Το σύστημα αντιμπλοκαρίσματος πέδησης (ABS) παρακολουθεί τις παραμέτρους της κίνησης του οχήματος σύμφωνα με τις ενδείξεις των αισθητήρων που είναι εγκατεστημένοι σε έναν ή περισσότερους τροχούς.Μάθετε τι είναι ένας αισθητήρας ABS και γιατί χρειάζεται, τι τύπους είναι, πώς λειτουργεί και σε ποιες αρχές βασίζεται η εργασία του - μάθετε από το άρθρο.
Τι είναι ο αισθητήρας ABS
Ο αισθητήρας ABS (επίσης αισθητήρας ταχύτητας αυτοκινήτου, DSA) είναι ένας αισθητήρας χωρίς επαφή της ταχύτητας περιστροφής (ή ταχύτητας) του τροχού οχημάτων εξοπλισμένων με διάφορα ηλεκτρονικά συστήματα ενεργητικής ασφάλειας και βοηθητικά συστήματα ελέγχου.Οι αισθητήρες ταχύτητας είναι τα κύρια στοιχεία μέτρησης που διασφαλίζουν τη λειτουργία του συστήματος αντιμπλοκαρίσματος πέδησης (ABS), του συστήματος ελέγχου ευστάθειας (ESC) και του ελέγχου πρόσφυσης.Επίσης, μετρήσεις αισθητήρων χρησιμοποιούνται σε ορισμένα συστήματα αυτόματου ελέγχου μετάδοσης, μετρήσεις πίεσης ελαστικών, προσαρμοστικό φωτισμό και άλλα.
Όλα τα σύγχρονα αυτοκίνητα και πολλά άλλα τροχοφόρα οχήματα είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες ταχύτητας.Σε επιβατικά αυτοκίνητα, τοποθετούνται αισθητήρες σε κάθε τροχό, σε επαγγελματικά οχήματα και φορτηγά, μπορούν να τοποθετηθούν αισθητήρες τόσο σε όλους τους τροχούς όσο και σε διαφορικά κινητήριων αξόνων (ένας ανά άξονα).Έτσι, τα συστήματα αντιμπλοκαρίσματος πέδησης μπορούν να παρακολουθούν την κατάσταση όλων των τροχών ή των τροχών των κινητήριων αξόνων και με βάση αυτές τις πληροφορίες, να κάνουν αλλαγές στη λειτουργία του συστήματος πέδησης.
Τύποι αισθητήρων ABS
Όλα τα υπάρχοντα DSA χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες:
• Παθητικό – επαγωγικό.
• Ενεργό — με μαγνητοαντίσταση και βασίζεται σε αισθητήρες Hall.
Οι παθητικοί αισθητήρες δεν απαιτούν εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος και έχουν την απλούστερη σχεδίαση, αλλά έχουν χαμηλή ακρίβεια και μια σειρά από μειονεκτήματα, επομένως σήμερα είναι ελάχιστα χρήσιμα.Οι ενεργοί αισθητήρες ABS χρειάζονται ρεύμα για να λειτουργήσουν, είναι κάπως πιο περίπλοκοι στη σχεδίαση και πιο ακριβοί, αλλά παρέχουν τις πιο ακριβείς μετρήσεις και είναι αξιόπιστοι στη λειτουργία.Ως εκ τούτου, σήμερα ενεργοί αισθητήρες είναι εγκατεστημένοι στα περισσότερα αυτοκίνητα.
Το DSA όλων των τύπων έχει δύο εκδόσεις:
• Ευθεία (τέλος).
•Γωνία.
Οι άμεσοι αισθητήρες έχουν τη μορφή κυλίνδρου ή ράβδου, στο ένα άκρο του οποίου είναι εγκατεστημένο ένα αισθητήριο στοιχείο, στο άλλο - ένας σύνδεσμος ή ένα καλώδιο με σύνδεσμο.Οι αισθητήρες γωνίας είναι εξοπλισμένοι με γωνιακό σύνδεσμο ή καλώδιο με βύσμα και διαθέτουν επίσης πλαστικό ή μεταλλικό στήριγμα με οπή μπουλονιού.
Σχεδιασμός και λειτουργία επαγωγικών αισθητήρων ABS
Αυτός είναι ο απλούστερος αισθητήρας ταχύτητας σε σχεδιασμό και λειτουργία.Βασίζεται σε μια περιέλιξη επαγωγέα με λεπτό χάλκινο σύρμα, στο εσωτερικό του οποίου υπάρχει ένας αρκετά ισχυρός μόνιμος μαγνήτης και ένας σιδερένιος μαγνητικός πυρήνας.Το άκρο του πηνίου με μαγνητικό πυρήνα βρίσκεται απέναντι από τον μεταλλικό γραναζωτό τροχό (παλμικό ρότορα), στερεωμένο άκαμπτα στην πλήμνη του τροχού.Τα δόντια του ρότορα έχουν ορθογώνιο προφίλ, η απόσταση μεταξύ των δοντιών είναι ίση ή ελαφρώς μεγαλύτερη από το πλάτος τους.
