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機(jī)油壓力傳感器

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汽車的機(jī)油壓力傳感器是對車輛發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力進(jìn)行檢測的重要裝置,檢測的數(shù)據(jù)可以幫助控制發(fā)動機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。電子式機(jī)油壓力傳感器由厚膜壓力傳感器芯片、信號處理電路、外殼、固定線路板裝置以及2根引線(信號線和報警線) 等組成。信號處理電路由電源電路、傳感器補償電路、調(diào)零電路、電壓放大電路、電流放大電路、濾波電路以及報警電路等組成。

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機(jī)油壓力傳感器工作原理

機(jī)油壓力傳感器安裝在發(fā)動機(jī)的主油道上,當(dāng)發(fā)動機(jī)運行時,壓力測量裝置檢測機(jī)油的壓力,將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査椭列盘柼幚黼娐?,?jīng)過電壓放大和電流放大,通過信號線將放大后的壓力信號連接至油壓指示表,改變油壓指示表內(nèi)部2個線圈通過的電流之比,從而指示出發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力。經(jīng)過電壓放大和電流放大的壓力信號,同時還與報警電路中設(shè)定的報警電壓進(jìn)行比較,當(dāng)?shù)陀趫缶妷簳r,報警電路則輸出報警信號,并通過報警線點亮報警燈。

電子式機(jī)油壓力傳感器的接線方式與傳統(tǒng)的機(jī)械式傳感器完全一致,能替代機(jī)械式壓力傳 感器,直接與汽車機(jī)油壓力指示表和低壓報警燈連接,指示柴油汽車發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力和提供低壓報警信號。與傳統(tǒng)的壓阻式油壓傳感器相比,電子式汽車機(jī)油壓力傳感器具有無機(jī)械 運動部件(即無觸點)、精度高、可靠性高、壽命長等優(yōu)點,并且符合汽車電子化發(fā)展的要求。

由于汽車的工作環(huán)境十分惡劣,對傳感器的要求十分嚴(yán)格,在電子式汽車機(jī)油力傳感器的設(shè)計中,不僅需要選擇耐高溫、耐腐蝕、精度高的壓力測量裝置, 選用性能可靠、工作溫度范圍寬的元器件,而且在電路中還需要采取抗干擾措施,以提高傳感器的可靠性。

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機(jī)油壓力傳感器分類

半導(dǎo)體壓阻傳感器

此種傳感器所利用的是半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。普通的半導(dǎo)體材料應(yīng)變要優(yōu)于金屬材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)。利用單晶硅的壓阻效應(yīng)在單晶硅的基礎(chǔ)上利用半導(dǎo)體工藝制成的元件,當(dāng)半導(dǎo)體受到壓力作用的時候,其電阻會發(fā)生變化,從而形成壓力變化的信號輸出。目前,普遍采用的壓阻傳感器都是4個等值應(yīng)變元件來形成一個電橋,當(dāng)壓力作用變化的時候,分為兩對產(chǎn)生變化效果,一對變大一對變小,導(dǎo)致電橋出現(xiàn)失衡,輸入一個與壓力成正比的電壓信號。其最大的特點就是靈敏度高、測量范圍大、輸出信號強,容易實現(xiàn)集成。但是其抗油污和微粒影響的能力較差,必須利用介質(zhì)對其進(jìn)行隔離,才能達(dá)到準(zhǔn)確的效果。

傳統(tǒng)彈性應(yīng)變傳感器

此種傳感器的特點是測量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好,且使用壽命長能夠抵御高溫、高速、高壓和振動的影響,因此在汽車的檢測環(huán)境中較為適應(yīng)。應(yīng)變式傳感器通常是由四個電橋電阻組成,相對的一組橋臂電阻在受到壓力是產(chǎn)生拉力變化,而另一種產(chǎn)生的是壓力變化,以此產(chǎn)生對電阻的影響,其信號的大小相等而符號相反,提高了傳感器的靈敏度。此種傳感器的輸出信號幅值變化小,在溫度環(huán)境變化劇烈的情況下,需要溫度補償,但是難度較大。

