APLIKASI SENSOR DALAM MOBIL

Print
Category: Ototronik
Created on Thursday, 03 November 2016 Written by mtoyibu

APLIKASI SENSOR DALAM MOBIL

Oleh : Drs. MochToyibu, MT.

Widyaiswara Departemen Ototronik PPPPTK BOE Malang

toyibu.g61@gmail.com

 

 

A.   PENDAHULUAN

Dalam industri otomotif, diketahui bahwa sebuah revolusi teknologi yang semakin terjadi di bidang performa kendaraan dan sistem kontrol. Revolusi ini tidak diragukan lagi didorong oleh fakta bahwa pada komponen, otomotif hadir dan produsen kendaraan sudah dikonfirmasi dengan terus meningkatnya permintaan dari pelanggan mereka dan undang-undang pemerintah untuk produk-produk berkualitas tinggi, handal, aman dan kurang merusak lingkungan.

Peningkatan otomatisasi jalan kendaraan adalah melalui penerapan sistem sensor untuk pengendalian komponen kendaraan dan subsistem. Sebagai bagian dari sistem sensor, penerapan teknologi informasi dan elektronik di kendaraan jalan berarti bahwa pengendalian, pemantauan dan fungsi menampilkan informasi biasanya dilakukan secara mekanis atau manual sekarang dilakukan dengan sensor yang memungkinkan dan pengolahan sistem komputer. Beberapa fungsi ini meliputi: kontrol mesin, kontrol chassis, keamanan kendaraan, interaksi kendaraan-infrastruktur, sistem diagnosa, sistem kontrol emisi, informasi dan komunikasi. Dalam semua fungsi sistem sensor terintegrasi memainkan peran yang sangat penting.

Ketersediaan perangkat mikro elektronik lebih banyak dan lebih kuat dan lebih murah untuk kendaraan, seperti banyak aplikasi dalam bidang lain, merupakan dorongan terkuat inovatif mampu memenuhi dan menyelaraskan tuntutan individual dengan orang-orang dari masyarakat dalam hal kinerja, keselamatan , kehandalan, perlindungan lingkungan dan sumber daya.

Bukan hanya perkembangan teknologi dalam mikro elektronika dan elemen mendasar ilmu komputer dalam mencapai target, tetapi begitu juga ketersediaan sensor cocok untuk mengontrol dan melakukan diagnostik sistem. Pengembangan sensor baru murah handal dan direncanakan untuk digunakan dalam bidang mobil telah dibuat diperlukan. Kemajuan yang terjadi baik dalam teknologi dan material telah memungkinkan akuisisi baru penginderaan melalui prinsip transducing baru atau orang lain yang sudah terkenal dan digunakan di bidang lain.

 

B.   SENSOR KONTROL MESIN

Tuntutan untuk memeriksa komposisi gas buang untuk membatasi polusi lalu lintas perkotaan dan untuk mengurangi konsumsi memaksa penerapan sistem kontrol mesin elektronik.

Pada awal, sistem kontrol elektronik termasuk sistem terpisah memeriksa pasokan, waktu, pengapian dan resirkulasi gas buang. Sistem kontrol saat ini telah berkembang menuju suatu sistem yang terintegrasi di mana setiap subsistem tunggal adalah bagian yang berbeda dari unit yang sama. Pengukuran dibuat oleh sensor, mewakili input dari jenis sistem, adalah:

-        kuantitas aliran udara; kecepatan poros penggerak, posisi sudut poros penggerak

-        konsentrasi oksigen di gas buang, suhu pendingin;

-        posisi katup throttle.

-        Sensor utama melakukan pengukuran ini akan dijelaskan, Parti-cularly yang sedang diteliti di laboratorium penelitian dan pengembangan.

1.    Jumlah aliran udara

Pengukuran aliran udara dapat dibuat baik tidak langsung dengan menggunakan sensor tekanan ditempatkan di intake manifold terintegrasi dengan sensor suhu dan langsung melalui sensor aliran massa udara. Dalam kasus pertama tekanan manifold dan pengukuran suhu yang digunakan untuk menghitung kerapatan udara (δ) yang berhubungan dengan mesin putaran/menit (w), volume aliran udara pada setiap siklus mesin (D) dan efisiensi volumetrik mesin (NV), memungkinkan perhitungan kuantitas udara diinjeksikan ke dalam silinder sesuai dengan persamaan berikut :

 

Sensor tekanan saat ini digunakan didasarkan pada pengukuran menggunakan deformasi membran, misalnya, elemen piezoresistant. Prinsip pengukuran telah diimplementasikan di masa lalu dengan perangkat elektromekanis [1], dan telah berkembang dengan penerapan teknologi tipis dan tebal [2] dan micromachining silikon [3]. Namun, produsen sistem elektronik saat ini berorientasi pada pengukuran aliran udara langsung memungkinkan pengukuran presisi yang lebih tinggi dan pengurangan waktu respon. Prinsip pengukuran yang didasarkan sensor ini adalah varian dari aliran udara klasik sensor dikenal sebagai hot-wire anemometer yang digunakan di meteorologi untuk mengukur kecepatan angin.