Η λειτουργία αυτού του αισθητήρα βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.Σε κατάσταση ηρεμίας, δεν υπάρχει ρεύμα στο πηνίο του αισθητήρα, καθώς περιβάλλεται από ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο - δεν υπάρχει σήμα στην έξοδο του αισθητήρα.Ενώ το αυτοκίνητο κινείται, τα δόντια του παλμικού ρότορα περνούν κοντά στον μαγνητικό πυρήνα του αισθητήρα, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή του μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από το πηνίο.Ως αποτέλεσμα, το μαγνητικό πεδίο γίνεται εναλλασσόμενο, το οποίο, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στο πηνίο.Αυτό το ρεύμα ποικίλλει σύμφωνα με το νόμο του ημιτονοειδούς και η συχνότητα της αλλαγής του ρεύματος εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα, δηλαδή από την ταχύτητα του αυτοκινήτου.
Οι επαγωγικοί αισθητήρες ταχύτητας έχουν σημαντικά μειονεκτήματα - αρχίζουν να λειτουργούν μόνο όταν ξεπεραστεί μια συγκεκριμένη ταχύτητα και σχηματίζουν ένα αδύναμο σήμα.Αυτό καθιστά αδύνατη τη λειτουργία του ABS και άλλων συστημάτων σε χαμηλές ταχύτητες και συχνά οδηγεί σε σφάλματα.Επομένως, τα παθητικά DSA επαγωγικού τύπου δίνουν σήμερα τη θέση τους σε πιο προηγμένα ενεργητικά.
Σχεδιασμός και λειτουργία αισθητήρων ταχύτητας με βάση το στοιχείο Hall
Οι αισθητήρες που βασίζονται σε στοιχεία Hall είναι οι πιο συνηθισμένοι λόγω της απλότητας και της αξιοπιστίας τους.Βασίζονται στο φαινόμενο Hall - την εμφάνιση μιας εγκάρσιας διαφοράς δυναμικού σε έναν επίπεδο αγωγό τοποθετημένο σε μαγνητικό πεδίο.Ένας τέτοιος αγωγός είναι μια τετράγωνη μεταλλική πλάκα τοποθετημένη σε ένα μικροκύκλωμα (ολοκληρωμένο κύκλωμα Hall), το οποίο περιέχει επίσης ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα αξιολόγησης που παράγει ένα ψηφιακό σήμα.Αυτό το τσιπ είναι εγκατεστημένο στον αισθητήρα ταχύτητας.
Δομικά, το DSA με ένα στοιχείο Hall είναι απλό: βασίζεται σε ένα μικροκύκλωμα, πίσω από το οποίο υπάρχει ένας μόνιμος μαγνήτης και ένας μεταλλικός μαγνητικός πυρήνας μπορεί να βρίσκεται γύρω.Όλα αυτά τοποθετούνται σε θήκη, στο πίσω μέρος της οποίας υπάρχει ηλεκτρικός σύνδεσμος ή αγωγός με βύσμα.Ο αισθητήρας βρίσκεται απέναντι από τον παλμικό ρότορα, ο οποίος μπορεί να κατασκευαστεί είτε με τη μορφή μεταλλικού γραναζιού είτε δακτυλίου με μαγνητισμένα τμήματα, ο παλμικός ρότορας είναι στερεωμένος άκαμπτα στην πλήμνη του τροχού.
Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall είναι η εξής.Το ολοκληρωμένο κύκλωμα Hall παράγει συνεχώς ένα ψηφιακό σήμα με τη μορφή τετραγωνικών παλμών συγκεκριμένης συχνότητας.Σε κατάσταση ηρεμίας, αυτό το σήμα έχει ελάχιστη συχνότητα ή απουσιάζει εντελώς.Στην αρχή της κίνησης του αυτοκινήτου, μαγνητισμένα τμήματα ή δόντια του ρότορα περνούν από τον αισθητήρα, γεγονός που συνεπάγεται αλλαγή στο ρεύμα στον αισθητήρα - αυτή η αλλαγή παρακολουθείται από το κύκλωμα αξιολόγησης, το οποίο παράγει το σήμα εξόδου.Η συχνότητα του σήματος παλμού εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του τροχού, η οποία χρησιμοποιείται από το σύστημα αντιμπλοκαρίσματος πέδησης.
Το DSA αυτού του τύπου δεν έχει τα μειονεκτήματα των επαγωγικών αισθητήρων, σας επιτρέπει να μετράτε την ταχύτητα περιστροφής των τροχών κυριολεκτικά από τα πρώτα εκατοστά της κίνησης του αυτοκινήτου, είναι ακριβείς και αξιόπιστοι στη λειτουργία.
