Антиблокиращата спирачна система (ABS) следи параметрите на движение на автомобила според показанията на сензори, монтирани на едно или повече колела.Научете какво е ABS сензор и защо е необходим, какви видове е, как работи и на какви принципи се основава работата му - разберете от статията.
Какво е ABS сензор
ABS сензор (също автомобилен сензор за скорост, DSA) е безконтактен сензор за скоростта на въртене (или скоростта) на колелото на превозни средства, оборудвани с различни електронни системи за активна безопасност и спомагателни системи за управление.Сензорите за скорост са основните измервателни елементи, които осигуряват работата на антиблокиращата спирачна система (ABS), системата за контрол на стабилността (ESC) и контрола на сцеплението.Също така показанията на сензорите се използват в някои системи за управление на автоматични трансмисии, измерване на налягането в гумите, адаптивно осветление и други.
Всички съвременни автомобили и много други колесни превозни средства са оборудвани със сензори за скорост.При леките автомобили сензорите се монтират на всяко колело, при товарните автомобили и камионите сензорите могат да се монтират както на всички колела, така и в диференциалите на задвижващия мост (по един на ос).По този начин антиблокиращите спирачни системи могат да следят състоянието на всички колела или колелата на задвижващите оси и въз основа на тази информация да правят промени в работата на спирачната система.
Видове ABS сензори
Всички съществуващи DSA са разделени на две големи групи:
• Пасивно – индуктивен;
• Активен — магниторезистивен и базиран на сензори на Хол.
Пасивните сензори не изискват външно захранване и имат най-прост дизайн, но имат ниска точност и редица недостатъци, така че днес те са малко полезни.Активните ABS сензори се нуждаят от захранване, за да работят, те са малко по-сложни по дизайн и по-скъпи, но осигуряват най-точните показания и са надеждни при работа.Ето защо днес активните сензори са инсталирани на повечето автомобили.
Всички видове DSA имат две версии:
• Прав (край);
•Ъгъл.
Директните сензори имат формата на цилиндър или прът, в единия край на който е монтиран чувствителен елемент, в другия - конектор или проводник с конектор.Ъгловите сензори са оборудвани с ъглов конектор или проводник с конектор, а също така имат пластмасова или метална скоба с отвор за болт.
Устройство и работа на ABS индуктивни сензори
Това е най-простият сензор за скорост в дизайна и работата.Тя се основава на индуктор, навит с тънка медна жица, вътре в която има доста мощен постоянен магнит и желязна магнитна сърцевина.Краят на бобината с магнитна сърцевина е разположен срещу металното зъбно колело (импулсен ротор), твърдо монтирано върху главината на колелото.Зъбците на ротора са с правоъгълен профил, разстоянието между зъбите е равно или малко по-голямо от тяхната ширина.
Работата на този сензор се основава на явлението електромагнитна индукция.В покой няма ток в бобината на сензора, тъй като е заобиколен от постоянно магнитно поле - няма сигнал на изхода на сензора.Докато колата се движи, зъбите на импулсния ротор преминават близо до магнитната сърцевина на сензора, което води до промяна в магнитното поле, преминаващо през намотката.В резултат на това магнитното поле става променливо, което, съгласно закона за електромагнитната индукция, генерира променлив ток в намотката.Този ток варира според закона на синуса, а честотата на промяна на тока зависи от скоростта на въртене на ротора, тоест от скоростта на автомобила.
Индуктивните сензори за скорост имат съществени недостатъци - те започват да работят само при преодоляване на определена скорост и формират слаб сигнал.Това прави невъзможно работата на ABS и други системи при ниски обороти и често води до грешки.Следователно пасивните DSA от индуктивен тип днес отстъпват място на по-напреднали активни.
Проектиране и работа на сензори за скорост, базирани на елемента на Хол
Сензорите, базирани на елементи на Хол, са най-често срещаните поради тяхната простота и надеждност.Те се основават на ефекта на Хол - възникване на напречна потенциална разлика в плосък проводник, поставен в магнитно поле.Такъв проводник е квадратна метална пластина, поставена в микросхема (интегрална схема на Хол), която също съдържа оценяваща електронна схема, която генерира цифров сигнал.Този чип е инсталиран в сензора за скорост.