 

Gambar 1 : Hot-wire sensor aliran massa udara

(a) rangkaian : RX= pengukuran resistor, RH = kawat panas (film); UM = output; sensor (b): 1, sirkuit hibrida, 2, 3, kasus; 4, tabung venturi dengan kawat panas (film), 5 saluran, 6, grid, 7, O-ring.

 

Dalam sensor (Gambar 1b), kawat panas digantikan oleh film panas pada substrat keramik. Film harus diproduksi dengan logam yang koefisien hambatan untuk variasi termal tinggi, biasanya platinum. Aliran udara ini diatur pada sisi lubang masuk dengan elemen yang menghasilkan aliran laminar pada film yang sensitif. Unsur resistif dapat dipasang atau direalisasikan pada substrat yang sama dengan pendingin elektronik.

Film panas dipanaskan elektrik pada temperatur sedikit lebih tinggi daripada udara intake. Suhu dideteksi dengan sensor atau dengan film kedua yang resistensi diukur. Hot-film dan sensor suhu dimasukkan ke dalam sirkuit jembatan Wheatstone. Tegangan suplai jembatan disediakan oleh amplifier. Ketika udara panas lap elemen-film, ini cenderung dingin. Jumlah panas yang dibuang dari udara yang bergerak secara langsung tergantung pada kapasitas massa. Variasi pada suhu film mempengaruhi hambatan listrik sirkuit.

Rangkaian jembatan (Gambar 1a) tidak seimbang dan menghasilkan tegangan di terminal penguat. Output penguat dihubungkan dengan tegangan suplai jembatan sehingga untuk menyeimbangkan lagi. Dengan demikian tegangan suplai jembatan adalah sinyal yang tergantung langsung pada massa aliran udara. perangkat Lancar [4, 5] biasanya memiliki keluaran frekuensi yang bahkan untuk mikrokontroler normal dengan konverter 8-bit A/D, memungkinkan deteksi sinyal dengan presisi yang diperlukan di seluruh rentang variasi, yang dapat mencapai 90:1 di kasus mesin turbocharged.

prinsip-prinsip yang ada aliran udara lain untuk pengukuran massa telah digunakan untuk membangun prototipe eksperimental atau instrumen laboratorium. Di antaranya adalah sensor baling-baling yang didasarkan pada pengukuran perpindahan dari baling-baling langsung terkena sensor aliran udara dan sensors ultrasound [6] yang menggunakan pengukuran waktu penerbangan di dalam aliran.

2.    Poros penggerak kecepatan dan posisi sudut

Posisi pengerak poros dan kecepatan adalah informasi penting untuk mengendalikan mesin karena mereka merupakan basis waktu nya.

Kedua kuantitas diukur dengan mendeteksi bagian ini, untuk titik tetap relatif ke mesin, dari unsur referensi pada disk feromagnetik berputar dengan poros. Deteksi adalah dengan cara sensor yang cocok yang memasok sinyal impuls frekuensi yang sebanding dengan kecepatan.

Saat ini sensor yang paling sering digunakan adalah sensor induktif dengan magnet permanen. Magnetorcsistance [7] atau Hall-efek [8] sensor juga digunakan, selalu dengan magnet permanen. Yang terakhir ini memungkinkan deteksi referensi di hampir kondisi statis dan apalagi sinyal amplitudo tidak tergantung pada kecepatan rotasi poros penggerak.

Sebuah teknik inovatif [9] adalah penempatan referensi magnetik langsung pada material komponen putar. Keuntungan utama dari metode ini adalah penggunaan non-roda bergigi. Dalam hal ini deteksi kasus harus dibuat dengan sensor Hall-effect tanpa sebuah magnet permanen.

3.    Konsentrasi Oksigen dalam gas buang

Dalam rangka memenuhi standar yang ketat yang terus meningkat pada polusi emisi, sudah diperlukan untuk mengadopsi umpan balik sistem mesin kontrol.