厚膜壓力傳感器

此種傳感器是新型的力敏性傳感器。其利用的是厚膜電阻的壓阻效應(yīng)所研制而成的,其應(yīng)變電阻是具有壓阻效應(yīng)的厚膜釕酸鹽電阻,采用厚膜工藝技術(shù)直接印刷和燒結(jié)在陶瓷彈性體上。經(jīng)過高溫?zé)疲瑧?yīng)變電阻和陶瓷體牢固的結(jié)合起來,不需要進(jìn)行粘貼。此種形式避免了常用的應(yīng)力式力敏傳感器因粘貼工藝而容易產(chǎn)生老化的弊端。厚膜應(yīng)變電阻性能穩(wěn)定、耐高溫、溫度系數(shù)比擴(kuò)散硅小一個量級以上。

陶瓷壓阻傳感器

此種傳感器采用的是陶瓷材料經(jīng)過特殊工藝制成的,干式陶瓷壓力傳感器。陶瓷是一種具有較高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗震動的優(yōu)質(zhì)材料。陶瓷的熱穩(wěn)定性要明顯優(yōu)于厚膜電阻傳感器的工作范圍,其溫度范圍可以達(dá)到-40℃~125℃,而且在高溫下仍然具有較高的精度和穩(wěn)定性。電氣絕緣強度>2kV,輸出信號強且具有長期的穩(wěn)定性。工作的原理是:被測壓力直接作用在陶瓷膜片表面上,使得陶瓷膜片產(chǎn)生變形,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,形成一個電橋,在壓敏電阻的作用下,電橋就會產(chǎn)生一個與壓力和電壓相關(guān)的正比電信號;同時信號根據(jù)壓力量程的差距進(jìn)行劃分,并和感應(yīng)式傳感器進(jìn)行兼容。通過激光標(biāo)定,傳感器具有了溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性,傳感器自帶溫度補償,可以和絕大多數(shù)介質(zhì)的接觸并保證檢測效果。但是其成本較高,推廣還需要時間。

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機(jī)油壓力傳感器需要適應(yīng)的問題

工作的可靠性

油壓檢測的過程需要在發(fā)動機(jī)工作中進(jìn)行,其工作的條件溫度變化明顯,同時在車輛行駛過程中,路況條件也將對檢測產(chǎn)生影響。發(fā)動機(jī)所承擔(dān)的是巨大的熱量載荷、沖擊、振動等,所以傳感器的工況也隨之受到高溫、濕度、沖擊、振動、腐蝕、油污等惡劣環(huán)境的負(fù)面影響。所以可靠性是產(chǎn)品設(shè)計首先考慮的問題,可靠性設(shè)計和產(chǎn)品的可靠性分析貫穿著整個研制的過程中。在滿足可靠性的時候,最為重要的就是產(chǎn)品元件的選擇和組合,發(fā)動機(jī)留給傳感器的空間本來就很有限,所以傳感器應(yīng)盡量采用貼片型元件。如:常見的電解電容工作溫度為-20℃~70℃之間,所以長期的高溫將使其質(zhì)量惡化,導(dǎo)致其可靠性下降,所以采用高溫電容是一個重要的可靠性保證措施。

經(jīng)濟(jì)性保證

經(jīng)濟(jì)性是制約產(chǎn)品推廣和使用的重要條件。一些廠家的電子式機(jī)油壓力傳感器雖然工藝和使用效果都達(dá)到了較高的水平,但是價格的因素卻影響了其推廣的速度。因此開發(fā)經(jīng)濟(jì)性和可靠性兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品就成為了傳感器的關(guān)鍵。

兼容性保證

汽車是一個復(fù)雜的系統(tǒng),其中電子信息系統(tǒng)已經(jīng)成為了汽車不可缺少的控制系統(tǒng)。電子傳感器的應(yīng)用需求實際上就是在電子控制的需求下發(fā)展起來的。因此其余控制電路兼容的能力就成為了提高其使用效果的重要基礎(chǔ)。同時電子傳感器也是一種有源的器件,必須有電源對其進(jìn)行支撐。所以如何使之融入到整個電子線路中也是一個需要重點考慮的問題。因此,電子式機(jī)油壓力傳感器的發(fā)展和改進(jìn)的方向也包括了其兼容性的提高。

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