Структурно, DSA с елемент на Хол е прост: той се основава на микросхема, зад която има постоянен магнит, а наоколо може да бъде разположена метална пластина-магнитна сърцевина.Всичко това е поставено в кутия, в задната част на която има електрически конектор или проводник с конектор.Сензорът е разположен срещу импулсния ротор, който може да бъде направен под формата на метално зъбно колело или пръстен с магнетизирани секции, импулсният ротор е твърдо монтиран върху главината на колелото.
Принципът на действие на сензора на Хол е следният.Интегралната схема на Хол непрекъснато генерира цифров сигнал под формата на квадратни импулси с определена честота.В покой този сигнал има минимална честота или напълно отсъства.В началото на движението на автомобила магнитизирани секции или зъби на ротора преминават през сензора, което води до промяна на тока в сензора - тази промяна се следи от веригата за оценка, която генерира изходния сигнал.Честотата на импулсния сигнал зависи от скоростта на въртене на колелото, която се използва от антиблокиращата спирачна система.
DSA от този тип е лишен от недостатъците на индуктивните сензори, те ви позволяват да измервате скоростта на въртене на колелата буквално от първите сантиметри от движението на автомобила, са точни и надеждни при работа.
Проектиране и работа на анизотропни магниторезистивни сензори за скорост
Магниторезистивните сензори за скорост се основават на анизотропния магниторезистивен ефект, който представлява промяна в електрическото съпротивление на феромагнитни материали, когато тяхната ориентация се промени спрямо постоянно магнитно поле.
Чувствителният елемент на сензора е "пластова торта" от две или четири тънки пластини от пермалой (специална желязо-никелова сплав), върху които са нанесени метални проводници, разпределящи по определен начин линиите на магнитното поле.Плочите и проводниците са поставени в интегрална схема, която също така съдържа веригата за оценка за формиране на изходния сигнал.Този чип е инсталиран в сензор, разположен срещу импулсния ротор - пластмасов пръстен с магнетизирани секции.Пръстенът е здраво монтиран върху главината на колелото.
Работата на AMR сензорите се свежда до следното.В покой съпротивлението на феромагнитните плочи на сензора остава непроменено, така че изходният сигнал, генериран от интегралната схема, също не се променя или напълно отсъства.Докато автомобилът се движи, магнетизираните участъци от импулсния пръстен преминават през чувствителния елемент на сензора, което води до известна промяна в посоката на линиите на магнитното поле.Това предизвиква промяна в съпротивлението на пермалоевите пластини, което се следи от схемата за оценка - в резултат на това на изхода на сензора се генерира импулсен цифров сигнал, чиято честота е пропорционална на скоростта на автомобила.
Трябва да се отбележи, че магниторезистивните сензори ви позволяват да проследявате не само скоростта на въртене на колелата, но и посоката на тяхното въртене и момента на спиране.Това е възможно благодарение на наличието на импулсен ротор с магнетизирани секции: сензорът следи не само промяната в посоката на магнитното поле, но и последователността на преминаване на магнитните полюси покрай чувствителния елемент.
DSA от този тип са най-надеждни, те осигуряват висока точност при измерване на скоростта на въртене на колелата и ефективната работа на активните системи за безопасност на автомобила.
Общият принцип на работа на сензорите за скорост като част от ABS и други системи
Антиблокиращите спирачни системи, независимо от сензорите, инсталирани в тях, имат един и същ принцип на работа.Блокът за управление на ABS следи сигнала, идващ от сензорите за скорост, и го сравнява с предварително изчислени показатели за скоростта и ускорението на автомобила (тези показатели са индивидуални за всеки автомобил).Ако сигналът от сензора и параметрите, записани в контролния блок, съвпадат, системата е неактивна.Ако сигналът от един или повече сензори се отклонява от проектните параметри (т.е. колелата са блокирани), тогава системата се включва в спирачната система, предотвратявайки негативните последици от блокирането на колелата.
Повече информация за работата на антиблокиращата спирачна система и други активни системи за безопасност на автомобила можете да намерите в други статии на сайта.
Време на публикуване: 24 август 2023 г