سنسور پدال گاز پتانسیومتری معروفترین، اقتصادیترین و رایجترین نوع سنسور موقعیت پدال گاز در سیستم مدیریت سوخت و جرقه الکترونیکی خودروها است. همانطور که در مقاله قبلی انواع کلی این قطعه را معرفی کردیم، در این مقاله قصد داریم به صورت کاملاً تخصصی به بررسی ساختار داخلی، عملکرد انواع مدارات مقاومتی (مانند مدلهای دو مقاومتی، تفاضل ثابت و معکوس) و مکانیزم فنی نوع پتانسیومتری این سنسور بپردازیم. سطح این مقاله برای تکنسینها و علاقهمندان به برق خودرو طراحی شده است.
آنچه در این مقاله خواهید خواند...
انواع سنسور پدال گاز پتانسیومتری
شکل ۱ انواع سنسور موقعیت پدال گاز از نوع پتانسیومتری را نشان میدهد. این سنسورها بر اساس چیدمان خطوط مقاومتی داخلی و نحوه ارسال ولتاژ به ECU، به ۴ دسته اصلی تقسیم میشوند:
- سنسور پدال گاز پتانسیومتری از نوع دو مقاومتی
- سنسور پتانسیومتر با مقاومت معکوس
- سنسور پتانسیومتر با مقاومت تفاضل ثابت
- سنسور پدال گاز پتانسیومتری سه مقاومتی
شکل 1- انواع سنسور پدال گاز پتانسیومتری
منطق استفاده از این مدلها در بازار خودرو به این صورت است که سنسور پدال از نوع دو مقاومتی بسیار بیشتر از نوع سه مقاومتی استفاده میشود؛ همچنین در طراحی سیستم برق خودروهای قدیمیتر، عموماً از روش مقاومت معکوس استفاده میشود.
سنسور پدال گاز پتانسیومتری از نوع دو مقاومتی
بسیاری از خودروهای با سطح الکترونیک ساده از این نوع سنسور روی پدال گاز استفاده میکنند. اساس کار سنسور پتانسیومتری بسیار ساده است. شکل 2 اساس کار این سنسور را نشان میدهد.
1- جاروبک پتانسیومتر 2- واحد مقاومت
شکل 2- شماتیک سنسور پتانسیومتری
همانطور که در شکل 2 مشاهده میشود اساس عملکرد این سنسور بر پایه یک مقاومت و جاروبک است. پتانسیومتر دارای یک سیم تغذیه (معمولاً 5 ولت) و یک اتصال بدنه و یک سیم سیگنال است. سیم سیگنال به جاروبک متصل است و جاروبک به اهرم بندی پدال متصل میشود. هنگامی که پدال فشرده میشود موقعیت جاروبک روی مقاومت سیمی تغییر میکند در نتیجه ولتاژ سیم سیگنال (V out) تغییر میکند.
سنسور پتانسیومتر با مقاومت معکوس (مدل خودروی دنا)
این سنسور از دو پتانسیومتر که تغذیه (مثبت و منفی) آنها برعکس هم هستند استفاده میشود. برای عملکرد دقیقتر سنسور از دو واحد مقاومتی بهصورت هم زمان استفاده میشود. شکل 3 شماتیک این نمونه را نشان میدهد.
1- واحد پتانسیومتر اول 2- واحد پتانسیومتر دوم 3- سیمهای پتانسیومتر اول 4- سیمهای پتانسیومتر دوم
a- ولتاژ تغذیه b- اتصال بدنه C- سیگنال خروجی
شکل 3- شماتیک سنسور پدال گاز پتانسیومتر دو مقاومتی معکوس
اگر به شکل 3 دقیقتر توجه کنید ساختار نوع پتانسیومتری با مقاومت معکوس را مشاهده میکنید. پایههای تغذیه و اتصال بدنه نسبت به یکدیگر جابجا هستند. در نتیجه مقاومت بین راه در دو پتناسیومتر دقیقاً معکوس هم خواهند بود. به همین دلیل ولتاز سیگنال خروجی از دو پتانسیومتر دقیقاً معکوس آن نسبت به ولتاژ تغذیه خواهد بود. باتوجه به اینکه ولتاز تغذیه در این مدل 5 ولت است اگر یکی از سیگنالها 4 ولت باشد دیگر 1 ولت خواهد شد که جمع این دو همان ولتاز تغذیه را نشان میدهد. شکل 4 منحنی تغییرات ولتاژ در این نوع سنسور را نشان میدهد
Apps 1: پتانسیومتر 1 Apps 2: پتانسیومتر 2
شکل 4- تغییرات ولتاژ در سنسور پدال گاز
بهعنوان نمونه خودرو دنا در سیستم مدیریت سوخت و جرقه خود از سنسور پدال پتانسیومتری مقاومت معکوس استفاده کرده است.
سنسور پتانسیومتر با مقاومت تفاضل ثابت (مدل خودروی مگان)
برخی دیگر از سنسورهای پدال گاز پتانسیومتری بهصورت معکوس هم نیستند همواره بلکه مقاومت یکی نسبت به دیگری مقداری ثابت اما بیشتر است؛ بنابراین مشابه همین موضوع برای ولتاژ صادق خواهد بود. شکل 5 شماتیک و منحنی ولتاژ آن را نشان میدهد.
شکل 5- شماتیک و منحنی ولتاژ سنسور پدال گاز پتانسیومتری تفاضل ثابت
همانطور که در این شکل 5 نیز مشاهده میشود منحتی ولتاژ پتانسیومتر 1 از حدود صفر ولت شروع میشود و در حالت تمام باز به عدد 5 ولت میرسد. ولتاژ پتانسیومتر دوم از حدود 0/5 ولت (میتواند متناسب با شرکت تولید کننده عدد دیگری باشد) شروع شده و در نهایت زودتر به عدد 5 ولت رسیده و بعد از آن ولتاژ ثابت میماند. سنسور تفاضل ثابت نسبت به نوع معکوس کمی به روزتر است بنابراین در خودروهای بروزتری استفاده میشود. به عنوان نمونه سنسور پدال گاز خودرو مگان از نوع پتانسیومتری تفاضل ثابت است.
1- جاروبک 2- واحد مقاومت
شکل 7- واحد مقاومت (sender resistor) سنسور پدال گاز
شکل 8- شماتیک مدار سنسور پدال گاز پتانسیومتری سه مقاومتی
1- قابل جدا شدن 2- یکپارچه با پدال
1-سنسور پدال گاز 2- سنسور دریچه گاز 3- موتور دریچه گاز 4- کلاچ مغناطیسی
