آشنایی جامع با انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها + تصاویر
واژه سنسور (Sensor) از لغت سنس Sens نشأت می‌گیرد که‌به معنای حس کردن است. در واقع کلیه سنسورها وظیفه اندازه‌گیری مقادیر مختلف را به‌عهده دارند و صرفا اطلاعات جمع آوری شده را ارائه می‌دهند. در خودروهای امروزی به جهت افزایش عملکرد موتور و بهبود رفاه سرنشینان حسگرهای متعددی قرار داده‌اند که با پیشرفت تکنولوژی و فضای رقابتی بر تعداد این حسگرها روزبه‌روز اضافه می‌گردد. لذا شناخت انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها برای افراد فعال در این حوزه و یا رانندگان علاقمند به بخش فنی وسیله‌نقلیه اهمیت بالایی دارد.
در هر خودرو 2 نوع کلی سنسور وجود دارد : سنسورهای حیاتی جهت روشن شدن و حرکت کردن مانند سنسور اکسیژن و دور موتور؛ و سنسورهای رفاهی که به‌منظور آسایش سرنشینان تعبیه شده‌اند مانند حسگر بارندگی و حسگر دنده عقب. در ادامه به معرفی جامع هریک از این حسگرها می‌پردازیم و عملکرد آنها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
سنسور چیست؟
پیشینه سنسورها به سال 1871 میلادی و اختراع ماشین گرام برمی‌گردد. ظهور این دستگاه موجب شد دانشمندان بتوانند انرژی مکانیکی را به انرژی الکترونیکی تبدیل کنند. 12 سال پس از این اتفاق، صنعت برق به صورت تجاری تبدیل شد و رشد چشمگیری را تجربه کرد. طی سال‌های بعد توانستند اطلاعات و واکنش های محیطی را به شکل ولتاژ درآورند و از آن برای تحلیل استفاده کنند.
سنسور عنصر حس کننده‌ای است که کمیت‌های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، هوا و… به کمیت‌های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می‌کند. وظیفه اصلی سنسورها دریافت اطلاعات اطراف و تبدیل آنها به پالس، ولتاژ، جریان و… می‌باشد.
دسته‌بندی سنسورها
ابتدای مطلب انواع سنسور خودرو و کاربرد اشاره کردیم که سنسورها به دو دسته کلی حیاتی و رفاهی تقسیم می‌شوند. اما اگر بخواهیم دقیق تر این مسئله را مورد بررسی قرار دهیم، حسگرها به سه روش قابل تقسیم بندی هستند.
- دسته اول
دیجیتال: این نوع سنسورها به‌صورت ON/OFF یا روشن/خاموش هستند.
آنالوگ: این نوع سنسورها به‌صورت Range Of Value هستند یعنی یک بازه از یک حد را به‌ما نشان می‌دهند. درواقع سیگنال این حسگرها مانند نوع دیجیتال قطع (خاموش/روشن) نمی‌شود.
- دسته دوم
تماسی: همانطور که از نام آن مشخص است این نوع حسگرها برای به‌دست آوردن اطلاعات باید با جسم موردنظر تماس داشته‌باشند.
غیرتماسی: این سنسورها نیازی به لمس مستقیم جسم ندارند و همین‌که در نزدیکی آن قرار گیرند سیگنال و اطلاعات موردنظر را دریافت می‌کنند. (سنسور هشدار دنده عقب)
- دسته سوم
اکتیو: در تعریف این سنسور می‌توان گفت سیگنال خروجی به کمک تغذیه محرک خارجی تولید میشود. به بیانی ساده‌تر؛ برای جمع آوری اطلاعات نیاز به تحرک یک جسم خارجی دارند و از آن به‌عنوان تغذیه استفاده می‌کنند.
پسیو: سنسورهای پسیو برای تولید اطلاعات نیازی به‌تغذیه از جسم مقابل ندارند و انرژی موردنیاز خود را به‌نحو دیگر تامین می‌کنند.
