يقوم نظام الفرامل المانعة للانغلاق (ABS) بمراقبة معلمات حركة السيارة وفقًا لقراءات أجهزة الاستشعار المثبتة على عجلة واحدة أو أكثر.تعرف على ما هو مستشعر ABS وسبب الحاجة إليه وأنواعه وكيف يعمل وعلى أي مبادئ يعتمد عمله - اكتشف ذلك من المقالة.
ما هو حساس ABS
مستشعر ABS (أيضًا مستشعر سرعة السيارة، DSA) هو مستشعر عدم الاتصال لسرعة دوران (أو سرعة) عجلة المركبات المجهزة بأنظمة السلامة الإلكترونية النشطة المختلفة وأنظمة التحكم المساعدة.تعد مستشعرات السرعة هي عناصر القياس الرئيسية التي تضمن تشغيل نظام الفرامل المانعة للانغلاق (ABS) ونظام التحكم في الثبات (ESC) والتحكم في الجر.كما يتم استخدام قراءات أجهزة الاستشعار في بعض أنظمة التحكم في ناقل الحركة الأوتوماتيكي وقياسات ضغط الإطارات والإضاءة التكيفية وغيرها.
جميع السيارات الحديثة والعديد من المركبات ذات العجلات الأخرى مجهزة بأجهزة استشعار للسرعة.في سيارات الركاب، يتم تثبيت أجهزة الاستشعار على كل عجلة، وفي المركبات التجارية والشاحنات، يمكن تركيب أجهزة الاستشعار على جميع العجلات وفي التروس التفاضلية لمحور القيادة (واحد لكل محور).وبالتالي، يمكن لأنظمة الفرامل المانعة للانغلاق مراقبة حالة جميع العجلات أو عجلات محاور القيادة، وبناءً على هذه المعلومات، إجراء تغييرات على تشغيل نظام الفرامل.
أنواع حساسات ABS
تنقسم جميع DSAs الموجودة إلى مجموعتين كبيرتين:
• السلبي – الاستقرائي.
• نشط — مقاوم للمغناطيسية ويعتمد على مستشعرات Hall.
لا تحتاج المستشعرات السلبية إلى مصدر طاقة خارجي ولها تصميم أبسط، لكن دقتها منخفضة وعدد من العيوب، لذا فهي اليوم قليلة الفائدة.تحتاج مستشعرات ABS النشطة إلى الطاقة للعمل، وهي أكثر تعقيدًا إلى حد ما في التصميم وأكثر تكلفة، ولكنها توفر القراءات الأكثر دقة ويمكن الاعتماد عليها في التشغيل.لذلك، يتم تثبيت أجهزة الاستشعار النشطة اليوم على معظم السيارات.
DSA بجميع أنواعه لها نسختان:
• مستقيم (النهاية)؛
•ركن.
أجهزة الاستشعار المباشرة لها شكل أسطوانة أو قضيب، في أحد طرفيه يتم تثبيت عنصر الاستشعار، في الطرف الآخر - موصل أو سلك مع موصل.تم تجهيز أجهزة استشعار الزاوية بموصل زاوي أو سلك بموصل، كما أنها تحتوي على حامل بلاستيكي أو معدني مزود بفتحة مسمار.
تصميم وتشغيل أجهزة الاستشعار الاستقرائية ABS
هذا هو أبسط مستشعر للسرعة في التصميم والتشغيل.يعتمد على ملف محث بسلك نحاسي رفيع، يوجد بداخله مغناطيس دائم قوي إلى حد ما ونواة مغناطيسية حديدية.توجد نهاية الملف ذو النواة المغناطيسية مقابل عجلة التروس المعدنية (الدوار النبضي) المثبتة بشكل صارم على محور العجلة.أسنان الدوار لها شكل مستطيل، والمسافة بين الأسنان تساوي أو تزيد قليلاً عن عرضها.
يعتمد تشغيل هذا المستشعر على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.في حالة الراحة، لا يوجد تيار في ملف المستشعر، لأنه محاط بمجال مغناطيسي ثابت - لا توجد إشارة عند خرج المستشعر.أثناء تحرك السيارة، تمر أسنان دوار النبض بالقرب من النواة المغناطيسية للحساس، مما يؤدي إلى تغير في المجال المغناطيسي المار عبر الملف.ونتيجة لذلك، يصبح المجال المغناطيسي متناوبا، والذي، وفقا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، يولد تيارا متناوبا في الملف.ويتغير هذا التيار حسب قانون الجيب، ويعتمد تردد تغير التيار على سرعة دوران الدوار، أي على سرعة السيارة.
أجهزة استشعار السرعة الاستقرائية لها عيوب كبيرة - فهي تبدأ العمل فقط عندما يتم التغلب على سرعة معينة وتشكل إشارة ضعيفة.وهذا يجعل من المستحيل على نظام ABS والأنظمة الأخرى العمل بسرعات منخفضة وغالبًا ما يؤدي إلى حدوث أخطاء.ولذلك، فإن ديناميكيات DSA المنفعلة من النوع الاستقرائي تفسح المجال اليوم للأنواع النشطة الأكثر تقدمًا.
تصميم وتشغيل حساسات السرعة بالاعتماد على عنصر القاعة
تعد المستشعرات المعتمدة على عناصر Hall هي الأكثر شيوعًا نظرًا لبساطتها وموثوقيتها.وهي تعتمد على تأثير هول - حدوث فرق جهد عرضي في موصل مستو موضوع في مجال مغناطيسي.هذا الموصل عبارة عن لوحة معدنية مربعة موضوعة في دائرة كهربائية دقيقة (دائرة هول المتكاملة)، والتي تحتوي أيضًا على دائرة إلكترونية تقييمية تولد إشارة رقمية.يتم تثبيت هذه الشريحة في مستشعر السرعة.
