El sistema de frens antibloqueig (ABS) controla els paràmetres de moviment del vehicle segons les lectures dels sensors instal·lats en una o més rodes.Obteniu informació sobre què és un sensor ABS i per què es necessita, quins tipus és, com funciona i en quins principis es basa el seu treball; descobriu-ho a l'article.
Què és un sensor ABS
El sensor ABS (també sensor de velocitat d'automòbil, DSA) és un sensor sense contacte de la velocitat de rotació (o velocitat) de la roda de vehicles equipats amb diversos sistemes electrònics de seguretat activa i sistemes de control auxiliars.Els sensors de velocitat són els principals elements de mesura que asseguren el funcionament del sistema de frenada antibloqueig (ABS), el sistema de control d'estabilitat (ESC) i el control de tracció.A més, les lectures del sensor s'utilitzen en alguns sistemes de control de transmissió automàtica, mesures de pressió dels pneumàtics, il·luminació adaptativa i altres.
Tots els cotxes moderns i molts altres vehicles de rodes estan equipats amb sensors de velocitat.Als turismes, els sensors s'instal·len a cada roda, als vehicles comercials i camions, els sensors es poden instal·lar tant a totes les rodes com als diferencials de l'eix motriu (un per eix).Així, els sistemes de frenada antibloqueig poden controlar l'estat de totes les rodes o rodes dels eixos motrius i, a partir d'aquesta informació, fer canvis en el funcionament del sistema de frenada.
Tipus de sensors ABS
Tots els DSA existents es divideixen en dos grans grups:
• Passiu – inductiu;
• Actiu — magnetoresistiu i basat en sensors Hall.
Els sensors passius no requereixen font d'alimentació externa i tenen el disseny més senzill, però tenen poca precisió i una sèrie d'inconvenients, per la qual cosa avui en dia són de poca utilitat.Els sensors ABS actius necessiten potència per funcionar, tenen un disseny una mica més complex i són més cars, però proporcionen les lectures més precises i són fiables en el seu funcionament.Per tant, avui dia s'instal·len sensors actius a la majoria dels cotxes.
DSA de tot tipus té dues versions:
• Recte (extrem);
•Cantonada.
Els sensors directes tenen la forma d'un cilindre o vareta, en un extrem del qual s'instal·la un element sensor, a l'altre, un connector o cable amb un connector.Els sensors d'angle estan equipats amb un connector angular o un cable amb un connector, i també tenen un suport de plàstic o metall amb un forat per a cargols.
Disseny i funcionament de sensors inductius ABS
Aquest és el sensor de velocitat més senzill en disseny i funcionament.Es basa en una bobina inductora amb un fil de coure prim, dins del qual hi ha un imant permanent força potent i un nucli magnètic de ferro.L'extrem de la bobina amb un nucli magnètic es troba davant de la roda d'engranatge metàl·lica (rotor de pols), muntada rígidament al cub de la roda.Les dents del rotor tenen un perfil rectangular, la distància entre les dents és igual o lleugerament superior a la seva amplada.
El funcionament d'aquest sensor es basa en el fenomen de la inducció electromagnètica.En repòs, no hi ha corrent a la bobina del sensor, ja que està envoltada per un camp magnètic constant; no hi ha cap senyal a la sortida del sensor.Mentre el cotxe es mou, les dents del rotor de pols passen a prop del nucli magnètic del sensor, la qual cosa provoca un canvi en el camp magnètic que passa per la bobina.Com a resultat, el camp magnètic esdevé altern, que, segons la llei de la inducció electromagnètica, genera un corrent altern a la bobina.Aquest corrent varia segons la llei del sinus, i la freqüència de canvi de corrent depèn de la velocitat de gir del rotor, és a dir, de la velocitat del cotxe.
Els sensors de velocitat inductius tenen inconvenients importants: només comencen a funcionar quan es supera una determinada velocitat i formen un senyal feble.Això fa impossible que l'ABS i altres sistemes funcionin a baixes velocitats i sovint provoca errors.Per tant, els DSA passius de tipus inductiu avui donen pas a d'actius més avançats.
Disseny i funcionament de sensors de velocitat basats en l'element Hall
Els sensors basats en elements Hall són els més comuns per la seva senzillesa i fiabilitat.Es basen en l'efecte Hall: l'aparició d'una diferència de potencial transversal en un conductor pla situat en un camp magnètic.Aquest conductor és una placa metàl·lica quadrada col·locada en un microcircuit (circuit integrat Hall), que també conté un circuit electrònic d'avaluació que genera un senyal digital.Aquest xip està instal·lat al sensor de velocitat.
Estructuralment, DSA amb un element Hall és senzill: es basa en un microcircuit, darrere del qual hi ha un imant permanent i es pot situar un nucli magnètic de placa metàl·lica.Tot això es col·loca en un estoig, a la part posterior del qual hi ha un connector elèctric o un conductor amb connector.El sensor es troba davant del rotor de pols, que es pot fer en forma d'engranatge metàl·lic o d'anell amb seccions magnetitzades, el rotor de pols està muntat rígidament al cub de la roda.
El principi de funcionament del sensor Hall és el següent.El circuit integrat Hall genera constantment un senyal digital en forma de polsos quadrats d'una freqüència determinada.En repòs, aquest senyal té una freqüència mínima o està completament absent.A l'inici del moviment del cotxe, les seccions magnetitzades o les dents del rotor passen pel sensor, la qual cosa comporta un canvi en el corrent del sensor: aquest canvi és controlat pel circuit d'avaluació, que genera el senyal de sortida.La freqüència del senyal de pols depèn de la velocitat de rotació de la roda, que utilitza el sistema de frenada antibloqueig.
DSA d'aquest tipus no té els inconvenients dels sensors inductius, permeten mesurar la velocitat de rotació de les rodes literalment des dels primers centímetres del moviment del cotxe, són precisos i fiables en el seu funcionament.
Disseny i funcionament de sensors de velocitat magnetoresistius anisòtrops
Els sensors de velocitat magnetoresistius es basen en l'efecte magnetoresistiu anisòtrop, que és un canvi en la resistència elèctrica dels materials ferromagnètics quan la seva orientació canvia en relació amb un camp magnètic constant.
L'element sensible del sensor és un "pastís de capes" de dues o quatre plaques primes de permalloy (un aliatge especial de ferro-níquel), sobre les quals s'apliquen conductors metàl·lics, que distribueixen les línies del camp magnètic d'una determinada manera.Les plaques i els conductors es col·loquen en un circuit integrat, que també allotja el circuit d'avaluació per formar el senyal de sortida.Aquest xip s'instal·la en un sensor situat davant del rotor de pols: un anell de plàstic amb seccions magnetitzades.L'anell està muntat rígidament al cub de la roda.
El funcionament dels sensors AMR es redueix al següent.En repòs, la resistència de les plaques ferromagnètiques del sensor es manté inalterada, de manera que el senyal de sortida generat pel circuit integrat tampoc canvia o està completament absent.Mentre el cotxe es mou, les seccions magnetitzades de l'anell de pols passen per l'element sensor del sensor, la qual cosa provoca un canvi en la direcció de les línies del camp magnètic.Això provoca un canvi en la resistència de les plaques de permalloy, que és controlat pel circuit d'avaluació; com a resultat, es genera un senyal digital polsat a la sortida del sensor, la freqüència del qual és proporcional a la velocitat del cotxe.
Cal tenir en compte que els sensors magnetoresistius permeten fer un seguiment no només de la velocitat de rotació de les rodes, sinó també de la direcció de la seva rotació i del moment de la parada.Això és possible a causa de la presència d'un rotor de pols amb seccions magnetitzades: el sensor supervisa no només el canvi en la direcció del camp magnètic, sinó també la seqüència de pas dels pols magnètics més enllà de l'element sensor.
Els DSA d'aquest tipus són els més fiables, proporcionen una gran precisió en la mesura de la velocitat de gir de les rodes i el funcionament efectiu dels sistemes de seguretat actius dels vehicles.
El principi general de funcionament dels sensors de velocitat com a part de l'ABS i altres sistemes
Els sistemes de frenada antibloqueig, independentment dels sensors instal·lats en ells, tenen el mateix principi de funcionament.La unitat de control de l'ABS controla el senyal que prové dels sensors de velocitat i el compara amb indicadors precalculats de velocitat i acceleració del vehicle (aquests indicadors són individuals per a cada cotxe).Si el senyal del sensor i els paràmetres registrats a la unitat de control coincideixen, el sistema està inactiu.Si el senyal d'un o més sensors es desvia dels paràmetres de disseny (és a dir, les rodes estan bloquejades), el sistema s'inclou al sistema de fre, evitant les conseqüències negatives del bloqueig de les rodes.
Podeu trobar més informació sobre el funcionament de la frenada antibloqueig i altres sistemes actius de seguretat del cotxe en altres articles del lloc.
Hora de publicació: 24-agost-2023