СЕНСОР ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯ ВАЛА ДВИГУНА НА ОСНОВІ МАГНІТОЧУТЛИВОГО ДІОДА

1. СЕНСОР ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯВАЛАДВИГУНАНА ОСНОВІМАГНІТОЧУТЛИВОГО ДІОДА Науковий керівник: доцент, к.т.н., Мартинюк Володимир Валерійович Вінниця – 2013 Мельник Діана Валеріївна МЕ – 09 Кафедра Електроніки

2. За останні роки в техніці виміру й регулювання параметрів різних процесів все більш і більш зростає роль галузі виготовлення і застосування сенсорів. Ця галузь, постійно розвиваючись, служить основою створення різноманітних варіантів систем автоматичного регулювання. Такий розвиток зумовлено насамперед гігантським прогресом мікроелектроніки. Широкий спектр застосувань мікро – ЕОМ у побутовій техніці, автомобілебудуванні та інших галузях промисловості все в більшій мірі вимагає недорогих сенсорів, що випускаються великими серіями. Як наслідок цього з'являються нові цікаві і в той же час недорогі пристрої на сенсорах. Постійне вдосконалення автомобілів є найважливішим чинником у розвитку економіки нашої країни. Сучасний автомобіль складається з великої кількості механічних вузлів, які досить досконалі. Тому останнім часом намітилася тенденція до ускладнення і розвитку електричного та електронного обладнання автомобілів. Поява напівпровідникових приладів, інтегральних мікросхем, мініатюрних мікро – ЕОМ дозволяє швидко і якісно виявляти несправності і усувати їх як в процесі експлуатації автомобіля, так і в процесі його підготовки до роботи. З питань вирішення цих завдань, застосування отриманих результатів є численні наукові публікації, виконано велику кількість досліджень як в Україні, так і за кордоном. Дослідження показали, що для діагностування тих чи інших параметрів автомобіля необхідні в першу чергу надійні, високоточні сенсори. При цьому прийняття рішень за різними параметрами повинні здійснюватися відразу за кількома ознаками, що характеризуються за їх сукупністю стану тієї чи іншої системи в цілому. Саме тому розробка, моделювання та дослідження схеми сенсору швидкості обертання валу двигуна в автомобілі є актуальним завданням на даному етапі розвитку сучасної вимірювальної техніки та регулювання параметрів різних процесів. Актуальність:

3. Мета дослідження:Оптимізація сенсору швидкості обертання вала двигуна за рахунок використання перетворювача магнітного поля на основі магнітодіода. • Задачі дослідження: • Проаналізувати стан питання щодо сенсорів швидкості обертання вала двигуна в автомобілі. • Промоделювати сенсор швидкості обертання вала двигуна в автомобілі. • Розробитидруковану плату. • Розрахуватидопустимий час перебування в зонідіїмагннітного поля. • Об’єкт дослідження:Процес перетворення частоти обертання валу двигуна в інформаційний сигнал. • Предмет дослідження:Сенсор швидкості обертання вала двигуна в автомобілі. • Методи дослідження ґрунтуються на використанні: • Середовища OrCADPSpice для схемотехнічногомоделювання. • Теорії розрахунку нелінійних електричних кіл з використанням законів Кірхгофа та методу вузлових потенціалів для визначення повного опору сенсору магнітного поля з частотним виходом на основі магнітодіода. • Середовище Matlab 7 для розрахунку вольт – амперної характеристики перетворювача індукції магнітного поля на основі магніточутливого діода. • Апробації:Основні положення бакалаврської роботи було апробовано у доповіді на науково – технічній конференції:XLII науково – технічна конференція професорсько – викладацького складу, співробітників та студентів університету за участю працівників науково – дослідних організацій та інженерно – технічних працівників підприємств м. Вінниці та області, 20 – 22 березня 2013 року. • Публікації:Результати теоретичних та експериментальних досліджень: 1 апробація на конференції та отримано патент України на право на твір.

4. Автомобіль у розрізі

6. Сенсор швидкості обертання валу на основі магніточутливого діоду Дана схема дає змогу дистанційно виміряти швидкість обертання валу (руху автомобіля) і це допоможе водію та дорожньому інспектору зняти відповідні значення. Перевагами є: невеликігабарити; низькаціна; споживають малу потужність; прості в експлуатації; безконтактні, що не потребує замінизношуванихелементів(провідників).

7. Визначення вольт – амперної характеристики та функції перетворення частотного перетворювача Нелінійна еквівалентна схема сенсору магнітного поля Перетворена нелінійна схема сенсору магнітного поля

8. Система рівнянь Кірхгофа,згідно з напрямками контурних струмів:

9. Результат розв’язку системи рівнянь має вигляд: Аналітична залежність функції перетворення має вигляд: Чутливість перетворювача визначається на підставі попереднього виразуі описується рівнянням:

11. Результат лістингу програми ВАХ перетворювача індукції магнітного поля на основі магніточутливого діода

12. Друкована плата

13. Складальне креслення

14. Висновок • Проаналізовано сучасний стан сенсорів швидкості обертання валу двигуна в автомобілі. Обрано сенсор швидкості обертання валу двигуна в автомобілі на основі магніточутливого діода для моделювання, оскільки дана схема дає змогу дистанційно виміряти швидкість обертання валу (руху автомобіля). Перевагами є невеликігабарити, низькаціна, мала потужністьспоживання та простота в експлуатації. Також вони безконтактні, що не потребуєзамінипровідників. • Розглянуто схему сенсору швидкості, оформлено схему електричну принципову та промодельовано дану схему. Знято вольт – амперну характеристику, проведено параметричний та температурний аналіз. • Розроблено математичну модель, яка враховує функціональні залежності реактивних властивостей транзисторних структур з від’ємним опором від величини магнітного поля із врахуванням фізичних процесів, що протікають у чутливих елементах, у даному випадку в магнітодіоді. Тому було побудовано еквівалентні схеми перетворювача для змінного і постійного струму, які дозволяють розробити математичні моделі для отримання функцій перетворення, чутливості та вольт – амперної характеристики. • Розроблено друковану плату для чого було вибрано тип та матеріал друкованої плати, який має діапазон робочих температур від – 60 до +120 °С; вибір другого класу точності друкованої плати, який є найбільш поширеним. Проведено розрахунок діаметру монтажних отворів, що становить 0,5; 0,7 мм та 2 мм, допустимий струм, який проходить через провідник і становить 3,62 мкм та мінімальну ширину провідника з умови допустимого падіння напруги – 0,507 мкм.