آشنایی با انواع سنسور بر اساس کاربرد
در ادامه بهتر است قبل از آن‌که به‌سراغ معرفی انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها برویم؛ به‌بررسی کلی انواع سنسور و دسته‌بندی آنها بپردازیم.
سنسور مغناطیسی
این نوع سنسورها از نوع مجاورتی هستند و همانطور که از عنوان‌شان مشخص است نسبت به میدان مغناطیسی حساسیت نشان می‌دهند. زمانی که یک میدان مغناطیسی به سنسور نزدیک شود کنتاکت های تیغه‌ای شکل جذب آن می‌شوند و با باز و بسته‌شدن آنها سیگنال ارسال میشود.
سنسورهای مغناطیسی با جریان مستقیم و متناوب توانایی کارکردن دارند که در استفاده از آنها بسیار موثر است. از لحاظ دسته‌بندی در دسته سنسورهای غیرتماسی قرار می‌گیرند و در مواردی همچون قطب‌نما و اندازه‌گیری سرعت چرخش مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سنسور القایی
سنسورهای القایی یکی از ارزان‌ترین و پرکاربردترین نوع سنسورها محسوب می‌شوند. این حسگرها غیرتماسی هستند و صرفا در مقابل فلزات عکس العمل نشان می‌دهند. بطورکلی به‌منظور ارسال دستور به رله‌ها، شیرهای برقی و دستگاه‌های اندازه‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند و در مدل های دیجیتال و آنالوگ وجود دارند.
روش کار این حسگر به‌صورت ارسال پالس متناوب است و سرعت و جهت چرخش بههمراه وجود یا عدم وجود شیء را تشخیص می‌دهد.
سنسور خازنی
یکی از پرکاربردترین ها در اتوماسیون های صنعتی هستند. روش کار آن ها بدون تماس و هم بدون کنتاکت الکتریکی می‌باشد و در مقابل فلزات و برخی موارد استثناء غیرفلزات نیز عمل می‌کنند. در دو نوع دیجیتال و آنالوگ وجود دارند و بطورکلی برای کنترل و شمارش از این نوع سنسور استفاده میشود.
سنسور اولتراسونیک
کلمه اولتراسونیک به‌معنای مافوق صوت است یعنی با امواج صوت مکانیکی کار می‌کنند که این امواج فراتر از میزان شنوایی انسان‌هاست (20 کیلوهرتز). این حسگرها از دو بخش گیرنده و فرستنده تشکیل شده‌اند و بر اساس زمان رفت و برگشت فرکانس اطلاعات جمع آوری می‌کنند. به‌طور ساده‌تر روش کار آنها بدین صورت است که فرکانس را ارسال می‌کنند و برای اینکه بتوانند اطلاعات را پردازش کنند نیاز دارند مدت زمان بازگشت آن را نیز به‌دست آورند.
اصلی‌ترین کاربرد این سنسور در خودرو تشخیص فاصله اجسام است که در عملکرد سیستم ترمز اضطراری بسیار موثر است.
سنسور نوری
با پیشرفت تکنولوژی Optic سنسورهای نوری به وجود آمدند. این سنسورها که جزو پرکاربردترین ها نیز محسوب می‌شوند از نوع غیرتماسی هستند. حسگرهای نوری حضور جسم و موقعیت آن را تشخیص می‌دهند و به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- یکطرفه
- رفلکتوری
- دوطرفه
سنسور اثر هال
ثبت تغییرات میدان مغناطیسی به‌صورت سیگنال الکتریکی از کاربردهای این سنسور است. عملکرد این حسگر باتوجه به اثرهال توجیه می‌گردد. به دلیل وجود نویز در مناطق صنعتی یا نقاط مختلف رانندگی سیگنال خروجی سنسور اثر هال نیاز به پردازش دارد.
سنسورهای اثر هال به دو دسته تقسیم می‌شوند: خطی هال (خروجی آنالوگ) – سوئیچ هال (خروجی دیجیتال).
سنسور تشخیص رنگ
عملکرد این سنسور بر اساس بازتاب نور از سطح اجسام انجام میشود. همانطور که می‌دانید اجسام یک سری از طول موج نورها را جذب و یک سری را بازتاب می‌کنند. طول موج‌های بازتاب‌شده که به‌چشم ما می‌رسد نقش رنگ را اجرا می‌کند. سنسور تشخیص رنگ نیز باتوجه به طول همین موج ها رنگ موردنظر را تشخیص می‌دهد.
خروجی سنسور مذکور به‌صورت فرکانس، ولتاژ و یا جریان می‌باشد و در دو نوع دیجیتال و آنالوگ وجود دارد. نوع دیجیتال عملکرد بهتری را به اجرا می‌گذارد.
سنسور تشخیص گاز
این سنسور بطورکلی به‌منظور امنیت در محیط هایی که با گازهای قلیایی سروکار دارند تعبیه میشود. سنسور تشخیص گاز میزان گازهای اشتغال زا و بخارات برخواسته از مواد را بررسی می‌کند و هشدارهای لازمه را ارسال می‌کند.
سنسور رطوبت
همانطور که از نام آن مشخص است میزان رطوبت نسبی هوا را اندازه‌گیری می‌کند. اهمیت وجود آن در محیط های حساس مانند گلخانه و مرغداری احساس میشود. دسته‌های مختلف آن شامل موارد زیر هستند:
- خازنی
- مقاومتی
- حرارتی
هرکدام از موارد بالا عملکرد مربوط به نوع خودشان را به اجرا می‌گذارند اما بطورکلی سنسورهای رطوبت مقاومتی بهترین بازدهی را دارند.
سنسور تنش
دسته آخر سنسورها مربوط به سنسورهای فشار یا تنش است. فشار بطورکلی به‌معنای نیروی وارد بر سطح می‌باشد و با علامت اختصاری P نمایش‌داده میشود. در ساخت سنسور تنش از سیم های دارای مقاومت استفاده شده‌است؛ زمانی که فشار بر این سیم‌ها وارد شود بر اساس وزن وارده واکنش نشان می‌دهند. درواقع مقاومت سیم تغییر می‌کند و میزان فشار (وزن) مشخص میشود.
انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها
حال که با ساختار و کلیات سنسورها آشنا شدیم به سراغ اصل مطلب یعنی انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها برویم. در تمامی خودروها چه کاربراتوری و چه انژکتوری سنسور وجود دارد با این تفاوت که در خودروهای قدیمی کاربراتوری تعداد آنها کمتر بود ولی خودروهای امروزی را می‌توان گفت از سرتاپا پر از سنسور هستند!!.
کاربرد سنسورها تنها هشدار و اطلاع رسانی از وضعیت خودرو به راننده نیست بلکه تعدادی از حسگرها مستقیما به کامپیوتر (ECU) سیگنال می‌فرستند و بر اساس این سیگنال ها راندمان موتور تغییر می‌یابد. بطور مثال در گذشته روشن شدن فن مستقیما تحت تاثیر سنسور دمای آب بود اما اکنون ابتدا اطلاعات این سنسور به کامپیوتر رفته و سپس فن خودرو دستور روشن یا خاموش شدن را از کامپیوتر دریافت می‌کند.
در ادامه کلیه سنسورهای موجود در خودرو را مورد بررسی قرار می‌دهیم و به شرح کاربرد هریک می‌پردازیم.
سنسور دریچه گاز | Throttle Position Sensor
این سنسور یک قطعه حیاتی در خودرو محسوب میشود و به‌طور مستقیم روی شتاب و مصرف سوخت تاثیر می‌گذارد.
سنسور دریچه‌گاز میزان زاویه فشار پدال گاز را به ECU اعلام می‌کند. ایسیو نیز طبق آن اطلاعات تصمیم می‌گیرد پولکی هوای ورودی منیفولد را تا چه‌میزان باز کند و چقدر هوا وارد سیستم احتراق خودرو بشود. حال اگر میزان هوای ورودی کم باشد موتور دچار افزایش مصرف سوخت و اگر هوا زیاد باشد به کاهش شتاب منجر خواهد شد.
