Επαγωγικός αισθητήρας θέσης εκκεντροφόρου - Κινητήρας σε λειτουργία
Του τύπου σύνδεσης (αναφοράς) με τη γη, ή αλλιώς non-floating (μη αιωρούμενη)

Εικόνα 1 - Συνδέσεις παλμογράφου

Εξαρτήματα TA125 Καλώδιο ελέγχου TA158 Μαύρο κροκοδειλάκι μπαταρίας PP943 Γενικό σετ καλωδίων διακλάδωσης 6 επαφών Ρυθμίσεις στον PicoScope Κανάλι Α εύρος τάσης εισόδου ±20 V Κανάλι Α σύζευξη AC Βάση χρόνου 20 ms/τμήμα Αριθμός δειγμάτων 1 MS

Χρησιμοποιώντας το ηλεκτρικό διάγραμμα του οχήματος, βρείτε το καλώδιο του σήματος του αισθητήρα CPS.

Ο επαγωγικού τύπου αισθητήρας CPS θα έχει γενικά 2 καλώδια, ένα από τα οποία μεταφέρει το σήμα κατά την περιστροφή και το άλλο θα βρίσκεται στα 0 βολτ.

1. Εντοπίστε και αποσυνδέστε την φύσα του αισθητήρα CPS.
2. Χρησιμοποιείστε δύο κατάλληλα καλώδια διακλάδωσης για να ενώσετε τη φύσα από την πλευρά του αισθητήρα και τη φύσα από την πλευρά της πλεξούδας (δείτε την Εικόνα 1 ποιο πάνω).
3. Συνδέστε το μπλε καλώδιο ελέγχου TA125 στο Κανάλι Α του παλμογράφου (υποδοχή BNC).
4. Συνδέστε το μπλε καλώδιο ελέγχου (4 mm ακροδέκτη) στο καλώδιο διακλάδωσης που είναι συνδεδεμένο στην έξοδο του σήματος του αισθητήρα CPS (δείτε το ηλεκτρικό διάγραμμα του κατασκευαστή).
5. Συνδέστε το μαύρο καλώδιο της γης στο σασί του οχήματος ή στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας χρησιμοποιώντας το μαύρο κροκοδειλάκι μπαταρίας TA158.
   
6. Ξεκινήστε την καταγραφή στο πρόγραμμα του παλμογράφου πατώντας την μπάρα διαστήματος (space bar) στο πληκτρολόγιο, ή το κουμπί Έναρξη καταγραφής στο πρόγραμμα του PicoScope.
7. Εκκινήστε και λειτουργείστε τον κινητήρα στο ρελαντί ενώ παρατηρείτε το σήμα στο Κανάλι Α.
8. Πατήστε το κουμπί Διακοπή καταγραφής στο πρόγραμμα του PicoScope για να σταματήσετε την καταγραφή και να ξεκινήσετε την ανάλυση της κυματομορφής (δείτε την Εικόνα 2 ποιο κάτω).

	Εικόνα 2 - Παράδειγμα κυματομορφής

Όλες οι τιμές στα Παραδείγματα των κυματομορφών είναι τυπικές και μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του οχήματος.

Κανάλι Α. Η Εικόνα 2 δείχνει την έξοδο εναλλασσόμενης (AC) τάσης του CPS με τον κινητήρα να λειτουργεί στο ρελαντί.

Αναφερθείτε στις τεχνικές πληροφορίες του οχήματος για συγκεκριμένες συνθήκες ελέγχου και αποτελεσμάτων.

