گاز خروجي در محدوده معين شده قانوني، بايد در شرايط كاري هر لحظه مقدار هواي مورد نياز به دقت رعايت شود. براي اين مطلب (به خصوص در خودروهای سواري) يك حسگر لازم است كه جريان جرمي هواي واقعي مكش شده را بسيار با دقت دريافت كند. تغييرات متناوب جريان و جريان‌هاي بازگشتي در اثر باز شدن و بسته شدن سوپاپ‌هاي ورودي و خروجي بايد تشخيص داده شوند. همچنين تغييرات

در دماي هواي مكشي نبايد بر دقت اندازه‌گيري تاثير بگذارد. براي اين منظور، اندازه‌گير جرم هوا از نوع فيلم داغ HFM5 به كار مي‌رود.

۱- سوکت اتصال الکتریکی
۲- لوله اندازه گیری یا جداره بدنه
فیلتر هوا
۳- ارزیابی الکترونیکی (مدار پیوند)
۴- المان حسگر
۵- بدنه حسگر
۶- لوله اندازه گیر جریان محدود
۷- خروجی هوا برای جریان هوای
محدود QM
8- ورودی برای جریان هوای
محدود QM

شکل ۳-۱۰ اندازه گیر جرم هوا لایه داغ HFM5 (مدار).

ساختار
اندازه‌گير جرم هوا از نوع فيلم داغ HFM5 در يك لوله‌ اندازه‌گيري تعبيه شده است، كه بسته به جرم هواي موردنياز موتور قطرهاي گوناگوني دارد (براي۳۷۰ تا ۹۷۰ كيلوگرم در ساعت). آن بعد از فيلتر هوا در لوله‌ مكشي نصب مي‌شود. مدل‌هايي نيز كه به صورت متعلقات روي فيلتر هوا نصب مي‌شوند نيز وجود دارند.
مهم‌ترين جزء سيستم، المنت حسگر، كه تحت جريان هواي لوله مكشي قرار مي‌گيرد و يك قطعه الكترونيكي ارزيابي مي‌باشند. اجزای المنت حسگر روي يك لايه زيرين نيمه هادي به وسيله بخار آب گذاشته مي‌شوند و اجزاي چيپ الكترونيكي روي يك لايه زيرين سراميكي، به اين طريق يك ساختمان بسيار كوچك ممكن مي‌شود. هوا از طريق يك كانال كنارگذر از المنت حسگر عبور مي‌كند. شكل كانال كنارگذار يا باي‌‌پس رفتار

حسگر را در جريان‌هاي برگشتي نيز تشخيص داده مي‌شوند. اندازه‌گير جرم هوا از نوع فيلم داغ از طريق اتصالات الكترونيكي به پردازنده وصل شده و مرتبط هستند.

نمودار ۳-۵ اندازه گیر جرم هوا لایه داغ (ولتاژ خروجی از عملکرد گذشتن جریان جرم محدود هوا).

۱- منحنی دما بدون المان حسگر
سرتاسر جریان هوا
۲- منحنی دما با المان حسگر
سرتاسر جریان هوا
۳- المان حسگر
۴- ناحیه گرم
۵- دیافراگم حسگر
۶- لوله سنجش با اندازه گیر جرم هوا
۷- جریان هوای ورودی
M1,M2- نقاط سنجش
T1,T2- مقدار دما در نقاط سنجش
M1 و M2
ΔT- اختلاف دما

شکل ۳-۱۱ لایه داغ اندازه گیر جرم هوا: قاعده سنجش.
طرز كار
اندازه‌گير جرم هوا از نوع فيلم داغ، يك حسگر حرارتي است. آن براساس مفهوم زير كار مي‌كند:
روي المنت حسگر يك ديافراگم حسگر ميكرومكانيكي از طريق مقاومت حرارتي در مركز قرار گرفته گرم مي‌شود. در بيرون اين منطقه حرارتي دما در هر دو قسمت آن پايين مي‌رود.
توزيع دما روي ديافراگم توسط دو مقاومت غيروابسته به دما دريافت مي‌گردد كه متقارن نسبت به مقاومت حرارتي در بالا دست و پايين دست ديافراگم قرار داده شده‌‌اند (نقاط اندازه‌گير M1 و M2 ). بدون جريان هوا، جريان دما روي هر دو سمت يكسان است.
وقتي هوا روي المنت حسگر جريان مي‌يابد. توزيع دما روي ديافراگم تغيير مي‌كند. روي طرف مكشي جريان هوا، شيب مسير دما بيشتر است كه هواي جاري، اين بخش را خنك مي‌كند. روي سمت ديگر رو به موتور قرار گرفته است المنت حسگر ابتدا خنك مي‌شود ولي بعد هوايي كه توسط المنت حرارتي داغ شده است در ادامه المنت حسگر را گرم م

ي‌كند. تغيير توزيع دما (T) منجر به تفاوت دما بين نقاط اندازه‌گيري M1 و M2 مي‌شود.
حرارت منتقل شده به هوا و به وسيله آن، جريان دما در المنت حسگر به جرم هواي عبوري بستگي دارد. تفاوت دمای مستقل از دماي مطلق هواي عبوري يك مقياس براي مقدار جريان هوا است. تفاوت دما علاوه بر آن به جهت و مسير، وابسته است طوري كه اندازه‌گير جرم هوا هم مقدار و جهت جريان هوا را مي‌تواند دريافت كند.

به خاطر نازكي بسيار زياد ديافراگم ميكرومكانيكي، حسگر، پاسخ حركتي بسيار بالايي دارد (كمتر از ۱۵ ميلي‌ثانيه) اين موضوع، به ويژه در جريان هوا با تغييرات شديد مهم است.
اختلاف مقاومت در نقاط اندازه‌گيري M1 و M2 توسط يك چيپ الكترونيكي نصب شده در حسگر (مدار هيبريد) به يك سيگنال ولتاژ آنالوگ مناسب براي پردازنده بين۰ تا ۵ ولت تبديل می گردد. به كمك خط مشخصه‌اي كه در پردازنده برنامه‌ريزي شده است، ولتاژ اندازه‌گيري شده به مقدار جريان هوا محاسبه و تبديل مي‌گردد (كيلوگرم در ساعت). ويژگي‌هاي خط مشخصه طوري در نظر گرفته شده كه تشخيصي تعبيه شده در پردازنده، اشكالاتي مانند قطع شدن سيم را بتواند تشخيص دهد.

 

در HFM5 يك حسگر حرارتي براي اندازه‌گيري اضافي نيز مي‌تواند تعبيه گردد. آن در يك محفظه از مواد مصنوعي قرار دارد براي تعيين مقدار هوا وجود آن ضروري نيست.