من الناحية الهيكلية، DSA مع عنصر القاعة بسيط: فهو يعتمد على دائرة كهربائية دقيقة، يوجد خلفها مغناطيس دائم، ويمكن وضع نواة معدنية مغناطيسية حولها.يتم وضع كل هذا في علبة يوجد في الجزء الخلفي منها موصل كهربائي أو موصل بموصل.يقع المستشعر مقابل دوار النبض، والذي يمكن صنعه إما على شكل ترس معدني أو حلقة ذات أقسام ممغنطة، ويتم تثبيت دوار النبض بشكل صارم على محور العجلة.
مبدأ تشغيل مستشعر القاعة هو كما يلي.تولد دائرة Hall المتكاملة باستمرار إشارة رقمية على شكل نبضات مربعة ذات تردد معين.في حالة الراحة، يكون لهذه الإشارة تردد ضئيل أو تكون غائبة تمامًا.في بداية حركة السيارة تمر المقاطع الممغنطة أو الأسنان الدوارة على الحساس مما يترتب عليه تغير في التيار في الحساس - يتم مراقبة هذا التغيير عن طريق دائرة التقييم التي تولد إشارة الخرج.ويعتمد تردد إشارة النبض على سرعة دوران العجلة التي يستخدمها نظام المكابح المانعة للانغلاق.
DSA من هذا النوع خالي من عيوب أجهزة الاستشعار الاستقرائية، فهي تسمح لك بقياس سرعة دوران العجلات حرفيا من السنتيمترات الأولى من حركة السيارة، وهي دقيقة وموثوقة في التشغيل.
تصميم وتشغيل أجهزة استشعار السرعة ذات المقاومة المغناطيسية متباينة الخواص
تعتمد مستشعرات السرعة المغناطيسية على تأثير المقاومة المغناطيسية متباين الخواص، وهو تغيير في المقاومة الكهربائية للمواد المغناطيسية عندما يتغير اتجاهها بالنسبة للمجال المغناطيسي الثابت.
العنصر الحساس في المستشعر عبارة عن "كعكة طبقة" مكونة من لوحين أو أربعة ألواح رفيعة من سبيكة دائمة (سبائك خاصة من الحديد والنيكل)، يتم تطبيق الموصلات المعدنية عليها، وتوزيع خطوط المجال المغناطيسي بطريقة معينة.يتم وضع اللوحات والموصلات في دائرة متكاملة، والتي تضم أيضًا دائرة التقييم لتكوين إشارة الخرج.يتم تثبيت هذه الشريحة في جهاز استشعار يقع مقابل دوار النبض - وهو عبارة عن حلقة بلاستيكية ذات أقسام ممغنطة.يتم تثبيت الحلقة بشكل صارم على محور العجلة.
يتلخص تشغيل أجهزة استشعار AMR في ما يلي.في حالة الراحة، تظل مقاومة الألواح المغناطيسية للمستشعر دون تغيير، وبالتالي فإن إشارة الخرج الناتجة عن الدائرة المتكاملة لا تتغير أيضًا أو تكون غائبة تمامًا.أثناء تحرك السيارة، تمر المقاطع الممغنطة من حلقة النبض عبر عنصر الاستشعار المستشعر، مما يؤدي إلى بعض التغيير في اتجاه خطوط المجال المغناطيسي.يؤدي هذا إلى تغيير في مقاومة الصفائح الدائمة، والتي يتم مراقبتها بواسطة دائرة التقييم - ونتيجة لذلك، يتم إنشاء إشارة رقمية نابضة عند خرج المستشعر، ويتناسب ترددها مع سرعة السيارة.
تجدر الإشارة إلى أن أجهزة الاستشعار المغناطيسية تسمح لك بتتبع ليس فقط سرعة دوران العجلات، ولكن أيضا اتجاه دورانها ولحظة التوقف.هذا ممكن بسبب وجود دوار نبضي بمقاطع ممغنطة: لا يراقب المستشعر التغير في اتجاه المجال المغناطيسي فحسب، بل يراقب أيضًا تسلسل مرور الأقطاب المغناطيسية بعد عنصر الاستشعار.
تعد DSAs من هذا النوع هي الأكثر موثوقية، فهي توفر دقة عالية في قياس سرعة دوران العجلات والتشغيل الفعال لأنظمة سلامة المركبات النشطة.
المبدأ العام لتشغيل أجهزة استشعار السرعة كجزء من نظام ABS والأنظمة الأخرى
أنظمة الفرامل المانعة للانغلاق، بغض النظر عن أجهزة الاستشعار المثبتة فيها، لها نفس مبدأ التشغيل.تقوم وحدة التحكم ABS بمراقبة الإشارة القادمة من حساسات السرعة ومقارنتها بمؤشرات محسوبة مسبقاً لسرعة وتسارع السيارة (هذه المؤشرات فردية لكل سيارة).إذا تزامنت الإشارة الصادرة من المستشعر مع المعلمات المسجلة في وحدة التحكم، يكون النظام غير نشط.إذا انحرفت الإشارة الصادرة عن جهاز استشعار واحد أو أكثر عن معايير التصميم (أي أن العجلات مسدودة)، فسيتم تضمين النظام في نظام الفرامل، مما يمنع العواقب السلبية لقفل العجلات.
يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول تشغيل نظام الفرامل المانعة للانغلاق وأنظمة أمان السيارة النشطة الأخرى في مقالات أخرى على الموقع.
وقت النشر: 24 أغسطس 2023