تقریبا می‌توان گفت سنسور دریچه‌گاز با سنسور اکسیژن فرآیند یکسانی دارند و هر دو اثری مشابه اعمال می‌کنند. لذا علائم خرابی این دو سنسور به یکدیگر شباهت دارد.
مطلب پیشنهادی : علائم خرابی سنسور دریچه گاز
سنسور فشار روغن | Oil Pressure Sensor
مدار روغن کاری در خودرو بسیار حائز اهمیت است زیرا هم اصطکاک حاصل از حرکت قطعات را به حداقل می‌رساند و هم دمای موتور را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. حال اگر فشار مدار روغن کم شود و ما از آن بی اطلاع باشیم یا اقدامی انجام ندهیم آسیب جدی به موتور وارد خواهد شد.
این سنسور فشار روغن را بطور مداوم مورد بررسی قرار می‌دهد و در صورتی که مقدار فشار از حد مجاز کمتر باشد با ایجاد جریان الکتریکی موجب روشن شدن چراغ هشدار روغن در صفحه کیلومتر خودرو میشود.
سنسور سطح بنزین | Gasoline Level Sensor
همانطور که می‌دانید همه خودروها دارای قطعه مهمی به‌نام پمپ بنزین هستند، همچنین آمپر موجود در صفحه کیلومتر میزان بنزین داخل باک را نمایش می‌دهد. حال سنسور سطح بنزین چطور عمل می‌کند؟
این سنسور هرکجا که پمپ بنزین قرار داشته‌باشد حضور دارد و به مجموعه شناور پمپ متصل است. میزان ولتاژ الکتریکی ارسالی سنسور سطح بنزین به دلیل حساسیت مکان قرارگیری بسیار کم و کنترل شده‌است تا منجر به‌جرقه و آتش سوزی نگردد. شناور سنسور همزمان با کاهش میزان بنزین، آمپر آن را نیز تغییر می‌دهد و در صورت رسیدن به‌محدوده خاصی چراغ هشدار بنزین را روشن می‌کند. این محدوده نسبت به تشخیص خودروساز متفاوت است.
سنسور سرعت | Speed Sensor
این حسگر به قسمت خروجی گیربکس متصل است و سرعت خودرو را تشخیص می‌دهد. در خودروهای قدیمی این سنسور مستقیما به صفحه کیلومتر متصل بود و سرعت سنج را به‌حرکت در می‌آورد. در خودروهای انژکتوری ابتدا سرعت به کامپیوتر ارسال شده و سپس کامپیوتر میزان سرعت را در صفحه کیلومتر به‌نمایش می‌گذارد.
سرعت عمل و تشخیص ECU به‌مراتب عملکرد بسیار بهتری دارد لذا در خودروهای امروزی تصمیم بر آن شده که ابتدا اطلاعات سنسورها به ECU انتقال یابد و پس از پردازش، دستور لازم به‌بخش های مختلف ارسال شود.
سنسور دور موتور | Engine Speed Sensor
یکی از مواردی که ایسیو باید از آن اطلاع داشته‌باشد سرعت میل لنگ است (تعداد دور بر دقیقه). سنسور دور موتور روبه‌روی دندانه‌های فلایویل قرار گرفته و مستقیما میزان سرعت میل لنگ را بر اساس دندانه‌ها می‌سنجد. اطلاعات دریافتی به‌صورت پالس به ایسیو انتقال می‌یابد و روی صفحه کیلومتر نمایش داده میشود.
سنسور موقعیت میل لنگ | Crankshaft Position Sensor
اصلی‌ترین کاربرد این سنسور تشخیص نقطه مرگ بالای سیلندرها است. یعنی ایسیو باید سیلندر یک را شناسایی کند و نقطه مرگ بالای آن را نیز بداند تا نقاط مرگ بالای بقیه سیلندرها را هم به‌دست آورد. این سنسور با استفاده از یک چرخ دنده دندانه‌دار که روی فلایویل قرار دارد موقعیت سیلندرها را به ایسیو ارسال می‌کند و ایسیو طبق سیگنال دریافتی تصمیم گیری انجام می‌دهد.