Σχεδιασμός και λειτουργία ανισότροπων μαγνητοαντιστικών αισθητήρων ταχύτητας
Οι αισθητήρες ταχύτητας με μαγνητική αντίσταση βασίζονται στο ανισότροπο μαγνητοαντιστικό φαινόμενο, το οποίο είναι μια αλλαγή στην ηλεκτρική αντίσταση των σιδηρομαγνητικών υλικών όταν ο προσανατολισμός τους αλλάζει σε σχέση με ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο.
Το ευαίσθητο στοιχείο του αισθητήρα είναι ένα "στρώμα" δύο ή τεσσάρων λεπτών πλακών μόνιμου κράματος (ένα ειδικό κράμα σιδήρου-νικελίου), στις οποίες εφαρμόζονται μεταλλικοί αγωγοί, κατανέμοντας τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου με συγκεκριμένο τρόπο.Οι πλάκες και οι αγωγοί τοποθετούνται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, το οποίο στεγάζει επίσης το κύκλωμα αξιολόγησης για να σχηματίσει το σήμα εξόδου.Αυτό το τσιπ είναι εγκατεστημένο σε έναν αισθητήρα που βρίσκεται απέναντι από τον παλμικό ρότορα - έναν πλαστικό δακτύλιο με μαγνητισμένα τμήματα.Ο δακτύλιος είναι στερεωμένος άκαμπτα στην πλήμνη του τροχού.
Η λειτουργία των αισθητήρων AMR συνοψίζεται στα εξής.Σε κατάσταση ηρεμίας, η αντίσταση των σιδηρομαγνητικών πλακών του αισθητήρα παραμένει αμετάβλητη, επομένως το σήμα εξόδου που παράγεται από το ολοκληρωμένο κύκλωμα επίσης δεν αλλάζει ή απουσιάζει εντελώς.Ενώ το αυτοκίνητο κινείται, μαγνητισμένα τμήματα του δακτυλίου παλμού περνούν από το αισθητήριο στοιχείο, γεγονός που οδηγεί σε κάποια αλλαγή στην κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου.Αυτό προκαλεί μια αλλαγή στην αντίσταση των πλακών μόνιμου κράματος, η οποία παρακολουθείται από το κύκλωμα αξιολόγησης - ως αποτέλεσμα, παράγεται ένα παλμικό ψηφιακό σήμα στην έξοδο του αισθητήρα, η συχνότητα του οποίου είναι ανάλογη με την ταχύτητα του αυτοκινήτου.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι αισθητήρες μαγνητοαντίστασης σάς επιτρέπουν να παρακολουθείτε όχι μόνο την ταχύτητα περιστροφής των τροχών, αλλά και την κατεύθυνση περιστροφής τους και τη στιγμή της διακοπής.Αυτό είναι δυνατό λόγω της παρουσίας ενός παλμικού ρότορα με μαγνητισμένα τμήματα: ο αισθητήρας παρακολουθεί όχι μόνο την αλλαγή στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, αλλά και την ακολουθία διέλευσης των μαγνητικών πόλων πέρα από το αισθητήριο στοιχείο.
Τα DSA αυτού του τύπου είναι τα πιο αξιόπιστα, παρέχουν υψηλή ακρίβεια στη μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής των τροχών και στην αποτελεσματική λειτουργία των ενεργών συστημάτων ασφαλείας οχημάτων.
Η γενική αρχή λειτουργίας των αισθητήρων ταχύτητας ως μέρος του ABS και άλλων συστημάτων
Τα συστήματα αντιμπλοκαρίσματος πέδησης, ανεξάρτητα από τους αισθητήρες που είναι εγκατεστημένοι σε αυτά, έχουν την ίδια αρχή λειτουργίας.Η μονάδα ελέγχου ABS παρακολουθεί το σήμα που προέρχεται από τους αισθητήρες ταχύτητας και το συγκρίνει με προ-υπολογισμένους δείκτες της ταχύτητας και της επιτάχυνσης του οχήματος (αυτοί οι δείκτες είναι ξεχωριστοί για κάθε αυτοκίνητο).Εάν το σήμα από τον αισθητήρα και οι παράμετροι που καταγράφονται στη μονάδα ελέγχου συμπίπτουν, το σύστημα είναι ανενεργό.Εάν το σήμα από έναν ή περισσότερους αισθητήρες αποκλίνει από τις παραμέτρους σχεδιασμού (δηλαδή, οι τροχοί είναι μπλοκαρισμένοι), τότε το σύστημα περιλαμβάνεται στο σύστημα πέδησης, αποτρέποντας τις αρνητικές συνέπειες του μπλοκαρίσματος των τροχών.
Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία του συστήματος αντιμπλοκαρίσματος πέδησης και άλλων ενεργών συστημάτων ασφάλειας αυτοκινήτου μπορείτε να βρείτε σε άλλα άρθρα του ιστότοπου.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-24-2023