سنسور ضربه (Knock Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور ضربه (Knock Sensor) :
سنسور ضربه (Knock Sensor) یک سنسور پیزوالکتریک است که برای تشخیص پدیده "ناقرعی" یا "ضربه" (knock) در موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود. ناقرعی یک احتراق ناهنجار و انفجاری است که زمانی رخ می دهد که مخلوط سوخت و هوا در سیلندر به طور خودبه خودی (نه توسط شمع) و با سرعت بسیار بالا منفجر شود. این پدیده باعث ایجاد امواج فشاری شدید و صدایی شبیه به تق تق فلزی می شود و می تواند منجر به آسیب جدی به پیستون ها، شمع ها، و سرسیلندر شود. سنسور ضربه به واحد کنترل موتور (ECU) اجازه می دهد تا با تشخیص این پدیده، زمان جرقه زنی را به تأخیر انداخته و از وقوع ناقرعی جلوگیری کند.
این سنسور معمولا روی بلوک سیلندر یا سرسیلندر پیچ می شود. درون سنسور یک کریستال پیزوالکتریک قرار دارد. ارتعاشات موتور، به ویژه ارتعاشات با فرکانس مشخص ناشی از ناقرعی (معمولا در محدوده ۵ تا ۱۵ کیلوهرتز، بسته به طراحی موتور)، به کریستال فشار آورده و یک ولتاژ AC تولید می کند. ECU سیگنال سنسور را دریافت کرده و آنالیز می کند. با استفاده از فیلترها و الگوریتم های پردازش سیگنال، ECU می تواند ارتعاشات ناشی از ناقرعی را از ارتعاشات عادی موتور (مانند باز و بسته شدن سوپاپ ها) تشخیص دهد.
اگر ECU ناقرعی را تشخیص دهد، به تدریج زمان جرقه زنی را عقب می اندازد (یعنی جرقه دیرتر زده می شود) تا زمانی که ناقرعی متوقف شود. سپس سعی می کند زمان جرقه زنی را به حالت عادی برگرداند (بهینه برای قدرت و مصرف سوخت) تا زمانی که دوباره ناقرعی رخ دهد. این یک حلقه فیدبک دائمی است که به موتور اجازه می دهد نزدیک به حد ناقرعی (برای حداکثر بازده) اما ایمن کار کند.
خرابی سنسور ضربه می تواند منجر به کاهش قدرت موتور (زیرا ECU برای ایمنی، زمان جرقه را به طور محافظه کارانه تنظیم می کند)، افزایش مصرف سوخت، و در صورت بروز ناقرعی شدید و عدم تشخیص، آسیب به موتور شود. کد خطای مربوطه معمولا P0325 است.
\[ V_{out}(t) \propto \text{ارتعاشات موتور} \quad , \quad \text{Knock} \Leftrightarrow \text{قدرت سیگنال در } f_{knock} > \text{Threshold} \]