Ada dua strategi utama dari kontrol umpan balik mesin saat ini diadopsi pada kendaraan. Salah satunya adalah dikenal sebagai sistem konverter katalitik tiga arah. Hal ini diperkenalkan oleh Volvo [10] dan ini adalah yang paling luas di Eropa, Amerika dan Asia.

Pada sistem ini udara/bahan bakar (A/F) rasio pada gas buang dideteksi oleh sensor oksigen dan dikendalikan sedemikian rupa untuk selalu sekitar rasio stoikiometri dari 14,7 (Gambar 2). Dalam kondisi ini catalytic converter tiga cara adalah dengan efisiensi maksimum dan menghilangkan senyawa polusi (HC, CO, NOx) dengan membuat mereka bereaksi secara kimia dengan oksigen, sehingga respon sensor oksigen harus sangat cepat dan tepat, terutama di perbandingan konsentrasi kondisi stoikiometri.

Sistem strategi pengendalian mesin lainnya, yang disebut sistem pembakaran bersandar, dimasukkan ke dalam penggunaan praktis oleh beberapa produsen Jepang [11, 12].

Gambar 2 : Catalytic converter efisiensi dan Sebuah rasio A/F

 

Tujuannya adalah untuk meningkatkan ekonomis bahan bakar dan untuk menjaga tingkat emisi dibawah batas ambang. Hal ini didasarkan pada pengurangan komponen polusi di rasio tinggi A/F. Hal ini diperlukan untuk menjaga rasio A/F dalam rentang yang terbatas dalam rangka menjaga emisi di bawah batas dan untuk menghindari tembak. Untuk tujuan ini, digunakan sebuah sensor oksigen. Dari sudut pandang operasi fitur, sensor oksigen dapat dibagi menjadi tiga kelompok :

1.    semikonduktor oksida atau sensor chemioresistive;

2.    konsentrasi sel sensor;

3.    sensor pompa elektrokimia.

Dari sudut pandang aplikasi, mereka dapat dikelompokkan dalam dua set saja :

1. stoikiometri sensor;

2. ramping campuran sensor.

Sensor Stoikiometri digunakan dalam sistem katalitik dan biasanya memberikan respon nyaris on-off jika rasio konsentrasi gas buang pergi dari nilai yang lebih rendah dari 14,7 ke yang lebih tinggi. Sensor yang digunakan dalam sistem pembakaran ramping memiliki respon proporsional dalam kisaran antara 15 dan 23 Sebuah rasio A/F Chemioresistive dan sensor konsentrasi sel adalah jenis stoikiometri sementara yang elektrokimia adalah untuk campuran ramping.

4.    Chemioresistive sensor (Gambar 3)

Hambatan listrik beberapa semikonduktor oksida bervariasi dengan tekanan oksigen parsial. Fenomena ini disebabkan oleh oksidasi atau reduksi oksida oleh 02, Oksida berperilaku seperti semikonduktor p atau tipe-n sesuai dengan karakteristik kimia dan dapat didoping dengan bahan yang berfungsi sebagai donor atau akseptor atau dapat berfungsi sebagai katalis reaksi antara oksida dan oksigen sehingga dapat menurunkan suhu operasi.

Dalam kasus semikonduktor tipe-n, dalam total ketiadaan oksigen, elektron bebas bergerak, yang memungkinkan materi untuk memiliki hambatan listrik yang cukup rendah. Karakteristik ini dapat diperoleh hanya pada suhu tinggi (sekitar 700'C) sehingga memungkinkan transisi clcctron dari valcncy ke pita konduksi.

 

Gambar 3 : Gas Chemioresistive film tebal knalpot sensor oksigen.

 

Ketika bahan konsentrasi oksigen kecil hadir dalam campuran gas yang bahan yang terkena, ada peningkatan segera dan cukup dalam tahanan. Fenomena ini karena pembawa muatan imobilisasi pada permukaan material oleh molekul oksigen. Dengan memonitor granulometry dari elemen sensitif [13] adalah mungkin untuk bervariasi sensitivitas sensor. Ketika gas mengurangi dan oksigen hadir dalam campuran gas mereka bereaksi satu sama lain. Hanya kelebihan oksigen bereaksi dengan oksida semikonduktor, menentukan tahanan tersebut. Sebaliknya, jika mengurangi gas yang berlebihan, perlawanan semikonduktor akan bahwa bahan tanpa adanya oksigen. Oleh karena itu, dalam perubahan dari kondisi mengurangi gas berlebih (kaya) ke kondisi oksigen berlebih (miskin) resistivitas semikonduktor oksida sangat bervariasi.

Bahan-bahan ini memungkinkan realisasi perangkat dengan sangat sederhana, ukuran kecil, struktur murah menggunakan teknologi film tebal atau tipis pada substrat keramik.

Pada keadaan sekarang seni, sensor titania saja (Ti02), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, telah sepenuhnya dikembangkan dan di pasar meskipun belum ada spread besar dari mereka sampai sekarang. Selain memiliki karakteristik chemioresistive baik, bahan ini telah menunjukkan dirinya lebih tahan untuk memimpin pencemaran [14]. Awalnya ini jenis sensor terdiri dari dua elektroda dan deposisi Ti02 [15]. Kemudian sensor dengan elemen pemanas dikembangkan [16].

Kinerja, dari segi biaya dan implementasi yang mudah, bahwa sensor jenis ini memungkinkan kita untuk mencapai kepentingan tetap hidup dalam prinsip pengukuran ini. Baru-baru ini, bahan alternatif, seperti Ga203 [17], SrTi03 dan BaTi03 [18,19], telah dikembangkan dalam bentuk film tipis.

 

Gambar 4 : Titania gas buang sensor oksigen

1. kontak, 2. insulator keramik, 3. konduktor (kawat), 4. kasus (baja), 5. elemen sensing (Ti02), 6. pelindung.

 

Gambar 5 : lambda Zirkonia sensor film tebal.

 

Gambar 6 : Zirkonia lambda sensor

1. kawat, 2. insulator, 3. pelindung, 4. kontak listrik (pegas), 5. elemen sensing keramik (Zr02); 6. pelindung, 7. film platinum dan lapisan pelindung, 8. internal konduktor; 9. kasus (baja).

 

5.    Konsentrasi sel sensor (Gambar 5)

Konsentrasi sel sensor didasarkan pada sifat elektrokimia zirkonia (ZrOz) [20]. Jenis sensor adalah yang pertama yang akan disajikan di pasar dan adalah yang paling banyak digunakan. Sensor ini juga dikenal sebagai lambda probe; nama ini berasal dari rasio :

yang umum digunakan dalam bidang otomotif.

 

Jika elemen oksida zirkonia memiliki dua permukaan terkena gas dengan konsentrasi oksigen yang berbeda, menghasilkan tegangan antara mereka. Yang terkena konsentrasi oksigen yang lebih besar pada potensial negatif, sementara yang lain pada potensial positif. Perilaku ini meningkat pada suhu tinggi. Fisika dari fenomena ini masih belum dipahami dengan baik di semua rincian [21,22].

Struktur sensor semacam ini awalnya sederhana, yang terdiri dari dua elektroda pada substrat zirkonia [23,24]. Selanjutnya pemanas [25] telah ditambahkan ke dalam struktur ini. perkembangan terkini telah menyebabkan pembuatan sensor zirkonia dipanaskan dengan teknologi film tebal pada substrat keramik [26].

6.    Sensor pompa Elektrokimia

Ketika tegangan diterapkan untuk unsur oksida zirkonia, memompakan oksigen melalui elektrolit padat dari katoda ke anoda. Sensor berdasarkan fenomena ini terdiri dari unsur zirkonia keramik dengan dua elektroda dan elemen yang membatasi difusi oksigen dari luar ke katoda. Prinsip kerja memungkinkan pengukuran konsentrasi oksigen bahkan dalam kondisi tinggi yang A/F dan sehingga sensor ini cocok untuk digunakan dalam sistem kontrol pembakaran ramping.

Sensor yang digunakan dalam bidang otomotif [27,28,29] yang diproduksi dengan teknologi film tebal dan terdiri dari unsur zirkonia dengan elektroda di kedua belah pihak dan elemen berpori ditempatkan di antara katoda dan gas. anoda berada dalam kontak dengan udara luar. Menerapkan tegangan ke elektroda menyebabkan arus listrik mengalir, yang sesuai dengan mentransfer oksigen dari gas ke eksterior. Arus mencapai nilai saturasi untuk tegangan yang diberikan ketika jumlah oksigen dipompa dibatasi oleh difusi proses melalui septum berpori. Dalam kondisi ini arus listrik adalah fungsi dari konsentrasi oksigen dalam gas.

7.    Sensor Knoking

Unleaded petrols cenderung lebih mudah menimbulkan pembakaran tidak teratur pada rasio kompresi yang tinggi dan beban tinggi terutama ditemukan di mesin turbocharged.

