Trang chủ Nguyên lý cơ bản Cảm biến CKP trên xe ga sử dụng đề từ

[Phần 1] Cảm biến CKP trên xe ga sử dụng đề từ

177
0

CKP – Crankshaft Position – Cảm biến vị trí trục cơ được thiết kế theo nhiều phương án khác nhau. Tuy nhiên trên một số mẫu xe cảm biến này được thiết kế khá thú vị nhằm tận dụng từ trường để biến vô lăng điện thành một motor đề khiến việc khởi động trở lên “êm ái” hơn.

 “Mơ hồ” về động cơ điện

Chắc hẳn từ hồi nhỏ bạn đã rất thích thú với việc các thỏi nam châm đẩy và hút nhau. Thậm chí hồi mẫu giáo, mình đã ham đến mức độ đập tan cái ô-tô đồ chơi của thằng bạn ra chỉ để lấy nam châm, để rồi sau đó mẹ nó đến và xử mình, ahuhu. Nhưng từ đó mới biết được là các cực cùng tên của nam châm sẽ đẩy nhau, khác tên sẽ hút nhau. Tức là cực Nam sẽ đẩy cực Nam, cực Bắc sẽ đẩy cực Bắc, còn cực Nam và Bắc sẽ hút nhau.

Hình 1 – Các cực đẩy-hút nhau

Giả sử, chúng ta có một thanh nam châm cố định, bên ngoài là một khối nam châm có thể di chuyển. Khi bỏ tay ra ta sẽ thấy khối nam châm xoay đúng không? Đúng rồi còn gì nữa! Vì lúc này các cực sẽ đẩy và hút nhau và tạo ra chuyển động. Trong trường hợp này, ta gọi thanh nam châm là stator (vật cố định) và khối nam châm là rotor (vật xoay). Đó chính là cơ sở của việc xây dựng động cơ điện.

Hình 2 – Chia nhỏ các cực của nam châm để chuyển động “mượt mà” hơn

Cơ sở là vậy, nhưng nếu động cơ chỉ như thế thì sẽ không thể xoay được. Điểm then chốt của vấn đề sẽ nằm ở việc phải làm sao để cực của stator kia thay đổi Nam thành Bắc, Bắc thành Nam để tiếp tục đẩy và hút rotor 360o. Ta sẽ cần chia nhỏ rotor và stator thành các phần nhỏ phù hợp với kích thước của động cơ để chuyển động của động cơ là mượt mà nhất.

Nam châm điện

Quay trở lại với hình 2, nếu các cực của nam châm trong stator không thay đổi thì động cơ sẽ không thể quay được mà sẽ bị hút chặt ở một vị trí nào đó. Vậy thì làm thế nào để các cực từ trường có thể thay đổi? Bắc thành Nam, Nam thành Bắc, hoặc tắt đi nếu cần? Giải pháp chính là sử dụng nam châm điện.

Hình 3 – Nam châm điện sinh ra từ trường khi được cấp điện

Nam châm điện đơn giản là một dạng nam châm sẽ sinh ra lực từ hoặc thay đổi được cực Nam-Bắc khi ta cấp điện vào cuộn dây (có thể đổi chiều dòng điện vào cuộn dây). Bạn đã có thể thấy ứng dụng của nam châm trong rơ-le, kim phun, bơm xăng…

OK! Ta đã có nam châm điện. Nhưng làm thế nào để biết khi nào thì cấp, khi nào thì đổi chiều dòng điện vào các cuộn dây trong stator để có lực từ trường một cách hợp lý? Phải thay đổi đúng thời điểm thì động cơ mới quay được chứ? Hãy yên tâm đi, có một loại cảm biến sẽ giúp ta làm việc đó. Cảm biến Hall ↓

Hiệu ứng Hall

Hình 4 – Hiệu ứng Hall (Ảnh: Internet)

Hiệu ứng Hall được tìm ra bởi Edwin Herbert Hall năm 1879. Nó là một hiện tượng khi tác động từ trường vuông góc lên một bản bằng kim loại đang có dòng điện chạy qua, lúc này các hạt mang điện trong bản kim lại bị lệch về một phía và tạo ra hiệu điện thể giữa mặt đối diện của bản kim loại đó.

Hình 5 – Cảm biến Hall trên một bảng mạch của động cơ điện

Cảm biến Hall sẽ được lắp vào vùng có từ trường để khi có từ trường quét qua nó sẽ tạo ra một điện áp tương ứng với cường độ từ trường đó. Cụ thể trên các đời xe sử dụng phương pháp “đề từ” thì cảm biến Hall được lắp trong cuộn dây, phần từ trường chính là vô lăng điện của xe.

Hình 6 – Các cực cảm biến CKP trên xe Honda

Khi có từ trường quét qua, cảm biến Hall sẽ tạo ra một điện áp rất nhỏ, và điện áp này sẽ được khuếch đại lên để tạo tín hiệu rõ ràng hơn. Khi cảm biến Hall tạo ra điện áp ta sẽ gọi nó là ON hay 1, khi không có điện áp ta gọi là OFF hay 0. Chính vì vậy mà khi nhìn trong sách bảo trì chúng ta sẽ thấy các biểu đồ dạng “sóng vuông”, biểu đồ đó thể hiện các thời điểm mà cảm biến có điện áp hay không.

Trong cảm biến CKP dạng Hall có các cực là U, V và W sẽ phụ trách công việc làm quay vô lăng điện hay hiểu theo cách khác là giúp cuộn dây và vô lăng điện biến thành một motor điện không chổi than, trong khi đó P sẽ có nhiệm vụ xác định điểm chết trên của piston. Và cách thức chúng hoạt động như thế nào chúng ta sẽ xem tiếp ở phần 2 của bài viết này.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây