El sistema de frenos antibloqueo (ABS) monitorea los parámetros del movimiento del vehículo según las lecturas de los sensores instalados en una o más ruedas.Aprenda qué es un sensor ABS y por qué es necesario, qué tipos son, cómo funciona y en qué principios se basa su funcionamiento; descúbralo en el artículo.
¿Qué es un sensor ABS?
El sensor ABS (también sensor de velocidad de automóvil, DSA) es un sensor sin contacto de la velocidad de rotación (o velocidad) de la rueda de vehículos equipados con varios sistemas electrónicos de seguridad activa y sistemas de control auxiliares.Los sensores de velocidad son los principales elementos de medición que aseguran el funcionamiento del sistema de frenos antibloqueo (ABS), el sistema de control de estabilidad (ESC) y el control de tracción.Además, las lecturas de los sensores se utilizan en algunos sistemas de control de transmisión automática, mediciones de presión de neumáticos, iluminación adaptativa y otros.
Todos los automóviles modernos y muchos otros vehículos con ruedas están equipados con sensores de velocidad.En los turismos, los sensores se instalan en cada rueda, en vehículos comerciales y camiones, los sensores se pueden instalar tanto en todas las ruedas como en los diferenciales del eje motriz (uno por eje).Por lo tanto, los sistemas de frenos antibloqueo pueden monitorear el estado de todas las ruedas o de las ruedas de los ejes motrices y, basándose en esta información, realizar cambios en el funcionamiento del sistema de frenos.
Tipos de sensores ABS
Todos los DSA existentes se dividen en dos grandes grupos:
• Pasivo – inductivo;
• Activo: magnetorresistivo y basado en sensores Hall.
Los sensores pasivos no requieren fuente de alimentación externa y tienen el diseño más simple, pero tienen baja precisión y una serie de desventajas, por lo que hoy en día son de poca utilidad.Los sensores ABS activos necesitan energía para funcionar, tienen un diseño algo más complejo y son más caros, pero proporcionan las lecturas más precisas y su funcionamiento es confiable.Por lo tanto, hoy en día se instalan sensores activos en la mayoría de los automóviles.
Los DSA de todos los tipos tienen dos versiones:
• Recta (final);
•Esquina.
Los sensores directos tienen la forma de un cilindro o varilla, en un extremo del cual está instalado un elemento sensor y en el otro, un conector o cable con un conector.Los sensores de ángulo están equipados con un conector de esquina o un cable con conector, y también tienen un soporte de plástico o metal con un orificio para perno.
Diseño y funcionamiento de sensores inductivos ABS.
Este es el sensor de velocidad más simple en diseño y operación.Se basa en un inductor enrollado con un fino alambre de cobre, dentro del cual se encuentra un imán permanente bastante potente y un núcleo magnético de hierro.El extremo de la bobina con un núcleo magnético se encuentra frente a la rueda dentada metálica (rotor de impulsos), montada rígidamente en el cubo de la rueda.Los dientes del rotor tienen un perfil rectangular, la distancia entre los dientes es igual o ligeramente mayor que su ancho.
El funcionamiento de este sensor se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.En reposo, no hay corriente en la bobina del sensor, ya que está rodeada por un campo magnético constante; no hay señal en la salida del sensor.Mientras el automóvil está en movimiento, los dientes del rotor de impulsos pasan cerca del núcleo magnético del sensor, lo que provoca un cambio en el campo magnético que pasa a través de la bobina.Como resultado, el campo magnético se vuelve alterno, lo que, según la ley de inducción electromagnética, genera una corriente alterna en la bobina.Esta corriente varía según la ley del seno y la frecuencia del cambio de corriente depende de la velocidad de rotación del rotor, es decir, de la velocidad del automóvil.
Los sensores de velocidad inductivos tienen importantes inconvenientes: comienzan a funcionar solo cuando se supera una determinada velocidad y forman una señal débil.Esto imposibilita que el ABS y otros sistemas funcionen a bajas velocidades y, a menudo, provoca errores.Por tanto, los DSA pasivos de tipo inductivo dejan paso hoy a otros activos más avanzados.
Diseño y funcionamiento de sensores de velocidad basados en el elemento Hall.
Los sensores basados en elementos Hall son los más habituales por su sencillez y fiabilidad.Se basan en el efecto Hall: la aparición de una diferencia de potencial transversal en un conductor plano colocado en un campo magnético.Un conductor de este tipo es una placa metálica cuadrada colocada en un microcircuito (circuito integrado Hall), que también contiene un circuito electrónico de evaluación que genera una señal digital.Este chip está instalado en el sensor de velocidad.
Estructuralmente, DSA con un elemento Hall es simple: se basa en un microcircuito, detrás del cual hay un imán permanente, y alrededor se puede ubicar una placa de metal-núcleo magnético.Todo esto se coloca en una caja, en cuya parte posterior se encuentra un conector eléctrico o un conductor con conector.El sensor está situado frente al rotor de impulsos, que puede tener la forma de un engranaje metálico o de un anillo con secciones magnetizadas; el rotor de impulsos está montado rígidamente en el cubo de la rueda.
El principio de funcionamiento del sensor Hall es el siguiente.El circuito integrado Hall genera constantemente una señal digital en forma de pulsos cuadrados de una frecuencia particular.En reposo, esta señal tiene una frecuencia mínima o está completamente ausente.Al comienzo del movimiento del automóvil, las secciones magnetizadas o los dientes del rotor pasan por el sensor, lo que implica un cambio en la corriente en el sensor; este cambio es monitoreado por el circuito de evaluación, que genera la señal de salida.La frecuencia de la señal de pulso depende de la velocidad de rotación de la rueda, que utiliza el sistema de frenos antibloqueo.
Los DSA de este tipo carecen de las desventajas de los sensores inductivos, le permiten medir la velocidad de rotación de las ruedas literalmente desde los primeros centímetros del movimiento del automóvil, son precisos y confiables en su funcionamiento.
Diseño y operación de sensores de velocidad magnetorresistivos anisotrópicos.
Los sensores de velocidad magnetorresistivos se basan en el efecto magnetorresistivo anisotrópico, que es un cambio en la resistencia eléctrica de los materiales ferromagnéticos cuando su orientación cambia con respecto a un campo magnético constante.
El elemento sensible del sensor es una "torta de capas" formada por dos o cuatro finas placas de permalloy (una aleación especial de hierro y níquel), sobre las cuales se aplican conductores metálicos que distribuyen las líneas del campo magnético de una determinada manera.Las placas y los conductores se colocan en un circuito integrado, en el que también se aloja el circuito de evaluación para formar la señal de salida.Este chip está instalado en un sensor ubicado frente al rotor de pulso: un anillo de plástico con secciones magnetizadas.El anillo está montado rígidamente en el cubo de la rueda.
El funcionamiento de los sensores AMR se reduce a lo siguiente.En reposo, la resistencia de las placas ferromagnéticas del sensor permanece sin cambios, por lo que la señal de salida generada por el circuito integrado tampoco cambia o está completamente ausente.Mientras el automóvil está en movimiento, las secciones magnetizadas del anillo de pulso pasan por el elemento sensor del sensor, lo que provoca algún cambio en la dirección de las líneas del campo magnético.Esto provoca un cambio en la resistencia de las placas de aleación permanente, que es monitoreado por el circuito de evaluación; como resultado, se genera una señal digital pulsada en la salida del sensor, cuya frecuencia es proporcional a la velocidad del automóvil.
Cabe señalar que los sensores magnetorresistivos le permiten rastrear no solo la velocidad de rotación de las ruedas, sino también la dirección de rotación y el momento de parada.Esto es posible gracias a la presencia de un rotor de impulsos con secciones magnetizadas: el sensor monitorea no solo el cambio en la dirección del campo magnético, sino también la secuencia del paso de los polos magnéticos a través del elemento sensor.
Los DSA de este tipo son los más fiables, proporcionan una alta precisión en la medición de la velocidad de rotación de las ruedas y el funcionamiento eficaz de los sistemas activos de seguridad del vehículo.
El principio general de funcionamiento de los sensores de velocidad como parte del ABS y otros sistemas.
Los sistemas de frenos antibloqueo, independientemente de los sensores instalados en ellos, tienen el mismo principio de funcionamiento.La unidad de control ABS monitorea la señal proveniente de los sensores de velocidad y la compara con indicadores precalculados de velocidad y aceleración del vehículo (estos indicadores son individuales para cada automóvil).Si la señal del sensor y los parámetros registrados en la central coinciden, el sistema está inactivo.Si la señal de uno o más sensores se desvía de los parámetros de diseño (es decir, las ruedas están bloqueadas), entonces el sistema se activa en el sistema de frenos, evitando las consecuencias negativas del bloqueo de las ruedas.
Puede encontrar más información sobre el funcionamiento de los frenos antibloqueo y otros sistemas de seguridad activa del automóvil en otros artículos del sitio.
Hora de publicación: 24 de agosto de 2023