Untuk menghindari fenomena seperti itu tidak lagi cukup untuk meramalkan marjin keamanan dalam penyesuaian terlebih dahulu karena mengelitik untuk bensin tanpa timbal menjadi kritis, tergantung pada kondisi mesin dan bahan bakar. Oleh karena itu, kontrol umpan balik dari mengelitik, mengoptimalkan kinerja mesin, menjadi perlu. Sensor biasanya digunakan adalah lebar-band accelerometers dari tipe piezoelektrik ditempatkan pada bak mesin [30]. Sensor telah dikembangkan yang menggunakan prinsip-prinsip transducing lain seperti ionisasi dan pengukuran tekanan di ruang bakar. Pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan busi yang cocok. Metode ini telah memberikan hasil yang baik [31] memungkinkan identifikasi mengelitik pada setiap silinder dengan sinyal/noise ratio yang lebih tinggi dari sensor accelerometric, karena mereka bebas dari gangguan mekanis. Fenomena mengelitik juga dapat dideteksi dengan metode yang lebih canggih seperti pengukuran tekanan langsung di ruang bakar. Hal ini memungkinkan perhitungan jumlah lain yang digunakan dalam sistem kontrol mesin yang sangat canggih. Saat ini, sensor murah jenis ini telah dikembangkan [32]. Knock deteksi dan perhitungan parameter lain yang berkaitan dengan pembakaran juga dapat diperoleh dengan cincin piezoelektrik ditempatkan di bawah busi [33] atau di bawah pengunci kepala silinder.

Namun, tren utama disebabkan oleh peningkatan kemampuan perhitungan produk microelectronic baru-baru ini, adalah menggunakan salah satu sensor accelerometric sesuai ditempatkan pada bak mesin atau pada kepala silinder. Sinyal dapat diproses bahkan dengan algoritma yang sangat canggih.

8.    Sensor mesin diesel

Pengembangan dan pengenalan sistem kontrol elektronik untuk mesin diesel sudah jauh lebih lambat dibandingkan untuk mesin bensin. Aplikasi pertama elektronik pompa injeksi dikontrol muncul di pasaran hanya pada tahun 1984, pertama untuk mesin sangat berat (dalam pompa injeksi line) dan kemudian untuk mesin mobil (pompa pemutaran dengan distributor).

Revolusi regulator mekanis yang menentukan posisi poros pompa telah digantikan dengan sensor posisi linier, umumnya transformator variabel perpindahan linear (LVDT) jenis [34]. Variabel yang merupakan masukan dari sistem kontrol posisi poros pompa :

-        posisi akselerator;

-        udara, pendingin dan suhu bahan bakar;

-        turbocharging dan tekanan atmosfir;

-        kecepatan poros penggerak dan posisi sudut.

Penyesuaian injeksi pentahapan dilakukan dengan membandingkan nilai awal injeksi nyata (SOI) dengan nilai referensi yang optimal. The SOI dideteksi dengan sensor yang cocok termasuk elemen piezoceramic ditempatkan di ruang injektor tekanan tinggi atau dekat yang memperbaiki ke kepala silinder (mesin).

Sistem lain untuk pengurangan emisi polutan telah diperkenalkan untuk jenis mesin, khususnya untuk partikulat. Perangkap dalam bahan keramik telah diadopsi dan masih sedang dikembangkan. Sistem menggunakan mereka membutuhkan sensor mengukur tekanan menyumbat mereka untuk mengontrol regenerasi. Metode kedua untuk mengurangi emisi oksida nitrogen dikenal sebagai EGR (exhaust recircuiation gas). Sistem ini dapat dikendalikan secara elektronik, menggunakan sebuah sensor massa aliran udara dengan fungsi umpan balik dan diagnostik direncanakan.

Di masa depan, sistem dengan injector didorong oleh sinyal listrik yang bekerja pada solenoid akan diadopsi. Ini menentukan panjang injeksi dan juga jumlah bahan bakar injeksi.

Tabel 1 : Pasar untuk sistem kontrol chassis elektronik: persentase produksi kendaraan baru

 

Dalam sistem ini tekanan manifold tidak tergantung kondisi eugine. sensor Asap di knalpot akan diterapkan untuk melakukan kontrol umpan balik. Beberapa prototipe dan metode pengukuran [35-39] kini telah dikembangkan. Namun, jenis otomotif yang dapat diandalkan sensor belum selesai.

 

C.   SENSOR PENGENDALIAN KENDARAAN

Pasar sistem elektronik untuk pengendalian kendaraan dengan cepat berkembang dan prakiraan mengatakan bahwa pada akhir 1990-an pangsa pasar misi maka bo sekitar 30%; pada sistem elektronik otomotif. Tren ini ditunjukkan dalam Tabel 1.

Di daerah kontrol mesin, pengembangan sistem baru dipercepat oleh kebutuhan untuk membuat produk baru sesuai dengan hukum. Namun dalam sistem kendaraan alasan utama untuk mencari solusi inovatif yang akan ditemukan dalam persaingan di antara berbagai produsen.