Τυπικές τιμές
Κινητήρας στο ρελαντί: 650-850 σ.α.λ. περίπου

①	Ο χάρακας του σήματος (τάσης), στα μηδέν βολτ θα πρέπει να περνάει από το κέντρο της κυματομορφής του CPS.
②	Δείχνει το δόντι που λείπει από τον δακτύλιο λήψης του CPS, και συχνά περνιέται λανθασμένα για το ΑΝΣ (βλέπε τις Σημειώσεις διάγνωσης παρακάτω).
③	Το ελάχιστο πλάτος του σήματος (τάσης) εξόδου του CPS, συμβαίνει όταν μειώνεται η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, που συμβαίνει στη φάση της συμπίεσης (βλέπε τις Περισσότερες πληροφορίες παρακάτω).
④	Το μέγιστο πλάτος του σήματος (τάσης) εξόδου του CPS, εμφανίζεται όταν αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, που συμβαίνει στη φάση της εκτόνωσης (βλέπε τις Περισσότερες πληροφορίες παρακάτω).
⑤	Οι χάρακες του χρόνου και της περιστροφής, δείχνουν την μία περιστροφή του εκκεντροφόρου μεταξύ των δοντιών που λείπουν στον δακτύλιο λήψης. Η Εικόνα 2 επιβεβαιώνει τα 34 δόντια σε μία περιστροφή του στροφάλου με τα δύο δόντια που λείπουν να σηματοδοτούν τη θέση του στροφάλου.
⑥	Δείχνει την ταχύτητα του κινητήρα με βάση τη θέση που έχουν οι χάρακες του χρόνου ⑤. Οι χάρακες του χρόνου τοποθετημένοι σε δύο συνακόλουθα δόντια που λείπουν, επιτρέπουν στον PicoScope να υπολογίσει την ταχύτητα περιστροφής του στροφάλου, μετρώντας τη συχνότητα ενός πλήρης κύκλου (περιστροφής) του στροφάλου. Στη συνέχεια, στο σημείο ⑥ εμφανίζει την συχνότητα, αλλά το σημαντικότερο είναι ότι εμφανίζει τις στροφές RPM του κινητήρα.

Ο αισθητήρας CPS πρέπει να θεωρείται ένα από τα θεμελιώδη εξαρτήματα του σύγχρονου συστήματος ελέγχου του κινητήρα. Παρότι πανέμορφα απλός στην κατασκευή, η σωστή λειτουργία του είναι πρωταρχικής σημασίας για την αποδοτική λειτουργία του κινητήρα. Για να εκτιμήσουμε πλήρως το ρόλο που παίζει ο επαγωγικός αισθητήρας CPS πρέπει να κατανοήσουμε την αρχή λειτουργίας πίσω από την παραγόμενη εναλλασσόμενη (AC) τάση που παράγεται από αυτό το τόσο κρίσιμο εξάρτημα. Μόλις καταλάβουμε πως λειτουργεί αυτό το εξάρτημα, θα μπορούμε να εκτιμήσουμε τις αιτίες οποιουδήποτε προβλήματος στην κυματομορφή μας.

Αρχή λειτουργίας

Ο επαγωγικός αισθητήρας CPS αποτελείται από δύο σημαντικά εξαρτήματα, ένα πηνίο από σύρμα τυλιγμένο γύρω από έναν μόνιμο μαγνήτη.

Κάθε μία από τις άκρες του πηνίου καταλήγει στην Μονάδα Ελέγχου του Κινητήρα (PCM), όπου η έξοδος με το παραγόμενο σήμα της τάσης AC χρησιμοποιείται από την PCM ως ένδειξη της ταχύτητας και της θέσης του στροφάλου, ενώ η άλλη έξοδος του πηνίου (–) συνδέεται σε μία γείωση αναφοράς (βλέπε Εικόνα 3).

Παραγωγή εναλλασσόμενης (AC) τάσης

Ο μόνιμος μαγνήτης εντός του CPS θα δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από τα τυλίγματα του πηνίου. Αν ένα μεταλλικό αντικείμενο μπει στο χώρο του μαγνητικού πεδίου (με τη μορφή των μεταλλικών δοντιών επάνω στον μεταλλικό δακτύλιο λήψης) τότε η ένταση του μαγνητικού πεδίου θα αλλάξει, και είτε θα μειωθεί είτε θα αυξηθεί, ανάλογα με την ταχύτητα και τη διεύθυνση της κίνησης του μεταλλικού δακτυλίου (βλέπε Εικόνα 4). Η μεταβολή της έντασης του μαγνητικού πεδίου έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή από το πηνίο αυτού του σήματος της εναλλασσόμενης (AC) τάσης, που στη συνέχεια χρησιμοποιείται από την PCM για να προσδιορίσει την θέση και την ταχύτητα του κινητήρα.

