自動車技術における回転速度センサーの基礎知識

自動車技術において、回転速度を監視するセンサーを理解することは非常に重要です。これらのセンサーは、エンジン管理から安定性制御まで、さまざまな車両機能に必要なデータを提供します。ここでは、パッシブセンサーとアクティブセンサーの基本、動作原理、および生成する信号について解説します。

アナログ信号とデジタル信号の違い

まず、アナログ信号とデジタル信号の違いを理解することが重要です。アナログ信号は、時間とともに電圧が連続的に変化します。例えば、交流（AC）のサイン波のように、電圧が滑らかに正負の値を交互に変化します。この連続的な変動は、オシロスコープやアナログボルテメーターで確認できます。

対照的に、デジタル信号には2つの状態しかありません：オン（100%電圧）またはオフ（0%電圧）。コンピュータはこれらをバイナリ値（1と0）として解釈し、デジタル言語の基礎となります。

パッシブ速度センサーの動作原理

パッシブ速度センサーは、ワイヤーのコイルと磁石を使用して電気信号を生成します。これらのセンサーは、通常「トリガーウィール」や「リダクター」と呼ばれる歯車と組み合わせて使用されます。歯車が回転すると、その歯がセンサーによって作られた磁場を通過します。

歯が磁場を通過する際に、磁場に変動が生じます。この変動がセンサーのワイヤー巻線に電圧を誘導し、交流（AC）信号を生成します。具体的には、歯が磁場に入ると正の電圧が生じ、出ると負の電圧が生じます。これにより、歯ごとに1つの正のパルスと1つの負のパルスを持つACサイン波が生成されます。

トリガーウィールの回転が速くなると、これらの変動の周波数が増加し、信号の周波数と電圧出力が高くなります。たとえば、ウィールの回転速度が2倍になると、サイン波の周波数も2倍になります。これは、遅い回転と高速回転の波形を比較することで確認できます。

トリガー歯とセンサーとの間の距離—つまりエアギャップ—が信号に影響を与えます。エアギャップが大きいと信号強度が減少し、コンピュータがデータを正しく解釈できなくなる可能性があります。一部のセンサーには調整可能なエアギャップがあり、正確な読み取りのために正確に設定する必要があります。

ホール効果センサーの動作原理

一方、ホール効果センサーはデジタル信号を生成します。これらのセンサーは、電圧源と電流制限抵抗を使用します。センサー内のトランジスタが電子スイッチとして機能し、磁場によって制御されます。

これらのセンサーでは、トリガーウィールにシャッターブレードがあり、磁場がトランジスタに与える影響を制御します。磁場が存在すると、トランジスタは電流の流れを許可し、測定電圧をゼロにします。磁場が遮断されると、トランジスタが開き、電流の流れが止まり、電圧が最大値に急上昇します。これにより、100%オンまたはオフの明確なデジタル信号が得られます。

デジタル信号の周波数はトリガーウィールの速度と直接的に関連しています。パッシブセンサーとは異なり、ホール効果センサーは電圧強度を変化させるのではなく、一貫した高または低の信号を生成します。一部のホール効果センサーは、シャッターブレードの代わりに回転する歯付きや磁気トリガーウィールを使用して信号を生成します。

油圧回路の例

デジタル信号の挙動をさらに説明するために、油圧回路を考えてみましょう。このセットアップでは、ポンプが一定の圧力を維持し、ソレノイドバルブが流体の流れを制御します。バルブが閉じているとき、圧力は最大（100%）で、バルブが開くと圧力はゼロに落ちます。この変化は、ホール効果センサーが生成するデジタル高低電圧値と類似しています。

結論として、パッシブセンサーとホール効果センサーの両方が自動車システムにおいて重要な役割を果たし、エンジン制御や車両ダイナミクスに必要なデータを提供します。それぞれの動作を理解することで、問題の診断や最適な性能の確保が可能になります。

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