Tabel 2 : Sensor yang diperlukan oleh sistem kontrol chassis

 

Anti slip (ABS), four-wheel steering (4WS), four-wheel drive (4WD) dan suspensi aktif (AS) merupakan sistem utama yang dapat menyesuaikan perilaku kendaraan dinamis sesuai dengan harapan pelanggan. Sistem ini cenderung untuk meningkatkan tidak hanya kinerja, tetapi juga, dan di atas semua, kendaraan kenyamanan dan keamanan.

Manfaat yang berasal dari setiap sistem tunggal dapat ditingkatkan dengan fungsi yang berbeda yang terintegrasi ke dalam satu sistem.

penelitian lebih lanjut tentang sensor, aktuator dan desain mikrokontroler diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan mengurangi biaya.

Tabel 2 daftar sensor diperlukan oleh berbagai sistem kontrol, sensor tambahan tidak diperlukan untuk strategi sistem tetapi sangat berguna untuk kapasitas diagnostik dan perbaikan pengendalian kinerja. Ringkasan sensor kendaraan utama disajikan.

1.    Sensor pemindahan dan sudut

Transduksi teknik untuk jenis-jenis sensor terdiri dari dua jenis :

      dihubungkan dengan bagian mekanis;

      tanpa kontak.

Sensor potensiometri adalah yang paling sering digunakan dalam sistem kendaraan. Salah satu teknik yang paling menarik adalah penggunaan unsur plastik konduktif dengan kursor menghubungi beberapa [40].

Kekebalan tinggi untuk parameter seperti suhu dan gangguan elektromagnetik (EMI) karena berfungsi pasif dan ratiometric membuat sensor ini sangat cocok untuk digunakan otomotif.

Banyak kemajuan telah dibuat dalam perlawanan geser pakai kontak. Beberapa produsen jaminan siklus hidup lebih dari 100 juta untuk produk mereka. Meskipun perbaikan ini, kecenderungan yang muncul dalam bidang otomotif adalah dengan menggunakan sensor jenis baru yang tidak memerlukan komponen mekanis dalam kontak. Terdapat teknik transducing berbeda berdasarkan pada prinsip-prinsip fisik yang berbeda [41]:

      magnet (efek Hall, magnet resistif, LVDT);

      optik (incremental, encoders absolut);

      kapasitif.

Semua Transduser elektronik khusus tercantum perlu sinyal-AC dan sehingga mereka lebih sensitif terhadap gangguan suhu dan elektromagnetik dibandingkan dengan perangkat potensiometri.

teknik deposisi film tipis dan tebal bahan magnetoresistive tampaknya sangat menjanjikan untuk pengembangan posisi linier dan sensor sudut yang dapat dari jenis absolut atau tambahan.

Contoh aplikasi Otomotif dari perangkat ini adalah sensor yang menggunakan deposisi film tipis bahan ferromagnetic (MRE), yang telah menarik karakteristik stabilitas, linieritas dan hambatan dalam kondisi lingkungan yang kasar [42].

Kondisi lingkungan yang parah sistem kendaraan membuat solusi optik atau kapasitif kurang cocok untuk aplikasi di area yang meskipun ada beberapa studi tentang otomotif posisi sensor kapasitif [43].

Penggunaan no-perangkat menghubungi tetap dalam kasus tergantung pada pencapaian biaya yang kompetitif di pasar otomotif.

2.    Accelerometers

Percepatan merupakan salah satu besaran fisika yang paling berguna untuk strategi sistem kontrol kendaraan yang berbeda. Teknologi konstruktif paling luas memanfaatkan struktur kantilever silikon [44] atau kantilever alumina substrat [45]. Lever deformasi lengan terdeteksi oleh teknik kapasitif atau piezoresistif. Kisaran bunga untuk aplikasi kendaraan adalah ± 2 G dengan bandwidth 50 Hz.

Beberapa perangkat kepentingan tertentu menggunakan metode pengukuran Komentar [46], yang bertindak atas massa seismik dengan gaya elektrostatik yang bertentangan dengan gerakan paksa di atasnya oleh percepatan. Oleh karena itu resolusi tinggi, waktu respon yang rendah dan sensitivitas lintas rendah diperoleh yang merupakan beberapa syarat utama untuk aplikasi kendaraan.

3.    Gyrometers

Strategi dan sistem kontrol 4WS AS, peran yang sangat menarik dimainkan oleh pengukuran yaw rate dan roll kendaraan. Rentang dinamis dari parameter yang sangat luas (0,1-100deg/s), dan akurasi sensor tinggi diperlukan.