Σημείωση: Η παραγωγή του σήματος της εναλλασσόμενης τάσης στις άκρες του πηνίου, οφείλεται αποκλειστικά στην μεταβολή του μαγνητικού πεδίου. Αν ο δακτύλιος λήψης ακινητοποιηθεί, δεν θα υπάρχει κανένα σήμα σους ακροδέκτες του επαγωγικού αισθητήρα CPS, ανεξάρτητα με του που έχει σταματήσει ο δακτύλιος και το που βρίσκονται τα δόντια του δακτυλίου σε σχέση με τον αισθητήρα CPS.

Η έξοδος της τάσης του Επαγωγικού Αισθητήρα Θέσης Στροφάλου σε σχέση με τον δακτύλιο λήψης

Η κυματομορφή του αισθητήρα CPS θα περιλαμβάνει ένα τμήμα μηδενικού σήματος εκεί όπου ο δακτύλιος λήψης έχει σκόπιμα ένα κενό (δόντι ή δόντια που λείπουν) ανάμεσα στα όμοια διαστήματα μεταξύ των δοντιών (βλέπε Εικόνα 5 και Εικόνα 2).

Η PCM θα χρησιμοποιήσει αυτό το κενό στο σήμα για να αναγνωρίσει τη θέση του στροφαλοφόρου άξονα που μπορεί είτε να δείχνει τη θέση του ΑΝΣ, είτε όχι. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τα δόντια που λείπουν από τον δακτύλιο λήψης ως αναφορά για διάφορες θέσεις του στροφαλοφόρου άξονα. Για παράδειγμα, όταν όλα τα πιστόνια είναι σε σειρά, (θέση ασφαλείας του κινητήρα) ΑΝΣ, τον αριθμό των μοιρών πριν από το ΑΝΣ, ή μπορεί να επιλέξουν έναν συνδυασμό δοντιών που λείπουν σε διαστήματα των 90 μοιρών. Για να εκτιμήσετε με ακρίβεια το σήμα αναφοράς της θέσης του στροφάλου, αναφερθείτε στο σχετικό εγχειρίδιο επισκευής.

>Ο υπολογισμός της ταχύτητας του στροφάλου βασίζεται στο εναλλασσόμενο σήμα εξόδου του αισθητήρα CPS. Καθώς η ταχύτητα του στροφάλου αυξάνει, θα αυξάνεται κατ' αναλογία και η συχνότητα του σήματος εξόδου του CPS. Επίσης το πλάτος του σήματος θα αυξάνεται με την αύξηση των στροφών του κινητήρα, ξεπερνώντας και τα 20 V AC σε υψηλότερες στροφές κινητήρα (βλέπε Εικόνα 6).

Η άνοδος και η πτώση στη συχνότητα / πλάτος φαίνεται στην Εικόνα 2 όπου το φορτίο που μεταφέρεται στον στροφαλοφόρο άξονα κατά τη διάρκεια της φάσης συμπίεσης έχει ως αποτέλεσμα την παροδική μείωση της ταχύτητας του στροφαλοφόρου άξονα ③. Εδώ μπορούμε να δούμε μία μείωση στη συχνότητα και μία πτώση στο πλάτος του σήματος, σε αντίθεση με το ④ όπου η ταχύτητα του στροφαλοφόρου άξονα θα αυξηθεί μετά την συμπίεση στο ΑΝΣ (κατά τη διάρκεια της φάσης εκτόνωσης), και σαν αποτέλεσμα θα αυξηθεί και η συχνότητα και το πλάτος του σήματος εξόδου από τον αισθητήρα CPS.