سنسور اکسیژن | Oxygen Sensor
در هر خودرو 2 سنسور اکسیژن وجود دارد که در مسیر خروج دود از سیستم احتراق قرار گرفته‌اند و به بررسی نسبت هوا به سوخت می‌پردازند. سنسور اکسیژن بالایی وظیفه تشخیص میزان اکسیژن موجود در سیستم احتراق را برعهده دارد. در واقع اگر مقدار اکسیژن بیش از حد مجاز باشد نشان می‌دهد سوخت کافی به موتور نمی‌رسد و خودرو دچار کپ کردن و گاز نخوردن است. در مقابل اگر مقدار اکسیژن کمتر از حد توصیه‌شده باشد بدین معناست که خودرو به خام سوزی دچار شده و مصرف سوخت افزایش خواهد یافت.
سنسور اکسیژن پایینی نیز که پس از کاتالیزور قرار گرفته‌است میزان گازهای سمی خروجی از اگزوز را می‌سنجد. درواقع هر دو سنسور تاثیر زیادی بر کنترل آلایندگی خودرو می‌گذارند لذا سلامت آنها ملاک قبولی شما در معاینه‌فنی است.
در صورتی که قصد خرید سنسور اکسیژن اورجینال NTK ژاپن را دارید به فروشگاه ما سر بزنید.
سنسور فشار مانیفولد (سنسور مپ) | Map Sensor
حسگر دیگری که در خودروهای انژکتوری نصب میشود مپ نام دارد. جایگاه این سنسور در مانیفولد هوای ورودی قرار دارد تا فشار هوای ورودی به داخل موتور را محاسبه کند. طبق معمول اطلاعات به‌دست آمده نیز به ایسیو ارسال می‌گردد.
در برخی از خودروها سنسور مپ علاوه بر محاسبه فشار هوای مانیفولد، وظیفه اندازه‌گیری دمای هوای ورودی را نیز برعهده دارد. این سنسور نیز مانند سنسور اکسیژن تاثیر مستقیمی بر میزان مصرف سوخت دارد.
سنسور ضربه | Knock Sensor
ناک سنسور یا سنسور ضربه در بدنه سیلندر به‌کار می‌رود و نزدیک‌ترین موقعیت را به بوش های سیلندر دارد. این سنسور وظیفه دارد که صداهای غیرطبیعی موتور را دریافت کند تا ایسیو مشکلات مربوط به احتراق زودهنگام را تشخیص دهد.
طبق اطلاعات دریافتی از سنسور ضربه، ایسیو می‌تواند زمان‌جرقه یا زمان رسیدن سیلندر به‌نقطه مرگ بالا را تغییر دهد و موجب بهبود عملکرد خودرو شود.
سنسور شتاب | Acceleration Sensor
اصلی‌ترین علتی که از سنسور شتاب استفاده میشود پوشش خطاهای احتمالی سنسور ضربه است. درواقع ممکن است سنسور ضربه لرزش‌ها و دست‌اندازهای جاده را اشتباها به‌عنوان ضربه موتور تشخیص دهد و ایسیو تصمیم غلطی اتخاذ کند.
سنسور شتاب روی شاسی خودرو نصب میشود و پستی بلندی های جاده را تشخیص می‌دهد و به ایسیو ارسال می‌کند تا بتواند بین لرزش‌های بدنه و لرزش‌های موتور تفاوت قائل شود.
در این مقاله سعی کردیم بصورت جامع و کامل به معرفی انواع سنسور خودرو و کاربرد آنها بپردازیم. امیدواریم از این مطلب نهایت استفاده را ببرید. منتظر نظرات شما هستیم.
محقق: امیر ملکوتی خواه
