إن عالمنا اليوم عبارة عن عالم من الحساسات (sensors) فنحن نصادفها في كل شيء من حولننا أينما حللنا، فنجدها وبجميع أنواعها المختلفة في منزلنا وفي سيارتنا وحتى في الطائرة التي ركبناها أو سنركبها يوما.
تعمل الحساسات على تحسين نمط معيشتنا وجعل حياتنا أفضل ومهامنا أسهل، فهي تقوم بإنارة مصباح الغرفة بمجرد أن تستشعر وجودنا، وتُعدل درجة حرارة المنزل بصورة آلية، وتنبهنا في حالة وجود حريق أو تصاعد دخان، وتفتح لنا الباب بمجرد أن نقترب منه، وتُحضر لنا القهوة التي نُحبها وغيرها الكثير من المهام المختلفة والمتنوعة.
جميع المهام التي ذكرناها سابقا والعديد من مهام الأتمتة (automation) الأخرى ممكنة ومن السهل تجسيدها على أرض الواقع بفضل الحساسات، لذا دعونا نتعرف في هذه المقالة على أنواعها المختلفة وتطبيقاتها العديدة والمجالات التي تُستعمل فيها.
من أبسط الأمثلة حول الحساسات مثال المقاومة الضوئية، وهي عبارة عن عنصر إلكتروني تتغير مقاومته وفقا لشدة الضوء المسلط عليها، حيث توجد بينهما علاقة عكسية، فكلما زادت حدة الضوء الذي يسقط على المقاومة الضوئية نقصت قيم هذه الأخيرة، وعندما تتناقص حدة الضوء المسلط على المقاومة الضوئية تزداد قيمتها.
حساسات تُولد فرق جهد (active sensors): تتصرف مثل مولد للطاقة حيث تقوم بتحويل الطاقة المرتبطة بالكمية الفيزيائية إلى طاقة كهربائية (تيار أو جهد أو شحنة) وتستطيع هذه الحساسات أن تعمل حتى دون وجود مصدر تغذية خارجي. مثال: الخلايا الكهروضوئية تقوم بتحويل الشدة الضوئية إلى تيار أو جهد كهربائيين.
حساسات لا تولد فرق جهد (passive sensors): تتصرف كممانعة متغيرة، ولهذا من أجل أن تقوم بإعطائنا جهد كهربائي (أو تيار أو شحنة) عند الخرج يجب أن نقوم بتوصيلها مع مصدر تغذية خارجي. مثال: يمكننا إستخدام المقاومة المتغيرة كمجس للحركة.
الحساسات التقاربية (Proximity Sensor)
حساس الموجات فوق صوتية (Ultrasonic Sensor)
حساس درجة الحرارة (Temperature Sensor)
حساس الموجات تحت الحمراء (IR Sensor)
حساس الضغط (Pressure Sensor)
حساس المستوى (Level Sensor)
حساس الرطوبة (Humidity Sensor)
حساس التسارع (Accelerometer)
سنقوم في هذه المقالة إن شاء الله بشرح بعض الأنواع المذكورة أعلاه بصفة مختصرة.
حساس الحرارة:
يُعتبر حساس الحرارة من بين أنواع الحساسات الأكثر استعمالًا، تتمثل وظيفة هذا الحساس في قياس تغيرات درجة الحرارة مثلما يدل على ذلك اسمه.
في حساسات الحرارة، كلما تغيرت درجة حرارة المحيط تغيرت بعض خصائص الحساس الفيزيائية مثل المقاومة أو الجهد الكهربائي.
هناك العديد من الحساسات المختلفة للحرارة مثل: الحساس LM35، المقاومة الحرارية، المزدوجة الحرارية...الخ
تُستعمل الحساسات الحرارية في كل مكان من حولنا، فهي موجودة في الحواسيب، والهواتف الذكية، والسيارات، ومكيفات الهواء وغيرها الكثير.
الحساسات التقاربية:
الحساس التقاربي عبارة عن حساس غير لمسي (non-contact sensor) يكشف عن وجود جسم ما بالقرب، ويمكن تقسيمه إلى عدة أنواع فرعية مثل: الحساس التقاربي الحثي (Inductive proximity sensor)، والحساس التقاربي السعوي (Capacitive proximity sensor)، والحساس التقاربي الضوئي (Optical proximity sensor).
تشمل بعض تطبيقات الحساسات التقاربية الهواتف الذكية، والسيارات، والطائرات وغيرها الكثير.
حساسات الموجات تحت الحمراء:حساسات الموجات تحت الحمراء عبارة عن حساسات ترتكز في مبدأ عملها على الضوء، وهي تُستعمل عادة من أجل معرفة البعد في أغلب الهواتف الذكية الموجودة اليوم.
هناك نوعان من حساسات الموجات تحت الحمراء، الحساسات المُرسِلة والحساسات العاكسة.
الحساسات المُرسِلة (Transmissive): مُرسل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون عبارة عن ليد أشعة تحت حمراء IR LED) ومُستقبِل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون دايود ضوئي) يوضعان بحيث يكونان مقابلان لبعضهما البعض، وعندما يمر بينهما جسم يستشعر الحساس وجوده.
الحساسات العاكسة (Reflective): في هذه الحالة يتم وضع المستقبل والمرسل جنبًا إلى جنب بحيث يقابلان الجسم، عندما يمر جسم أمامهما (المرسل والمستقبل) يستشعر الحساس وجود الجسم.
من بين تطبيقات حساسات الأشعة تحت الحمراء، الهواتف المحمولة، والسيارات والروبوتات... الخ
حساس الموجات فوق صوتية:حساس الموجات فوق صوتية عبارة عن حساس غير لمسي يُستخدم من أجل قياس المسافة وكذلك سرعة جسم معين، يتعامل هذا الحساس مع أصوات يفوق ترددها التردد الأقصى الذي يمكن أن يسمعه الإنسان (20 كيلوهيرتز)
في هذه الفقرة الموالية سنشرح وظائف أهم حساسات السيارات :
 |
| الحساسات (sensors) |
تعمل الحساسات على تحسين نمط معيشتنا وجعل حياتنا أفضل ومهامنا أسهل، فهي تقوم بإنارة مصباح الغرفة بمجرد أن تستشعر وجودنا، وتُعدل درجة حرارة المنزل بصورة آلية، وتنبهنا في حالة وجود حريق أو تصاعد دخان، وتفتح لنا الباب بمجرد أن نقترب منه، وتُحضر لنا القهوة التي نُحبها وغيرها الكثير من المهام المختلفة والمتنوعة.
جميع المهام التي ذكرناها سابقا والعديد من مهام الأتمتة (automation) الأخرى ممكنة ومن السهل تجسيدها على أرض الواقع بفضل الحساسات، لذا دعونا نتعرف في هذه المقالة على أنواعها المختلفة وتطبيقاتها العديدة والمجالات التي تُستعمل فيها.
ما هو الحساس؟
هناك العديد من التعريفات المختلفة التي تحدد ماهية الحساس لكن يبقى أفضلها (بالنسبة لي) هو: إن الحساس عبارة عن جهاز يقوم بتحويل كمية فيزيائية مثل الضغط ودرجة الحرارة والإشعاع والموضع والشدة الضوئية إلى كمية كهربائية تتمثل في الجهد أو التيار أو الشحنة.من أبسط الأمثلة حول الحساسات مثال المقاومة الضوئية، وهي عبارة عن عنصر إلكتروني تتغير مقاومته وفقا لشدة الضوء المسلط عليها، حيث توجد بينهما علاقة عكسية، فكلما زادت حدة الضوء الذي يسقط على المقاومة الضوئية نقصت قيم هذه الأخيرة، وعندما تتناقص حدة الضوء المسلط على المقاومة الضوئية تزداد قيمتها.
تصنيف الحساسات:
هناك العديد من التصنيفات الممكنة للحساسات، بعضها سهل وبسيط، وبعضها الآخر صعب ومعقد، سنقوم في هذه المقالة إن شاء الله بإستعراض التصنيف الأسهل والأكثر شيوعًا، حيث أن المجسات تُصنف إلى مجموعتين:حساسات تُولد فرق جهد (active sensors): تتصرف مثل مولد للطاقة حيث تقوم بتحويل الطاقة المرتبطة بالكمية الفيزيائية إلى طاقة كهربائية (تيار أو جهد أو شحنة) وتستطيع هذه الحساسات أن تعمل حتى دون وجود مصدر تغذية خارجي. مثال: الخلايا الكهروضوئية تقوم بتحويل الشدة الضوئية إلى تيار أو جهد كهربائيين.
حساسات لا تولد فرق جهد (passive sensors): تتصرف كممانعة متغيرة، ولهذا من أجل أن تقوم بإعطائنا جهد كهربائي (أو تيار أو شحنة) عند الخرج يجب أن نقوم بتوصيلها مع مصدر تغذية خارجي. مثال: يمكننا إستخدام المقاومة المتغيرة كمجس للحركة.
أنواع الحساسات المختلفة:
هناك العديد من الأنواع المختلفة من الحساسات، والتي يُستخدم كل منها من أجل غرض أو تطبيق معين وقياس كمية فيزيائية محددة، نذكر من بين هذه الأنواع على سبيل المثال لا الحصر:الحساسات التقاربية (Proximity Sensor)
حساس الموجات فوق صوتية (Ultrasonic Sensor)
حساس درجة الحرارة (Temperature Sensor)
حساس الموجات تحت الحمراء (IR Sensor)
حساس الضغط (Pressure Sensor)
حساس المستوى (Level Sensor)
حساس الرطوبة (Humidity Sensor)
حساس التسارع (Accelerometer)
سنقوم في هذه المقالة إن شاء الله بشرح بعض الأنواع المذكورة أعلاه بصفة مختصرة.
حساس الحرارة:
يُعتبر حساس الحرارة من بين أنواع الحساسات الأكثر استعمالًا، تتمثل وظيفة هذا الحساس في قياس تغيرات درجة الحرارة مثلما يدل على ذلك اسمه.
في حساسات الحرارة، كلما تغيرت درجة حرارة المحيط تغيرت بعض خصائص الحساس الفيزيائية مثل المقاومة أو الجهد الكهربائي.
هناك العديد من الحساسات المختلفة للحرارة مثل: الحساس LM35، المقاومة الحرارية، المزدوجة الحرارية...الخ
تُستعمل الحساسات الحرارية في كل مكان من حولنا، فهي موجودة في الحواسيب، والهواتف الذكية، والسيارات، ومكيفات الهواء وغيرها الكثير.
الحساسات التقاربية:
الحساس التقاربي عبارة عن حساس غير لمسي (non-contact sensor) يكشف عن وجود جسم ما بالقرب، ويمكن تقسيمه إلى عدة أنواع فرعية مثل: الحساس التقاربي الحثي (Inductive proximity sensor)، والحساس التقاربي السعوي (Capacitive proximity sensor)، والحساس التقاربي الضوئي (Optical proximity sensor).
تشمل بعض تطبيقات الحساسات التقاربية الهواتف الذكية، والسيارات، والطائرات وغيرها الكثير.
حساسات الموجات تحت الحمراء:حساسات الموجات تحت الحمراء عبارة عن حساسات ترتكز في مبدأ عملها على الضوء، وهي تُستعمل عادة من أجل معرفة البعد في أغلب الهواتف الذكية الموجودة اليوم.
هناك نوعان من حساسات الموجات تحت الحمراء، الحساسات المُرسِلة والحساسات العاكسة.
الحساسات المُرسِلة (Transmissive): مُرسل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون عبارة عن ليد أشعة تحت حمراء IR LED) ومُستقبِل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون دايود ضوئي) يوضعان بحيث يكونان مقابلان لبعضهما البعض، وعندما يمر بينهما جسم يستشعر الحساس وجوده.
الحساسات العاكسة (Reflective): في هذه الحالة يتم وضع المستقبل والمرسل جنبًا إلى جنب بحيث يقابلان الجسم، عندما يمر جسم أمامهما (المرسل والمستقبل) يستشعر الحساس وجود الجسم.
من بين تطبيقات حساسات الأشعة تحت الحمراء، الهواتف المحمولة، والسيارات والروبوتات... الخ
حساس الموجات فوق صوتية:حساس الموجات فوق صوتية عبارة عن حساس غير لمسي يُستخدم من أجل قياس المسافة وكذلك سرعة جسم معين، يتعامل هذا الحساس مع أصوات يفوق ترددها التردد الأقصى الذي يمكن أن يسمعه الإنسان (20 كيلوهيرتز)
في هذه الفقرة الموالية سنشرح وظائف أهم حساسات السيارات :
وظائف الحساسات – تكوينها – أماكنها :
Function of sensors, Constructions and Location
[ 1 ] حساس وضع الكرنك
1) Crank shaft position sensor ( CPS)
• مكانه : Location
o أمام طنبورة عمود الكرنك فى كل السيارات• ملحوظة : السيارة الماتيز لا يوجد بها حساس CPS
• السيارة LEGANZA يوجد بها حساس الكرنك خلف الكمبروسور .
• التكوين : Construction
1) مغناطيس دائم 2) ملف كهربى 3) قلب من الحديد المطاوع
ساعة الزيت
• وظيفته : Function
1- تحديد توقيت الشرارة وتوقيت الحقن .
(Spark timing – injection timing)
- فى البداية طنبورة عمود الكرنك يشكل عليها 57 th سنه , ويوجد سنة ذات فراغ عريض
wide void ) ) وهىالسنة رقم 58 th عند تلاقى هذه السنة او هذا الفراغ الكبير المشكل فى الطنبورة يقوم حساس CPS بتوليد نبضة كهربائية ترسل إلى وحدة ECM والتى من خلالها تقوم ECM بالتعرف على توقيت الأشعال وزمن الحقن للحصول على أحسن أداء للمحرك .
- بمعنى أن ECM تقوم بإرسال نبضة الفولت إلى البوبينة (DIS ) ثم إلى البوجيهات ( 1.4 ) أو ( 2.3 ) أى أنه تخرج شرارتين فى وقت واحد من كلا البوجيهات ( 1.4 ) مثلا قيمة الفولت لكل منهما 16000 volt.
- وفى نفس الوقت تقوم وحدة ECM بإرسال نبضة حقن Pulses إلى الرشاشات (Fuel injectors ) أيضا ً ( 1.4 ) أو ( 2.3 ) .ولكن يتم حقن كمية بنزين التى تتناسب للأسطوانة الواحدة التى يكون عليها شوط السحب .
- بمعنى أن وحدة ECM تقوم بتوليد نبضة فولت مزدوجة ( douple pulse ) الى الرشاشات والبوجيهات فى نفس اللحظة أى يتم حقن البنزين وتوليد الشرارة فى نفس الوقت .
- فى النهاية : تقوم وحدة ECM بضبط توقيت الشرارة للبوجيهات وزمن الحقن للرشاشات وذلك بناءا ً على إشارة حساس CPS . injection timing - spark timing
2- حساب عدد لفات المحرك ( R.P.M ) :
- فى البداية تكون المسافة بين الحساس والطنبورة ( GAP ) حوالى ( 1.3 mm ) وأثناء دوران طنبورة عمود الكرنك أمام الحساس ينشأ فيض مغناطيسى خلال الثغرة الموجودة بين الحساس والطنبورة وذلك بسبب تأثير المغناطيس الدائم على القلب المعدنى المصنوع من الحديد المطاوع وحركة الفيض المغناطيسى المتولد خلال الثغرة تزداد وتنقص وينتج عن ذلك توليد نبضة كهربائية فى الملف الكهربى المحيط بالقلب المعدنى . حيث ترسل هذه النبضة Pulse إلى وحدة ECM فتقوم وحدة ECM بحساب عدد لفات المحرك R.P.M .
* فى النهاية : تقوم وحدة ECM بحساب RPM وذلك من خلال حساب عدد مرات بناء وإنهيار الفيض المغناطيسى .
- فى البداية تكون المسافة بين الحساس والطنبورة ( GAP ) حوالى ( 1.3 mm ) وأثناء دوران طنبورة عمود الكرنك أمام الحساس ينشأ فيض مغناطيسى خلال الثغرة الموجودة بين الحساس والطنبورة وذلك بسبب تأثير المغناطيس الدائم على القلب المعدنى المصنوع من الحديد المطاوع وحركة الفيض المغناطيسى المتولد خلال الثغرة تزداد وتنقص وينتج عن ذلك توليد نبضة كهربائية فى الملف الكهربى المحيط بالقلب المعدنى . حيث ترسل هذه النبضة Pulse إلى وحدة ECM فتقوم وحدة ECM بحساب عدد لفات المحرك R.P.M .
* فى النهاية : تقوم وحدة ECM بحساب RPM وذلك من خلال حساب عدد مرات بناء وإنهيار الفيض المغناطيسى .
[ 2 ] حساس وضع بوابة المانيفولد
2) Throttle position sensor ( TPS )
• المكان : Location
o يكون فى مقدمة بوابة المانيفولد ( manifold throttle) أسفل حساس IAC فى بداية بوابة المنفولد وذلك فى كل سيارات الدايو كما هو مبين بالشكل .• التكوين :Construction
- يتكون من مقاومة متغيرة يتحرك عليها عمود متصل بذراع البوابة يبين حركة الذراع .
• حالات الضغط على دواسة البنزين ( حمل كامل – نصف حمل – غلق كامل ).
حساس وضع البوابة ( TPS )
• الوظيفة : Funcion
يعتبر حساس TPS فى حد ذاته مقاومة تقيس الفولت ( potemtiometer ) متصلة ببوابة الخنق ( throttle valve ) الموجودة بـ ( throttle body ) وتقوم وحدة ECM بالتحكم فى fuel delivery بناءا ً على إشارة حساس TPS فى حالات التشغيل الأتية :1) سرعة الاحمل ( السلانسية ) Idle speed
2) السرعة البطيئة Deceleration
3) حالة التعجيل Acceleration
4) حالة فتح البوابة فتح كامل Wide open throttle ( WOT )
فى البداية أشير أن زمن الحقن يتوقف على :
1) زاوية فتح Open angle بوابة صمام الخنق أى الزاوية التى يدخل بها الهواء المسحوب للمنفولد .عدد لفات المحرك R.P.M
2) إشارة حساس MAP مدمجة مع إشارة حساس O2
3) - وحساس TPS يقوم بقياس الأحمال ( Loades ) بالضبط وذلك لأن الحساس يقوم بإرسال الإشارة إلى وحدة ECM يعرف ECM من خلال هذه الإشارة مدى الضغط على دواسة البنزين .
4) ( فتحة كاملة – نصف فتحة – مغلق نهائيا ً )
5) وتقوم وحدة ECM بإرسال فولت قيمته ( 5 volt ) إلى الحساس TPS مكملا ً دائرته بالأرضى Ground المتصل بوحدة ECM وبناءا ً على الضغط على دواسة البنزين تتحرك البوابة بزاوية معينة يفتح صمام الخنق Throttle valve , وبالتالى يتغير الفولت الذى يخرج من الحساس والمرسل إلى ECM على خط signal بمعنى
6) - فتحة كاملة للبوابة ( WOT ) Wide open throttle فولت عالى ( 5 volt )
7) - غلق كامل للبوابة فولت منخفض ( 0.5 volt )
فى النهاية تقوم وحدة ECM بتحديد كمية الوقود المستلم للرشاشات بناءا ً على إشارة فولت حساس TPS كعامل أساسى .
9) إستخدام أخر لحساس TPS وهو ( down hel ) :
10) بمعنى أنه حينما تكون السيارة هابطة ( down ) من على كوبرى تكون سرعة السيارة حوالى ( 3000 RPM ) فى نفس الوقت الذى تكون فيه البوابة مغلقة تماما ً أى أن حساس TPS لا يرسل أى إشارة إلى وحدة ECM فتعرف وحدة ECM أن هذا الوضع هو ( down hell ) فتقوم وحدة ECM بقطع البنزين على الرشاشات - وكهرباء الشرارة عن البوجيهات وهذا للحظات بسيطة جدا ً حتى تهبط سرعة المحرك إلى الوضع الذى يتناسب مع عدم الضغط على دواسة البنزين حوالى ( 1500 RPM ) ثم تقوم وحدة ECM بإعادة توصيل نبضات الحقن injaction pulses الى الرشاشات - وكهرباء الشرارة Ignition sparks الى البوجيهات من خلال البوبينة ( DIS ).
11) ملحوظة :
12) عند فتح البوابة فتحة كاملة ( WOT Wide open throttle ) يقوم الحساس بإرسال الإشارة الى وحدة ECM التى تبين هذا الوضع وتكون حوالى ( 5 volt ) وبناءا ً عليها تقوم وحدة ECM بفصل الكهرباء عن كلاتش الكمبررسور أى تم فصل التكييف بمعنى يتوقف عمل الكباس داخل الكمبررسور حتى تهبط سرعة المحرك مرة أخرى .
13) الدائرة الكهربية للحساس Electrical circuit of Sensor ( TPS )
14) الطرف الأول أرضى ( Ground ) متصل بوحدة ECM
15) الطرف الثانى مصدر ( Supply ) الفولت من وحدة ECM الى الحساس
16) الطرف الثالث إشارة الحساس ( Signal ) من TPS الى ECM .
17) * وعند قياس ( Signal ) بإستخدام Avometer توضع اطراف الأفوميتر بين ( الأرضى – Signal ) .
[ 3 ] حساس قياس نسبة الأوكسجين فى غاز العادم
3) Oxygen sensor ( O2 )
• مكانه : Location)
فى نهاية مجمع العادم ( فرن العادم ) Exhaust manifold
• التكوين : Construction
يتكون من المادة المتفاعلة مع العادم وتسمى " ذيركون " ( Zircon )
الكترود داخلى يوصل الإشارة إلى ECM عبر سلك التوصيل element .
• التكوين : Construction
يتكون من المادة المتفاعلة مع العادم وتسمى " ذيركون " ( Zircon )
الكترود داخلى يوصل الإشارة إلى ECM عبر سلك التوصيل element .
• الوظيفة : Function
فى البداية فائدة الحساس هى قياس نسبة الأوكسجين فى نواتج العادم الخارج والتى من خلالها تعرف ECM إذا كان الخليط غنى أو خليط فقير .
• ويقوم حساس الاوكسجين بمراقبة نسبة O2 الذى يحتويه العادم , والاوكسجين الموجود بالعادم يتفاعل مع المادة الذى يحتويها الحساس وهى Zircon
* وتوجد مادة تسمى zircon تتفاعل مع العادم ولكى يعمل الحساس لابد أن تصل درجة حرارة العادم ( 360OC - 400OC ) لذلك يوجد بداخل الحساس سخان heater حتى ترتفع درجة حرارة الحساس بسرعة حتى تصل إلى 400 C ومن خلال التفاعل الكيميائى بين الغاز ومادة Zircon .
- نعلم إذا كان الخليط غنى Rich أو فقيرLean
- أحسن حالة عمل للحساس عند درجة حرارة عادم 600 c
- تقوم وحدة ECM بتغيير نسبة الهواء للوقود بناءا ً على إشارة O2 ( 14.7 to 1 )
وهو يتلف بسرعة فى حالة إستخدام بنزين يحتوى على رصاص .
حالات توضيح المخلوط مع فولت الحساس .
Lean Exhaust high O2 ) 0.1 volt (100 MV ) )
Rich Exhaust Low O2 ) 0.9 - 1.0 volt ( 900 - 1000 MV )
[ 4 ] صمام ضبط سرعة السلانسية :
4) Idler Air control ( IAC ) valve• مكانه : Location
فى مقدمة مجمع السحب ( المنفولد ) اعلى حساس TPS كما هو واضح بالشكل .
• تكوينه : Constuction
يتكون من (2) موتور ( A,B ) للصعود والهبوط .
قبل أى شىء اود أن أشير إلى هذه الملاحظة الهامة وهى :
* عدم المحاولة فى تحريك إبرة الصمام ( Valve Pintle ) باليد أو حتى بالمحاولة فى تحريكها من مكانها وذلك يؤدى إلى تلف ( IAC ) وتلف ( Throttle body ) .
فى البداية نقول أن ( IAC ) :
يقوم بضبط سرعة السلانسية Idle speed ( سرعة اللاحمل ) فى حالة عدم الضغط على دواسة البنزين والإبرة تتحرك مسافة معينة بناءا ً على كل نبضة فولت ( volt pulse ) تأتى
إشارة من وحدة ECM وحينما تتحرك إبرة الصمام للخارج أو للداخل يتم التحكم فى كمية الهواء بالزيادة أو النقصان الداخلة للمانيفولد بالتالى يتم التحكم فى سرعة السلانسية ( Idle speed ) ( R.P.M ) وحينما تتحرك إبرة ( pintle ) الصمام للخارج تزداد كمية الهواء المسحوبة للمنفولد . وتقوم وحدة ECM بضبط السلانسية بواسطة إشارة IAC .
- ومن جهة أخرى تقوم وحدة ECM بالتحكم فى سرعة السلانسية بناءا ً على إشارة الحساسات التالية ( CTS – VSS – ACP – BATTERY VOLTAGE ) .
على سبيل المثال حينما يكون المحرك بارد وهذا الوضع نتعرف عليه من خلال اشارة حساس CTS تعمل وحدة ECM تكبير مدة النبضة الفولتية الى IAC وبالتالى يفتح الصمام مسافة أكبر للسماح بدخول كمية هواء أكبر حتى يتم تسخين المحرك بسرعة Temperature warm.
- وأيضا ً عند تشغيل تكييف A/C تقوم وحدة ECM بفتح الصمام مسافة اكبر لتسمح بدخول كمية هواء عالية حتى يتغلب المحرك على حمل الكمبروسور .
• فى النهاية : حساس IAC هو الحساس المسؤل على زيادة سرعة المحرك أو نقصانها .
o بمعنى أنه المسؤل على ضبط سرعة السلانسية Idle speed .
ملحوظة :
• عندما يكون المحرك بارد تأتى إشارة من حساس CTS وبناءا ً عليها تقوم وحدة ECM على فتح IAC مسافة معينة لزيادة كمية الهواء لتسخين المحرك .
• وعند تشغيل التكييف A/C يعمل ECM على إرسال إشارة الى IAC لزيادة الفتح لزيادة سرعة المحرك لكى تتفق مع حمل الكمبروسور .
• الدائرة الكهربية للحساس : Electrical circuit
o تتكون الدائرة من أربع أطراف كل طرفين لموتور
o موتور A له طرفان . ( طرف للحركة الداخلية – طرف للحركة الخارجية )
o موتور B له طرفان أيضا ً ( طرف للحركة الداخلية – طرف للحركة الخارجية )
يتكون من (2) موتور ( A,B ) للصعود والهبوط .
• وظيفتة : Function
قبل أى شىء اود أن أشير إلى هذه الملاحظة الهامة وهى :
* عدم المحاولة فى تحريك إبرة الصمام ( Valve Pintle ) باليد أو حتى بالمحاولة فى تحريكها من مكانها وذلك يؤدى إلى تلف ( IAC ) وتلف ( Throttle body ) .
فى البداية نقول أن ( IAC ) :
يقوم بضبط سرعة السلانسية Idle speed ( سرعة اللاحمل ) فى حالة عدم الضغط على دواسة البنزين والإبرة تتحرك مسافة معينة بناءا ً على كل نبضة فولت ( volt pulse ) تأتى
إشارة من وحدة ECM وحينما تتحرك إبرة الصمام للخارج أو للداخل يتم التحكم فى كمية الهواء بالزيادة أو النقصان الداخلة للمانيفولد بالتالى يتم التحكم فى سرعة السلانسية ( Idle speed ) ( R.P.M ) وحينما تتحرك إبرة ( pintle ) الصمام للخارج تزداد كمية الهواء المسحوبة للمنفولد . وتقوم وحدة ECM بضبط السلانسية بواسطة إشارة IAC .
- ومن جهة أخرى تقوم وحدة ECM بالتحكم فى سرعة السلانسية بناءا ً على إشارة الحساسات التالية ( CTS – VSS – ACP – BATTERY VOLTAGE ) .
على سبيل المثال حينما يكون المحرك بارد وهذا الوضع نتعرف عليه من خلال اشارة حساس CTS تعمل وحدة ECM تكبير مدة النبضة الفولتية الى IAC وبالتالى يفتح الصمام مسافة أكبر للسماح بدخول كمية هواء أكبر حتى يتم تسخين المحرك بسرعة Temperature warm.
- وأيضا ً عند تشغيل تكييف A/C تقوم وحدة ECM بفتح الصمام مسافة اكبر لتسمح بدخول كمية هواء عالية حتى يتغلب المحرك على حمل الكمبروسور .
• فى النهاية : حساس IAC هو الحساس المسؤل على زيادة سرعة المحرك أو نقصانها .
o بمعنى أنه المسؤل على ضبط سرعة السلانسية Idle speed .
ملحوظة :
• عندما يكون المحرك بارد تأتى إشارة من حساس CTS وبناءا ً عليها تقوم وحدة ECM على فتح IAC مسافة معينة لزيادة كمية الهواء لتسخين المحرك .
• وعند تشغيل التكييف A/C يعمل ECM على إرسال إشارة الى IAC لزيادة الفتح لزيادة سرعة المحرك لكى تتفق مع حمل الكمبروسور .
• الدائرة الكهربية للحساس : Electrical circuit
o تتكون الدائرة من أربع أطراف كل طرفين لموتور
o موتور A له طرفان . ( طرف للحركة الداخلية – طرف للحركة الخارجية )
o موتور B له طرفان أيضا ً ( طرف للحركة الداخلية – طرف للحركة الخارجية )
[ 5 ] حساس درجة حرارة مياة التبريد :
5) Coolant temperature sensor ( CTS
• مكانه : Location
يوضع حساس CTS فى) أسفل البوبينة ( DIS ) وفى السيارة أسفل المنفولد فى وش السلندر من الخلف .• تكوينه : Construction
يتكون من ثرموستور ( thermistor ) أى مقاوم متغير من نوع
( negative temperrature cofficient ) NTC
• وظيفته : Function
يقوم بقياس درجة حرارة مياة التبريد ويرسل إشارة فولت إلى ECM لتتعرف على درجة حرارة مياة التبريد وتتم بصور متغيرة بإرتفاع وإنخفاض درجة حرارة مياة التبريد تقوم وحدة ECM بإرسال فولت قيمته ( 5 volt ) إلى حساس مرورا ً بـ ( resistor ) داخل ECM من خلال المقاومة التى تتغير بتغير درجة الحرارة يتغير الفولت المرسل إلى ECM الذى يعبر عن درجة حرارة مياة التبريد .• المحرك بارد (40 co Cold ) – مقاومة عالية ( 100.000 ohms ) فولت عالى .
• المحرك الساخن (130 co hot ) – مقاومة منخفضة ( 70 ohms ) فولت منخفض .
• ويسمى حساس ( CTS ) أيضا ً بحساس المراوح أى أنه هو الحساس المسؤل عن تشغيل المراوح بزيادة سرعة المراوح أو نقصان سرعة المراوح .
- وهذا بيان بسرعة المراوح التى تتناسب مع درجة حرارة مياة التبريد الموضحة .
Low speed at 93 co ( 199 FO )
High speed at 97 co ( 207 FO )
وتتوقف المراوح عن التشغيل حينما تصل درجة حرارة المحرك الى ( 90 CO )
وحدة ECM تقوم بتغيير سرعة المراوح بين ( 90 co to 94 co ) .
الدائرة الكهربية للحساس : Electrical circuit
- الطرف الأول : Ground متصل بوحدة ECM
- الطرف الثانى : مصدر Supply إشارة الحساس من ECM الى الحساس و إشارة الحساس الى ECM .
[ 6 ] حساس درجة حرارة الهواء ( حساس عمة الهواء )
6) Manifold Air temperature ( MAT ) sensor
• مكانه : Location
فى منتصف عمة الهواء ( الوصلة بين بوابة المانيفولد وفلتر الهواء ) .
• وظيفته : Function
يقوم بقياس درجة حرارة الهواء المسحوب للمنفولد ( intake manifold
يقوم بقياس درجة حرارة الهواء المسحوب للمنفولد ( intake manifold )( والحساس ذات النوع NTC ) .
Negative Temperature Cofficient
- وتقوم وحدة ECM بإرسال 5 volt إلى حساس MAT مرور بمقاوم ( resistor ) بداخل وحدة ECM وبتغير درجة حرارة الهواء المسحوب تتغير مقاومة الحساس بالتالى يتغير الفولت المرسل إلى ECM عبر ( resistor ) .
- هواء بارد ( cold ) فولت عالى مقاومة عالية High Resistant
- هواء ساخن ( hot ) فولت منخفض مقاومة منخفضة Low Resistant
• كلما كان الهواء بارد زادت كثافة الهواء وقلت كمية الهواء المسحوبة .
• كلما كان الهواء ساخن قلت كثافة الهواء وتزداد كمية الهواء المسحوب .
الدائرة الكهربية : Electrical circuit
- الطرف الأول أرضى ( Ground ) متصل بوحدة ECM
- الطرف الثانى مصدر إشارة الحساس من ECM الى الحساس , وعلى نفس الطرف ترسل إشارة الحساس الى وحدة ECM ولكن Refernce داخل ECM
[ 7 ] حساس حساب الضغط داخل مجمع السحب :
7) Manifold absolute pressure ( MAP ) sensor
• مكانه : Location
(فىمنتصف المنفولد ( مجمع السحب )
حساس الضغط المطلق
للمانيفولد MAP
للمانيفولد MAP
• وظيفته : Function
يقوم حساس MAP بقياس تغيرات الضغط داخل مجمع السحب ( intake manifold ) الناتجة عن ( الأحمال المتغيرة داخل مجمع السحب سرعة المحرك المتغيرة ) ويرسل هذه التغيرات فى صورة فولت متغير إلى ECM
يقوم حساس MAP بقياس تغيرات الضغط داخل مجمع السحب ( intake manifold ) الناتجة عن ( الأحمال المتغيرة داخل مجمع السحب سرعة المحرك المتغيرة ) ويرسل هذه التغيرات فى صورة فولت متغير إلى ECM .- تقوم وحدة ECM إرسال فولت 5.0 volt إلى حساس MAP ويكمل دائرته بالأرضى المتصل بوحدة ECM وبإختلاف الضغط داخل مجمع السحب Intake manifold تتغير قيمة الأشارة التى يرسلها حساس MAP إلى وحدة ECM .
وهذا بيان بقيمة الفولت التى تتناسب مع الضغط المطلق ( Vacuum ) :
- فولت منخفض ( 1 to 1.5 volt ) Closed ( البوابة مغلقة ) خلخلة عالية High Vacuum
- فولت عالى ( 4.0 to 4.8 volt ) WOT (حالة فتح البوابة فتح كامل)خلخلة منخفضة
* وتقوم وحدة ECM بقياس الضغط الباروميترى والضغط داخل المنفولد لضبط نسبة الهواء للوقود ( Air / Fuel ratio ) والتى تكون 14.7 : 1 وهذه هى النسبة المثالية .
الدائرة الكهربية : Electrical circuit
- الطرف الأول أرضى ( Ground ) متصل بوحدة ECM
- الطرف الثانى مصدرSupply إشارة الحساس من ECM
- الطرف الثالث إشارة الحساس ( Signal ) التى توضح ضغط داخل المانيفولد .
• وعند قياس إشارة الحساس توضع اطراف الأفوميتر بين ( الأرضى – Signal )
[ 8 ] نظام إعادة تمرير الغاز
Ehaust gases recirculation EGR )
• مكانه : Location
o فى كل) بجوار البوبينة ( DIS ) منتصف المنفولد ( مجمع السحب )كما هو واضح بالشكل التالى :
نظام EGR
• الوظيفة : Function1) السماح بدخول نسبة قليلة من غازات العادم التى تكون درجة حرارتها حوالى 600 co لتبريد غرفة الأحتراق وبالتالى تقليل درجة حرارة الإحتراق التى تكون درجة حرارتها حوالى 2200 co .
2) تقليل نسبة غازات أكاسيد النيتروجين ( NOX ) وذلك لأن هذا الغاز يزيد نسبة تكوينه بزيادة درجة حرارة الإحتراق .
يتم التحكم فى نسبة هذه الغازات من خلال ( خلخلة المنيفولد Manifold vacuum– الضغط الخلفى للغاز )
• تقوم وحدة ECM بإرسال إشارة الى EGR soleniod فيتكون مجال مغناطيسى فى ملف السولونيود بالتالى يعمل على جذب Lever فيفتح الممر لسريان الخلخلة أعلى الرداخ حتى ترفع رداخ EGR لأعلى ثم ساق صمام EGR لأعلى فيسمح بمرور نسبة من غازات العادم إلى مجمع السحب .
يعمل EGR على السرعات العالية حوالى ( 2000 RPM )
• الدائرة الكهربية : Electrical circuit
o الطرف الأول متصل IGN 1 (15)
o الطرف الثانى متصل بأرضى ECM
[ 9 ] حساس التصفيق :9) Knock sensor
مكانه : Location
فى البلوك ويكون قريب جدا من الأسطوانات حتى يستطيع الإحساس بالتصفيق الذى يحدث داخل الإسطوانة أثناء الإحتراق .
وظيفته : Function
يقوم بإحساس أى إشتعال يحدث داخل الأسطوانة قبل ميعاد الحريق فعندما يحدث ذلك يقوم بتوليد تيار متردد A/C يرسلها الى وحدة ECM لكى تقوم وحدة ECM على تأخير توقيت الشرارة للتقليل من التصفيق وهذا التأخير يحدث حتى 12O ـــ من درجات عمود الكرنك أى أن الإشتعال يحدث قبل أن يصل المكبس الى T.D.C بحوالى 12O . بعد ذلك إذا حدث تصفيق تسجل وحدة ECM ( DIAGNOSTIC TROUBLE CODE DTC ).
• بمعنى أن ECM تقوم بضبط زمن الإشعال Ignition timilg بناءا ً على هذه الإشارة .
يقوم بإحساس أى إشتعال يحدث داخل الأسطوانة قبل ميعاد الحريق فعندما يحدث ذلك يقوم بتوليد تيار متردد A/C يرسلها الى وحدة ECM لكى تقوم وحدة ECM على تأخير توقيت الشرارة للتقليل من التصفيق وهذا التأخير يحدث حتى 12O ـــ من درجات عمود الكرنك أى أن الإشتعال يحدث قبل أن يصل المكبس الى T.D.C بحوالى 12O . بعد ذلك إذا حدث تصفيق تسجل وحدة ECM ( DIAGNOSTIC TROUBLE CODE DTC ).
• بمعنى أن ECM تقوم بضبط زمن الإشعال Ignition timilg بناءا ً على هذه الإشارة .
[ 10 ] حساس حساب سرعة السيارة ( الكيلو متر )Vehicle speed sensor ( VSS )
مكانه : Location
• فى سيارات ذات الفتيس اليدوى ( M/T )
() أعلى الفتيس من فوق) أتوماتيك ( A/T ) فى نهاية الفتيس من الخلف ( مؤخرة الفتيس ) .
الوظيفة : Function
أولا ً : النقل اليدوى Manual transmission
• ووحدة ECM تقوم بحساب سرعة السيارة بناءا ً على زمن النبضة وهذا يعرض أيضا ً ويتم معرفته بواسطة عداد الكيلومتر Speed meter الموجود بالتبلوة Cluster
ثانيا ً : النقل الأتوماتيكى : Automatic trensmission
* يقوم حساس VSS بإرسال إشارة الكيلومتر إلى وحدة TCM ومنها إلى وحدة ECM .
• مستوى الفولت المتردد AC يزيد بزيادة سرعة السيارة , ويقل بإنخفاض سرعة السيارة
• وحدة TCM تقوم بتحويل هذا الفولت المتردد الى إشارة رقمية ( Digital signal )
وحدة TCM تستخدم إشارة حساس VSS فى :
1) تحديد زمن النقل Shifting timing .
2) تعشيق محول العزم ( TCC ) Torque converter .
3) حالة ما يكون محول العزم حر Clutch release .
4) حساب نسبة التعشيق Gear ratio
- ووحدة TCM ترسل الإشارة الرقمية Digital signal إلى وحدة ECM وفى نفس الوقت ترسل إلى عداد الكيلو متر بالتبلوة Cluster .
إشارة TCM
ECM عداد الكيلومتر ( التبلوة ) Speedometer
Transaxle control module ( TCM )
• حساس VSS يتكون من قلب ملفوف عليه ملف مغناطيسى Magnetic field وعند تحريك أو دوران الترس الذى يعشق مع الأسنان المشكلة على rotor الحساس ينتج مجال مغناطيسى متردد بالتالى ينتج فولت متردد يبين سرعة السيارة .• مستوى الفولت المتردد AC يزيد بزيادة سرعة السيارة , ويقل بإنخفاض سرعة السيارة
• وحدة TCM تقوم بتحويل هذا الفولت المتردد الى إشارة رقمية ( Digital signal )
وحدة TCM تستخدم إشارة حساس VSS فى :
1) تحديد زمن النقل Shifting timing .
2) تعشيق محول العزم ( TCC ) Torque converter .
3) حالة ما يكون محول العزم حر Clutch release .
4) حساب نسبة التعشيق Gear ratio
- ووحدة TCM ترسل الإشارة الرقمية Digital signal إلى وحدة ECM وفى نفس الوقت ترسل إلى عداد الكيلو متر بالتبلوة Cluster .
إشارة TCM
ECM عداد الكيلومتر ( التبلوة ) Speedometer
الخلاصة:عرفنا من خلال هذه المقالة أن الحساس عبارة عن جهاز إلكتروني يقوم بتحويل الإشارة الفيزيائية إلى إشارة كهربائية، وعرفنا كذلك أن الحساسات تنقسم إلى قسمين أحدهما يحتاج إلى مصدر خارجي للتغذية والآخر لا يحتاج إليه، وقمنا كذلك بتلخيص مبدأ عمل بعض أنواع الحساسات.
إلى هنا نكون قد إنتهينا من هذا المقال أعزائي المتابعين نترككم مع مواضيع آخرى قد تهمكم ، ستجدونها في الروابط التالية :