تلعب مستشعرات درجة الحرارة ذات معامل درجة الحرارة السالب (NTC) دورًا محوريًا في أنظمة التوجيه المعزز للسيارات، لا سيما لمراقبة درجة الحرارة وضمان سلامة النظام. فيما يلي تحليل مفصل لوظائفها ومبادئ عملها:
I. وظائف الثرمستورات NTC
- الحماية من الحرارة الزائدة
- مراقبة درجة حرارة المحرك:في أنظمة التوجيه الكهربائي (EPS)، قد يؤدي تشغيل المحرك لفترات طويلة إلى ارتفاع درجة حرارته بسبب الحمل الزائد أو العوامل البيئية. يراقب مستشعر NTC درجة حرارة المحرك فورًا. إذا تجاوزت درجة الحرارة الحد الآمن، يحد النظام من الطاقة الصادرة أو يُفعّل إجراءات وقائية لمنع تلف المحرك.
- مراقبة درجة حرارة السوائل الهيدروليكية:في أنظمة التوجيه الكهروهيدروليكي المعزز (EHPS)، تُخفِّض درجة حرارة سائل الهيدروليك المرتفعة اللزوجة، مما يُضعف مساعدة التوجيه. يضمن مستشعر NTC بقاء السائل ضمن نطاق التشغيل، مما يمنع تلف مانع التسرب أو تسربه.
- تحسين أداء النظام
- تعويض درجات الحرارة المنخفضة:في درجات الحرارة المنخفضة، قد تُقلل لزوجة سائل الهيدروليك المتزايدة من مساعدة التوجيه. يوفر مستشعر NTC بيانات درجة الحرارة، مما يُمكّن النظام من ضبط خصائص المساعدة (مثل زيادة تيار المحرك أو ضبط فتحات صمامات الهيدروليك) لضمان توجيه ثابت.
- التحكم الديناميكي:تعمل بيانات درجة الحرارة في الوقت الفعلي على تحسين خوارزميات التحكم لتعزيز كفاءة الطاقة وسرعة الاستجابة.
- تشخيص الأعطال والتكرار الأمني
- يكتشف أخطاء المستشعر (على سبيل المثال، الدوائر المفتوحة/القصيرة)، ويطلق رموز الخطأ، وينشط أوضاع الأمان للحفاظ على وظائف التوجيه الأساسية.
II. مبدأ عمل الثرمستورات NTC
- العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة
تنخفض مقاومة الثرمستور NTC بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة، وفقًا للصيغة:
RT=R0⋅eB(T1-T01)
أينRT= المقاومة عند درجة الحرارةT،R0 = المقاومة الاسمية عند درجة الحرارة المرجعيةT0 (على سبيل المثال، 25 درجة مئوية)، وB= ثابت المادة.
- تحويل ومعالجة الإشارات
- دائرة مقسم الجهد:يُدمج مُركِّز التحكم في الجهد (NTC) في دائرة مُقسِّم جهد ذات مقاومة ثابتة. تُغيِّر تغيرات المقاومة الناتجة عن درجة الحرارة الجهد عند عقدة المُقسِّم.
- تحويل وحساب الإعلان:تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بتحويل إشارة الجهد إلى درجة حرارة باستخدام جداول البحث أو معادلة Steinhart-Hart:
T1=A+Bإن(R)+C(لن(R))3
- تنشيط العتبة:تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بتفعيل إجراءات الحماية (على سبيل المثال، خفض الطاقة) استنادًا إلى عتبات محددة مسبقًا (على سبيل المثال، 120 درجة مئوية للمحركات، و80 درجة مئوية للسائل الهيدروليكي).
- القدرة على التكيف البيئي
- التعبئة والتغليف القوية:تستخدم مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية والزيت والاهتزازات (على سبيل المثال، راتنجات الإيبوكسي أو الفولاذ المقاوم للصدأ) للبيئات القاسية للسيارات.
- تصفية الضوضاء:تشتمل دوائر معالجة الإشارة على مرشحات للقضاء على التداخل الكهرومغناطيسي.
ثالثًا: التطبيقات النموذجية
- مراقبة درجة حرارة لفات محرك EPS
- مُدمج في أجزاء المحرك الثابتة للكشف مباشرة عن درجة حرارة اللف، مما يمنع فشل العزل.
- مراقبة درجة حرارة دائرة السوائل الهيدروليكية
- يتم تثبيته في مسارات دوران السوائل لتوجيه تعديلات صمام التحكم.
- مراقبة تبديد الحرارة في وحدة التحكم الإلكترونية
- يقوم بمراقبة درجة الحرارة الداخلية لوحدة التحكم الإلكترونية لمنع تدهور المكونات الإلكترونية.
رابعًا: التحديات التقنية والحلول
- تعويض عدم الخطية:تعمل المعايرة عالية الدقة أو الخطية القطعية على تحسين دقة حساب درجة الحرارة.
- تحسين وقت الاستجابة:تقلل وحدات NTC ذات الشكل الصغير من زمن الاستجابة الحرارية (على سبيل المثال، <10 ثوانٍ).
- الاستقرار على المدى الطويل:تضمن NTCs من الدرجة المخصصة للسيارات (على سبيل المثال، المعتمدة من AEC-Q200) الموثوقية عبر درجات حرارة واسعة (من -40 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية).
ملخص
تُمكّن مُقاومات الحرارة NTC في أنظمة توجيه الطاقة للسيارات من مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي للحماية من ارتفاع درجة الحرارة، وتحسين الأداء، وتشخيص الأعطال. يعتمد مبدأها الأساسي على تغيرات المقاومة المرتبطة بدرجة الحرارة، بالإضافة إلى تصميم الدوائر وخوارزميات التحكم، لضمان تشغيل آمن وفعال. مع تطور القيادة الذاتية، ستدعم بيانات درجة الحرارة الصيانة التنبؤية والتكامل المتقدم للنظام.
وقت النشر: ٢١ مارس ٢٠٢٥