Pengembangan gyrometers untuk aplikasi on-board memiliki pertumbuhan meningkat dalam beberapa tahun terakhir. Seperti halnya solusi tradisional yang didasarkan pada perangkat mekanik (efek Coriolis) atau yang optik (Sagnac efek) [47], solusi alternatif telah dikembangkan untuk memenuhi persyaratan murah untuk produksi skala besar.

Penelitian yang dilakukan oleh Renault telah menyebabkan realisasi prototipe gyrometer akustik [48] menggunakan pengukuran efek Coriolis pada gas yang terkandung dalam rongga silinder.

Prinsip lain transduksi menarik adalah berdasarkan perpindahan arah medan listrik pada elemen piezoelectric, karena efek Coriolis.

Struktur didasarkan pada tiga elemen keramik piezoelektrik ditempatkan pada sisi tongkat bagian segitiga sama sisi [49]. Salah satu unsur bekerja sebagai osilator frekuensi resonansi sementara dua lainnya mendeteksi distribusi medan listrik di bagian bar. Arah vektor medan listrik berkorelasi dengan kecepatan rotasi dari struktur. Tidak adanya bagian yang bergerak, kemungkinan miniaturisasi dan sensitivitas tinggi membuat solusi ini sangat menarik untuk aplikasi otomotif masa depan.

 

D.   SENSOR SISTEM KEAMANAN

sistem keselamatan dapat dibagi menjadi yang aktif dan pasif. Yang pertama berfungsi untuk mencegah kecelakaan dan yang kedua untuk mengurangi efek.

Hanya beberapa sistem pasif telah mencapai tingkat kehandalan dan biaya yang diperlukan untuk pasar otomotif. Baru-baru ini beberapa produsen mobil telah memperkenalkan airbag [50,51] penggerak yang diaktifkan oleh perlambatan mendadak setelah kecelakaan. Sensor mengaktifkan sistem terdiri dari satu atau lebih accelerometers dengan fitur kehandalan tinggi untuk meminimalkan kemungkinan kerusakan fungsi.

Sistem keselamatan aktif lebih kompleks dan belum mencapai tingkat keandalan yang cukup tinggi untuk membuat mereka cocok untuk pasar otomotif. Pengembangan sensor dan sistem ini merupakan salah satu topik proyek Prometheus Eropa [52]. Dalam proyek ini keadaan penelitian tentang fungsi-fungsi berikut ini disajikan.

   identifikasi kondisi jalan;

   penetapan kendala

   lokalisasi kendaraan pada jaringan jalan.

1.    Sensor deteksi Es di jalan

Koefisien pantul permukaan jalan terdeteksi melalui sebuah sinar inframerah, laser solid-state diarahkan pada jalan dan photodetektor yang mengukur radiasi yang dipantulkan. Panjang gelombang dipilih dalam sebuah band menyerap dari es yang sedikit berbeda dengan air atau uap, yang memungkinkan deteksi keberadaan es di jalan basah.

2.    Kekasaran Jalan sensor

teknik yang berbeda untuk pengukuran kekasaran jalan telah dipelajari, berdasarkan pantulan ultrasound, cahaya atau gelombang mikro. Metodologi yang paling menjanjikan menggunakan sinyal yang datang dari pengukuran jarak antara kendaraan dan permukaan jalan dengan cara posisi optik sensor [53].

Namun, biaya perangkat ini masih terlalu tinggi untuk pasar otomotif.

3.    Sensor Anticollision (Gambar 7)

sistem Anticollision umumnya berdasarkan pengukuran jarak untuk menentukan zona aman di sekitar kendaraan dan criticalities objek sekitarnya.

 

 

Gambar 7 : Khas peta radar.

 

Kecepatan dan percepatan relatif dapat diturunkan dari jenis informasi. Teknik pengukuran utama adalah optik (LIDAR), ultrasonik gelombang mikro (radar) dan.

Sistem berdasarkan scan sinar laser memungkinkan definisi sudut dan jarak tinggi dan tampaknya cocok untuk aplikasi cruise control. Mereka tidak dapat digunakan dalam cuaca buruk seperti salju, kabut dan hujan. Untuk mengatasi keterbatasan ini, radar microwave didasarkan pada dua teknik modulasi sedang diteliti: modulasi frekuensi dan modulasi impuls. Untuk kedua, pilihan frekuensi pembawa sangat penting karena jika menentukan dimensi antena dan perbedaan balok. Untuk mendapatkan dimensi terbatas dan divergencies rendah, sistem harus bekerja pada frekuensi lebih tinggi dari 20GHz. Hal ini meramalkan bahwa evolusi dari MMIC (microwave sirkuit terpadu monolitik) akan memungkinkan perangkat masa depan untuk beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi dari 35 GHz dengan produksi besar-besaran.

balok scan [54] dapat direalisasikan dalam tiga cara berbeda :

1.    mekanis, dengan gerakan langsung dari elemen antena atau mencerminkan;

2.    dengan frekuensi scan (hanya untuk radar impuls);

3.    bertahap array.

 

E.   SENSOR SISTEM NAVIGASI

Dalam sistem ini informasi untuk memberikan pengemudi adalah posisi kendaraan pada jaringan jalan, jalan terpendek untuk mencapai suatu tujuan tertentu, data mengenai tempat parkir yang tersedia, kondisi cuaca dan kemacetan lalu lintas atau antrian.

Sarana untuk mengumpulkan informasi didasarkan pada sistem infrastruktur seperti satelit, sistem komunikasi radio (RDS). telepon seluler dan teknik otonom (dead reckoning) dan menggunakan peta digital rinci untuk memecahkan masalah ambiguitas, kalibrasi ulang dan routing [56].

Sensor digunakan untuk memberikan informasi yang berguna untuk diintegrasikan dengan data yang terdapat dalam peta digital adalah:

      odometers;

      kompas magnetik (fluxgate);

      gyrometers.

 

F.    SENSOR KENYAMANAN LINGKUNGAN

sistem kontrol elektronik untuk AC memungkinkan tingkat yang lebih tinggi dari efisiensi dan kenyamanan telah dikembangkan. Sistem yang lebih kompleks menggunakan suhu, iradiasi matahari, kelembaban dan sensor aliran udara.

Fungsi lain yang penting adalah pengendalian tingkat polutan gas buang (HC, CO, NO,) di dalam kendaraan karena lalu lintas. Dalam hal ini satu atau lebih sensor gas harus terintegrasi dalam sistem pengkondisian untuk mendeteksi keberadaan gas tersebut dan untuk memungkinkan unit elektronik untuk bertindak sesuai dengan strategi khusus [57].

Sensor ini harus mampu mendeteksi konsentrasi gas berbahaya lebih rendah dari 10 ppm. Ada perangkat komersial dengan deposisi film tebal dari Sn02 didoping dengan logam mulia dan berisi elemen pemanas yang menjaga elemen sensitif pada suhu berfungsi (4000C).

 

G.   KESIMPULAN

Ketersediaan murah dan handal sensor mungkin merupakan faktor paling penting dalam realisasi sistem kontrol elektronik. Untuk alasan ini, integrasi dapat menjadi solusi yang memungkinkan sensor untuk dibagi antara sistem yang berbeda, dengan pengurangan jumlah sensor yang diperlukan, dan akibatnya pengurangan biaya. Dalam perangkat ini pengkondisian dan spesifik self-diagnosis elektronik akan diintegrasikan ke dalam sensor (sensor cerdas) [58,59]. Di masa depan, sensor akan digunakan dalam sistem dengan strategi yang dikenal sebagai [60] simulasi tertanam.(embedded simulation). Ketersediaan simulasi real-time sistem akan memungkinkan perbandingan antara perilaku riil-system yang terdeteksi dengan sensor dan satu ideal berasal dari simulasi tertanam.(embedded simulation)

 

 

DaftarPustaka :

1.   Kress, i-LJ. et al. (1991) Silicon pressure sensor with integrated CMOS signal conditioning and compensation of temperature coefficient. Sensors and Actuators, A25-7, 21-6.

2.   Magori, V. and Jena, A.V. (1991) Automotive ultrasound air mass flow meter, in Proceedings of Eurosenscrs V, Rome 1991.

3.   Fleischer, M. and Meixner, H. (1991) Gallium oxide thin films a new material for high temperature oxygen sensors. Sensors and Actuators, B4, 437-41.

4.    Leblond, H. et al. (1990) A New Gyrometer For Automotive Applications. 23 Fisita Congress n. 905081.

5.    Nakamura, T. (1990) Vibration gyroscope employs piezoelectric vibrator. JEF,, September.

6.    Macdonald, G.A. (1990) A review for low cost accelerometer for vehicle dynamics. Sensors and Actuators, A21-23, 303-7.

7.    Kleinschimdt, P. and Schmidt, F. (1991) How many sensors does a car need? in Proceedings of Eurosensors V, Rome 1991.

8.    Westbrook, M. (1991) Automotive sensors. Sensor Review, 3 (11), 3.

 

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG