Датчик скорости вращения колеса

Датчики вращения колес — для чего они, как они работают и каковы признаки их отказа?

Сегодня каждый новый автомобиль должен быть оснащен системой стабилизации, которая, в свою очередь, основана, среди прочего. на информацию из системы ABS. Это стандартно для всех автомобилей уже более десятка лет, и в принципе сегодня трудно купить подержанную машину без ABS. Читая описание работы системы ABS или ESP, мы всегда узнаем о загадочных датчиках, которые рассчитывают скорость колес автомобиля. Сегодня вы узнаете, что это за датчики, как они работают, почему они выходят из строя и каковы симптомы и последствия их отказа.

Основной задачей датчиков скорости вращения колес является сбор информации о скорости движения колес для системы ABS, контролирующей тормозное усилие. Когда скорость колеса падает ниже определенного значения, АБС включается и уменьшает тормозное усилие, чтобы колеса не скользили. Система ABS связывается с другими электронными системами, такими как система контроля тяги (TC) и система стабилизации (ESP), посылая им информацию о скорости отдельных колес. Это, в свою очередь, позволяет управлять другими компонентами, чтобы предотвратить боковое или продольное скольжение автомобиля. Вот и все, что касается цели и задач датчиков.

Датчики вращения колес делятся на пассивные и активные по принципу действия. На практике различие может быть определено таким образом, что пассивным датчикам не требуется внешнее питание для генерации выходного сигнала, а активным необходимо.

Пассивные датчики скорости вращения колес

Пассивные датчики взаимодействуют с кольцом или зубчатым диском, размещенным на ступице колеса или внешнем приводном валу, и чтобы было понятно — подсчитывает количество зубьев этого диска, посылая сигнал о количестве зубьев, которые его пропускают в данную единицу времени. Его рабочий элемент — это сердечник с обмоткой и магнитом, создающий поле, достигающее упомянутой стойки. Движение зубчатого колеса и зубьев, проходящих мимо датчика, и промежутки между ними вызывают изменения в магнитном поле датчика, что приводит к индукции напряжения в датчике. Значение этого напряжения считывается управляющим компьютером, который преобразует его в требуемую информацию.

Активные датчики скорости вращения колеса

Активные датчики работают совершенно по-другому, хотя они также взаимодействуют с диском, расположенным на колесе. Здесь, однако, мы имеем дело с многополярным магнитным кольцом, на поверхности которого имеются магнитные поля. Его можно визуализировать как колесо рулетки, на котором вместо черных и красных полей с числами у нас есть полярные поля N и S. В датчике, взаимодействующем с таким кольцом, есть полупроводниковые элементы, которые распознают изменяющееся магнитное поле, создаваемое кольцо. Это создает сигнал, который читается контроллером.

Датчики, использующие эффект Холла, являются более новым и определенно более популярным решением, так же как и датчик положения коленчатого вала. Здесь для взаимодействия с датчиком используются активный датчик с магнитом и импульсный экран. Когда колесо вращается, возникает небольшое напряжение и изменение магнитного поля, и эта информация поступает на контроллер. Датчики этих типов допускают больший зазор между циферблатом и датчиком.

Почему активные датчики — лучшее решение?

Прежде всего, они посылают сигналы в том числе и при гораздо меньшей скоростью вращения колес, чем пассивные датчики, что в сегодняшних стандартах работы систем, управляющих колеей автомобиля, имеет большое значение. Пассивные датчики реагируют только с минимальной скорости 3 км / ч, а активные — практически с 0,1 км / ч. Эти системы более чувствительны и работают более точно. Датчики, работающие с эффектом Холла, являются единственными, которые могут распознать, в каком направлении вращается колесо. Их эксплуатация позволяет упростить конструкцию ступиц колес или узлов привода. Кроме того, они меньше, легче, более устойчивы к температурам и вибрациям, менее чувствительны к помехам, а расстояние между датчиком и вращающимся элементом не влияет на правильную работу.

Симптомы отказа датчиков скорости колеса

Симптом, который указывает на неисправность датчиков скорости вращения колес — загораются ABS , ESP или TC (в зависимости от названия производителя, также VSC или DSC и др.), а иногда загорается контрольный двигатель, что означает, что в блоке управления двигателем сохранена ошибка. В этой ситуации также естественно, что АБС работает со сбоями.

Первым признаком повреждения датчиков скорости колеса является индикатор АБС или другие системы противоскольжения.

Причины выхода из строя датчиков скорости вращения колеса

Для начала вам нужно знать, что сам датчик не всегда отвечает за помехи в работе системы ABS, потому что точно такие же симптомы появятся, когда один из проводов поврежден. Также при езде на запасном колесе меньшего диаметра загорается соответствующий индикатор на приборной панели. Датчик или диск часто пачкаются, особенно зимой, когда на дорогах есть соль. Датчик не будет работать должным образом, когда есть люфт подшипника колеса. Зачастую причиной неполадок являются прозаические, например, слишком низкое давление в одной из шин или изменение размера шин на одной из осей. Иногда датчики не работают должным образом, когда аккумулятор находится в плохом состоянии или поврежден предохранитель, отвечающий за системы ABS и ESP. Сильно деформированные тормозные диски будут генерировать не только вибрации, но и ошибочные сигналы для датчиков. Бывает и так, что при замене подшипника на декодирующий диск он был установлен вверх ногами.

Сами датчики чрезвычайно надежны, и чаще всего происходит внутреннее короткое замыкание или механическое повреждение датчика. Чтобы убедиться, что проблема действительно вызвана датчиком вращения колеса, после тщательного осмотра и визуальной оценки датчиков и кабелей проверьте напряжение, подаваемое на датчик и его сигналы, с помощью соответствующих устройств (осциллограф или мультиметр). Если виновником сбоя является сам датчик, остается только его заменить. При замене обратите особое внимание на провода и их прокладку и убедитесь, что они надежно закреплены.

Читайте также:  Подлокотник на икс рей своими руками

После замены запасного колеса на другое, может появиться сообщение о неисправности системы ABS

Источник: infoshiny.ru

Изучаем Wheel Speed Sensor. Что может случиться?

Антиблокировочная система, антипробуксовочная система, электронная система контроля курсовой устойчивости – именно они сделали автомобиль наиболее безопасным и управляемым. Но эти системы не могут существовать без маленького датчика скорости вращения колеса, который стоит в ступице. Всё управление этими системами основано на получении корректной информации от этих датчиков. Естественно, если информация начинает искажаться, то рассчитывать на правильную работу ABS, ESC и прочих систем – не приходится. Давайте и поговорим о том, что может вызвать неправильную работу датчиков скорости.

Сегодня производители используют два типа датчиков скорости: магнитные и датчики Холла. Последние становятся все более и более популярными. С тех пор, как в автомобилях используется шина CAN, данные с датчика скорости вращения колеса интегрируются с информацией о скорости движения автомобиля, чтобы максимально точно управлять самыми разными системами контроля за движением автомобиля. Эти датчики устанавливаются порой даже на автомобилях, не оборудованных системами ABS, а данные, получаемые с них, используются в программах управления работой двигателя и трансмиссии.

Традиционный датчик скорости вращения колеса представляет собой зубчатое колесо (датчик оборотов) с датчиком магнитных импульсов. Внутри самого датчика имеется постоянный магнит, обмотанный катушкой из медной проволоки. Проходя через зубцы датчика оборотов, магнитное поле меняется и создает сигнал переменного тока, частота и сила которого меняется в зависимости от скорости вращения колеса. Датчик имеет два провода — заземление и провод, по которому сигнал подается на блок управления. Этот тип датчика часто также называют пассивным, поскольку он не пропускает через себя напряжение. Датчики этого типа начинают работать только после того, как скорость автомобиля вырастет до 8-10 км/ч. Датчик оборотов устанавливают на ось, тормозной диск или ШРУС.

Датчики такого типа очень чувствительны. Появление зазоров, как правило, требует замены датчика. Регулировке зазора поддается лишь малая доля таких датчиков. Для измерения зазора вам потребуется набор щупов из цветного металла. Если зазор окажется выше того, что указано в спецификации, то датчик, скорее всего, придется заменить. Любые деформации, трещины и потертости на поверхности датчика также не будут способствовать получению качественного сигнала.

Замена датчика должна выполняться с особой осторожностью. Даже небольшой скол на датчике может стать причиной неправильной работы, поэтому при снятии полуоси с поворотного кулака, не следует использовать никаких металлических рычагов и молотков. Искажение сигнала датчика скорости вращения колеса происходит также и при износе ступичного подшипника. Это особенно часто случается на небольших скоростях – менее 20 км/ч. В результате происходят ложные срабатывания ABS низких скоростях, в ситуации, когда колеса автомобилей сохраняют нормальное сцепление с дорогой. При таком характере срабатываний ABS следует в первую очередь проверить износ ступичных подшипников.

Что ещё влияет на показатели датчика скорости, установленного на колесе? Естественно, любые виды загрязнений. Это и дорожная грязь, и стружка, которая образуется при проточке тормозного диска на ступице. Что касается грязи и дорожных реагентов, то они сегодня не представляют серьезной опасности для данного датчика. Дело в том, что в последние годы получила широкое распространение герметичная ступица с интегрированным в неё датчиком скорости и подшипником. Такая конструкция практически не боится соли и дорожной пыли, и все же иногда такое случается и приводит к искажению сигнала датчика на малых скоростях движения.

Металлическая стружка, образуемая при проточке диска, прилипает к магнитам датчика и является причиной ухудшения и даже полного пропадания сигнала. И все же наиболее частой причиной плохого или отсутствующего сигнала с колесного датчика скорости является коррозия или обрыв провода. Поэтому, при поступлении автомобиля, обязательно проверьте все соединения. С помощью омметра проверьте сопротивление обмотки датчика и сравните полученные данные со спецификацией на данный узел. Самый лучший способ проверки целостности цепи – проверка сопротивления после отключения разъема ведущего на модуль ABS. Это позволят проверить полностью всю цепь. При подключении омметра, немного потрясите провода.

При замене датчика, убедитесь в том, что он соответствует оригинальному изделию. В частности, количество зубцов и диаметр датчика должны в точности соответствовать оригиналу. То же самое касается и шин. Установка шин другого диаметра или размера приводит к изменению скорости вращения колеса – это приводит к изменению сигналов датчика, поэтому советуйте своим клиентам придерживаться использования шин оригинального размера.

Работоспособность датчика также можно проверить с помощью вольтметра, переключив его в диапазон измерения милливольт. Обычная ручная раскрутка колеса должна вызывать появление сигнала переменного тока, но информативность такого теста крайне невысока. Он все лишь показывает, что датчик – работает. Правильно ли он работает, вы с помощью такой диагностики, не узнаете. Гораздо более информативным будет тест датчика с помощью цифрового осциллографа. Вы подключаете прибор к терминалу датчика, либо к модулю ABS и можете наблюдать синусоиду сигнала, который он выдает. Любые разрывы и скачки в этом сигнале свидетельствуют о том, что есть проблемы в зубчатом колесе, либо в сенсоре.

Читайте также:  Установка привода трамблера таврия

Новые датчик скорости, теперь активный

С пассивными датчиками скорости мы разобрались, теперь поговорим об активных. Такие датчики выдают более точные данные, особенно на малых скоростях. Кроме того, они могут отличать движение вперед, назад, и полную остановку автомобиля. Работа таких датчиков основана на эффекте Холла. Как правило, эти датчики оборудованы тремя проводами: земля, напряжение, сигнал. Иногда встречаются активные датчики с двумя проводами, без заземления. Внутри датчика размещен твердотельный модуль, который обрабатывает сигнал перед отправкой на контроллер управления.

Диагностика датчиков скорости

По большому счету, датчик скорости вращения колес – очень простое устройство. Однако, диагностика этого прибора может вызывать немалое количество проблем. Поскольку они являются важнейшей составной частью ABS и TCS и многолетние наблюдения диагностов за их работой показали, что неправильная работа этого датчика может выдавать самые разные коды ошибок, более того, может приводить к проблемам в работе автомобиля, без появления каких-либо ошибок и кодов в системе самодиагностики. Наиболее распространенная проблема – срабатывание системы ABS на скорости от 20 до 50 километров в час, при отсутствии гололеда и скольжения колес, и без записывания ошибки в блок управления ABS. Дело в том, что, как уже было сказано выше, сигнал переменного тока, который генерируется датчиком в процессе движения, пропорционален скорости движения автомобиля. На небольших скоростях это очень слабый сигнал, и помехи этого сигнала могут быть очень кратковременными – менее 1 секунды. Этого вполне достаточно, чтобы нарушить работу ABS, но мало для того, чтобы ошибка была записана в контроллере. Для записи кода ошибки нужно, чтобы сигнал прервался на 1-2 секунды. Тем не менее, регулярно повторяющийся сбой датчика – это очень серьезная проблема, на которую не следует закрывать глаза. На некоторых моделях автомобилей, это приводит не только к ложному срабатыванию ABS, но и к кратковременным провалам педали тормоза до пола.

Для диагностирования датчиков скорости, потребуется осциллограф с достаточно высоким разрешением. Кроме того, наиболее точную информацию о работе датчиков скорости вам может дать только дорожный тест. Диагностирование автомобиля с вывешенными колесами не может в точности воссоздать проблему, поскольку подвеска автомобиля на подъемнике не нагружена, а привода и ступичные подшипники работают с максимальной плавностью. Чтобы найти истинного виновника следует в первую очередь воссоздать проблему.

Очень часто специалисты интересуются тем, какие показатели амплитуды, частоты и напряжения переменного тока должен выдавать исправный датчик? К сожалению однозначного ответа на этот вопрос нет. Самое лучшее, то можно сделать в процессе измерений – это посмотреть на данные с точки зрения блока управления. Согласитесь, что данные с обоих передних колес при одинаковых условиях измерений должны быть одинаковыми, или очень близкими. Измерения с задних колес также должны выдавать очень близкие результаты. А вот измерение задних и передних датчиков может давать разные результаты. Соответственно, ваша задача в процессе измерений характеристик сигнала, который дает датчик – сравнить его со вторым датчиком на этой же оси. Если вам удастся найти заметные отклонения сигнала, то можно утверждать, что один из датчиков работает неверно.

В некоторых случаях, после замены неисправного датчика, проблема остается. Некоторые специалисты тут же начинают искать причину в другом месте. На самом же деле, она может сохраняться из-за износа в ступице, подшипнике ступицы, проводке и т. д. Обязательно проверьте все сопутствующие детали. И не забывайте проверить сам датчик перед установкой.

Источник: automediapro.ru

Датчик АБС: основа активных систем безопасности автомобиля

Антиблокировочная система (АБС) отслеживает параметры движения транспортного средства по показаниям датчиков, установленных на одном или нескольких колесах. О том, что такое датчик АБС и зачем он нужен, каких типов он бывает, как устроен и на каких принципах основана его работа — узнайте из статьи.

Что такое датчик АБС

Датчик АБС (также датчик скорости автомобильный, ДСА) — бесконтактный датчик скорости вращения (или частоты вращения) колеса транспортных средств, оснащенных различными электронными системами активной безопасности и вспомогательными системами управления. Датчики скорости являются основными измерительными элементами, обеспечивающими работу антиблокировочной системы (АБС), системы курсовой устойчивости (ESC) и антипробуксовочной системы. Также показания датчиков используются в некоторых системах управления автоматической трансмиссией, измерения давления воздуха в шинах, адаптивного освещения и других.

Датчиками скорости оснащаются все современные автомобили и многие другие колесные транспортные средства. На легковых автомобилях датчики устанавливаются на каждом колесе, на коммерческих и грузовых автомобилях датчики могут устанавливаться как на все колеса, так и в дифференциалах ведущих мостов (по одному на ось). Таким образом, антиблокировочные системы могут отслеживать состояние всех колес или колес ведущих мостов, и на основе этой информации вносить изменения в работу тормозной системы.

Типы датчиков АБС

Все существующие ДСА делятся на две больших группы:

• Пассивные — индуктивные;
• Активные — магниторезистивные и на основе датчиков Холла.

Пассивные датчики не требуют внешнего питания и имеют простейшую конструкцию, однако обладают невысокой точностью и рядом недостатков, поэтому сегодня находят незначительное применение. Активные датчики АБС для работы нуждаются в электропитании, несколько сложнее по конструкции и дороже, однако обеспечивают наиболее точные показания и надежны в работе. Поэтому сегодня на большинство легковых автомобилей устанавливаются именно активные датчики.

ДСА всех типов имеют два исполнения:

• Прямые (торцевые);
• Угловые.

Прямые датчики имеют вид цилиндра или стержня, в одном торце которого устанавливается чувствительный элемент, на другом — разъем или провод с разъемом. Угловые датчики оснащаются угловым разъемом или проводом с разъемом, также они имеют пластиковый или металлический кронштейн с отверстием для болта.

Читайте также:  Что такое дроссель в автомобиле, дросс

Конструкция и работа индуктивных датчиков АБС

Это наиболее простой по конструкции и работе датчик скорости. Его основу составляет катушка индуктивности, намотанная тонким медным проводом, внутри которой размещен достаточно мощный постоянный магнит и железный магнитный сердечник. Торец катушки с магнитным сердечником располагается напротив металлического зубчатого колеса (импульсного ротора), жестко установленного на ступице колеса. Зубцы ротора имеют прямоугольный профиль, расстояние между зубцами равны или несколько больше их ширины.

Работа данного датчика основана на явлении электромагнитной индукции. В покое в катушке датчика нет тока, так как ее окружает постоянное магнитное поле — на выходе датчика нет сигнала. Во время движения автомобиля вблизи магнитного сердечника датчика проходят зубцы импульсного ротора, что приводит к изменению проходящего через катушку магнитного поля. В результате магнитное поле становится переменным, что согласно закону электромагнитной индукции порождает в катушке переменный ток. Этот ток изменяется по закону синуса, причем частота изменения тока зависит от скорости вращения ротора, то есть — от скорости движения автомобиля.

Индуктивные датчики скорости имеют существенные недостатки — они начинают работать только при преодолении определенной скорости и формируют слабый сигнал. Это делает невозможной работу АБС и других систем на малых скоростях и часто приводит к ошибкам. Поэтому пассивные ДСА индуктивного типа сегодня уступают место более совершенным активным.

Конструкция и работа датчиков скорости на основе элемента Холла

Датчики на основе элементов Холла наиболее распространены вследствие своей простоты и надежности работы. Они основаны на эффекте Холла — возникновении поперечной разности потенциала в плоском проводнике, помещенном в магнитное поле. Таким проводником выступает квадратная металлическая пластина, помещенная в микросхему (интегральную схему Холла), в которой также находится оценивающая электронная схема, формирующая цифровой сигнал. Данная микросхема устанавливается в датчик скорости.

Конструктивно ДСА с элементом Холла прост: его основу составляет микросхема, за которой располагается постоянный магнит, а вокруг может располагаться металлическая пластина-магнитопровод. Все это помещено в корпус, в задней части которого расположен электрический разъем или проводник с разъемом. Датчик располагается напротив импульсного ротора, который может выполняться либо в виде металлического зубчатого колеса, либо кольца с намагниченными участками, импульсный ротор жестко монтируется на ступице колеса.

Принцип работы датчика Холла следующий. Интегральная схема Холла постоянно формирует цифровой сигнал в виде прямоугольных импульсов той или иной частоты. В покое этот сигнал имеет минимальную частоту или вовсе отсутствует. При начале движения автомобиля мимо датчика проходят намагниченные участки или зубцы ротора, что влечет за собой изменение тока в датчике — это изменение отслеживается оценивающей схемой, которая формирует выходной сигнал. Частота импульсного сигнала зависит от скорости вращения колеса, что и используется антиблокировочной системой.

ДСА данного типа лишены недостатков индуктивных датчиков, они позволяют измерять скорость вращения колес буквально с первых сантиметров движения автомобиля, точны и надежны в работе.

Конструкция и работа анизотропных магниторезистивных датчиков скорости

Магниторезистивные датчики скорости основаны на анизотропном магниторезистивном эффекте — изменении электрического сопротивления ферромагнитных материалов при изменении их ориентации относительно постоянного магнитного поля.

В качестве чувствительного элемента датчика выступает «слоеный пирог» из двух или четырех тонких пермаллоевых пластин (специальный железоникелевый сплав), на которые наносятся металлические проводники, определенным образом распределяющие силовые линии магнитного поля. Пластины и проводники помещены в интегральную схему, в которой также находится оценивающая схема для формирования выходного сигнала. Данная микросхема устанавливается в датчик, располагающийся напротив импульсного ротора — пластикового кольца с намагниченными участками. Кольцо жестко устанавливается на ступице колеса.

Работа AMR-датчиков сводится к следующему. В покое сопротивление ферромагнитных пластин датчика остается неизменным, поэтому формирующийся интегральной схемой выходной сигнал также не изменяется или вовсе отсутствует. Во время движения автомобиля мимо чувствительного элемента датчика проходят намагниченные участки импульсного кольца, что приводит к некоторому изменению направления силовых линий магнитного поля. Это вызывает изменение сопротивления пермаллоевых пластин, что отслеживается оценивающей схемой — в результате на выходе датчика формируется импульсный цифровой сигнал, частота которого пропорциональна скорости движения автомобиля.

Следует заметить, что магниторезистивные датчики позволяют отслеживать не только скорость вращения колес, но также направление их вращения и момент остановки. Это возможно благодаря наличию импульсного ротора с намагниченными участками: датчик отслеживает не просто изменение направления магнитного поля, но и очередность прохождения магнитных полюсов мимо чувствительного элемента.

ДСА данного типа являются наиболее надежными, они обеспечивают высокую точность измерения скорости вращения колес и эффективную работу активных систем безопасности автомобиля.

Общий принцип работы датчиков скорости в составе АБС и других систем

Антиблокировочные системы, независимо от установленных в них датчиков, имеют одинаковый принцип работы. Блок управления АБС отслеживает сигнал, поступающий от датчиков скорости, и сравнивает его с заранее рассчитанными показателями скорости и ускорения транспортного средства (эти показатели индивидуальны для каждого автомобиля). Если сигнал с датчика и записанные в блоке управления параметры совпадают — система бездействует. Если же сигнал от одного или нескольких датчиков отклоняется от расчетных параметров (то есть, происходит блокировка колес), то система включается в работу тормозной системы, предотвращая негативные последствия блокировки колес.

Подробнее о работе антиблокировочной и иных активных систем безопасности автомобиля можно узнать в других статьях на сайте.

Источник: www.autoopt.ru