Η PCM θα χρησιμοποιήσει αυτά τα χαρακτηριστικά του σήματος για να καθορίσει την επιτάχυνση και επιβράδυνση του στροφαλοφόρου άξονα μετά από κάθε γεγονός συμπίεσης, με σκοπό να ανιχνεύσει απώλειες στην ανάφλεξη ή κακή συνδρομή των κυλίνδρων (ισορροπία κυλίνδρων). Υποθέτοντας ότι όλα τα γεγονότα συμπίεσης και ανάφλεξης είναι ίδια, θα πρέπει να πάρουμε μια ομοιόμορφη άνοδο και πτώση του σήματος του CPS όταν η ταχύτητα του κινητήρα είναι σταθερή.

Η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί αν υπολογιστεί από το σήμα του CPS, τοποθετώντας δύο χάρακες χρόνου σε δύο διαδοχικά σημεία της κυματομορφής όπου μηδενίζεται το σήμα (λείπει ένα ή περισσότερα δόντια) όπως φαίνεται στην Εικόνα 2 ②.

Η πλειοψηφία των δακτυλίων λήψης του στροφάλου θα περιλαμβάνει 36 ή 60 δόντια με 1 ή 2 δόντια να λείπουν σε ένα συγκεκριμένο σημείο της περιφέρειας του δακτυλίου. Τοποθετώντας τους χάρακες του χρόνου στα σημεία που μηδενίζεται το σήμα μας δείχνει 1 x περιστροφή του στροφάλου. Στο παραπάνω Παράδειγμα Κυματομορφής έχουμε 34 δόντια μεταξύ των χαράκων του χρόνου, δείχνοντας έτσι έναν δακτύλιο λήψης με 34 δόντια στην περιφέρειά του και 2 δόντια να λείπουν ως αναφορά της θέσης του κινητήρα. (36 δόντια − 2 δόντια = 1 x περιστροφή του στροφάλου).

Τοποθετώντας έναν χάρακα χρόνου σε διαδοχικά σημεία μηδενισμού του σήματος στην κυματομορφή, επιτρέπουν στον PicoScope να υπολογίσει τις στροφές του κινητήρα υπολογίζοντας τη συχνότητα περιστροφής του στροφάλου (κύκλοι το δευτερόλεπτο).

Στην Εικόνα 2 κάθε ένας χάρακας χρόνου είναι τοποθετημένος στο σημείο του δοντιού που λείπει ② (μία περιστροφή του στροφάλου) όπου η συχνότητα μεταξύ των χαράκων υπολογίζεται στα 11,63 Hz στο κουτάκι με την ένδειξη της συχνότητας ⑥.

Για να μετατρέψουμε τη Συχνότητα (Hz) σε Στροφές (RPM) πολλαπλασιάζουμε απλά τη συχνότητα των 11,63 Hz επί 60 για να πάρουμε 697,7 Στροφές Ανά Λεπτό (RPM). Τόσο η τιμή της Συχνότητας όσο και η τιμή των ΣΑΛ του στροφάλου εμφανίζονται στο κουτάκι με την ένδειξη της συχνότητας ⑥.

Αισθητήρας θέσης στροφάλου τοποθετημένος στο όχημα και αποσυνδεμένος από την καλωδίωση του οχήματος

Η τιμή της αντίστασης του σύρματος του πηνίου που είναι τυλιγμένο γύρω από τον μόνιμο μαγνήτη μας δίνει μία ένδειξη της ακεραιότητας του αισθητήρα CPS και είναι σημαντική για την ύπαρξη σωστής εξόδου τάσης / σήματος. Λάθος τιμές αντίστασης ή βραχυκύκλωμα στη γη του οχήματος σημαίνει ότι το σήμα εξόδου θα είναι εσφαλμένο.

Οι τυπικές τιμές της αντίστασης του σύρματος του πηνίου του CPS διαφέρουν ανάμεσα στους κατασκευαστές και για το λόγο αυτό θα πρέπει να αναφέρεστε στις τεχνικές πληροφορίες για τις σωστές προδιαγραφές.

Για να ελέγξετε την τιμή της αντίστασης του CPS, αποσυνδέστε τον αισθητήρα από την καλωδίωση του οχήματος και συνδέστε ένα ωμόμετρο όπως φαίνεται στην Εικόνα 7 παρακάτω:

Εικόνα 7	Εικόνα 8

Παρότι η αντίσταση του αισθητήρα CPS μπορεί να βρίσκεται εντός προδιαγραφών, ένας έλεγχος για βραχυκύκλωμα προς τη γη μπορεί να γίνει πολύ γρήγορα μαζί με τον έλεγχο της αντίστασης. Η Εικόνα 8 δείχνει πως συνδέεται το Ωμόμετρο για να επιβεβαιώσετε ότι δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα προς τη γη του οχήματος. Μια τιμή μεγαλύτερη από 10 KΩ είναι ικανή για να επιβεβαιώσει ότι δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα (είναι καλύτερο αν έχουμε μια άπειρη αντίσταση ή ένδειξη ανοικτού κυκλώματος).

Αισθητήρας θέσης στροφάλου τοποθετημένος στο όχημα και συνδεμένος στην καλωδίωση του οχήματος

Ανάλογα με τον κατασκευαστή, μπορεί να υπάρχει μία τάση πόλωσης (bias) στο καλώδιο του σήματος του αισθητήρα CPS. Η τάση πόλωσης παρέχεται από τον εγκέφαλο (PCM) και χρησιμοποιείται ως μέσο διάγνωσης προβλημάτων στο κύκλωμα του αισθητήρα CPS, αλλά και για τη μείωση του θορύβου (παρεμβολές από γειτονικά εξαρτήματα).

Για να μετρήσετε την τάση πόλωσης, συνδέστε τον PicoScope όπως ακριβώς αναφέρεται παραπάνω στο Πως να εκτελέσετε τον έλεγχο (Εικόνα 1) και ακολουθήστε τα βήματα 1 έως 5, και στη συνέχεια τα ακόλουθα βήματα:

6. Επιλέξτε σύζευξη DC για το Κανάλι Α και μειώστε την κλίμακα τάσης στα ±5 V (δείτε την Εικόνα 9).
7. Ανοίξτε τον διακόπτη (μην πατήσετε μίζα ή βάλετε μπροστά τον κινητήρα).
8. Ξεκινήστε την καταγραφή με τον παλμογράφο πατώντας είτε την μπάρα διαστήματος στο πληκτρολόγιο, είτε το πλήκτρο Έναρξη στο πρόγραμμα του PicoScope.
9. Πατήστε το πλήκτρο Διακοπή στο πρόγραμμα του PicoScope για να διακόψετε την καταγραφή και να ξεκινήσετε την ανάλυση της κυματομορφής.

Εικόνα 9

Αν στην κυματομορφή που καταγράψατε εμφανίζεται μία περιοχή με πρόβλημα, θα είναι απαραίτητο να κάνετε έναν φυσικό έλεγχο στον αισθητήρα CPS. Η παρακάτω λίστα υποδεικνύει κάποια σημαντικά σημεία προς έλεγχο.

• Η τοποθέτηση του αισθητήρα CPS στο περίβλημά του / σημείο στήριξής του. Ο αισθητήρας πρέπει να κάθεται στη θέση του σωστά και σταθερά.
• Επιθεωρήστε το άκρο του CPS για φθορές / ξένα αντικείμενα.
• Επιθεωρήστε τον δακτύλιο λήψης για φθορές / ξένα αντικείμενα.
• Επιθεωρήστε το διάκενο μεταξύ του αισθητήρα CPS και του δακτυλίου λήψης.
• Επιθεωρήστε το τελείωμα του δακτυλίου λήψης.
• Επιθεωρήστε για τυχόν τζόγο στον δακτύλιο λήψης.
• Επιθεωρήστε για διείσδυση νερού / ψυκτικού στον αισθητήρα CPS και για διάβρωση.
• Επιθεωρήστε το βύσμα από τον αισθητήρα CPS και από τον εγκέφαλο (PCM) και ελέγξτε ότι έχουν σωστή φορά, και ότι τα νούμερα των ακροδεκτών τους είναι σύμφωνα τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.
• Επιθεωρήστε τη θέση του αισθητήρα CPS για πηγές παρεμβολών (καταναλώσεις υψηλού ρεύματος π.χ. μίζα, πηνία ανάφλεξης και μπεκ).