Het antiblokkeerremsysteem (ABS) bewaakt de parameters van de beweging van het voertuig op basis van de metingen van sensoren die op een of meer wielen zijn geïnstalleerd.Leer wat een ABS-sensor is en waarom deze nodig is, welke typen hij is, hoe hij werkt en op welke principes zijn werk is gebaseerd - lees het artikel.
Wat is een ABS-sensor
ABS-sensor (ook autosnelheidssensor, DSA) is een contactloze sensor van de rotatiesnelheid (of snelheid) van het stuur van voertuigen die zijn uitgerust met verschillende elektronische actieve veiligheidssystemen en hulpcontrolesystemen.Snelheidssensoren zijn de belangrijkste meetelementen die de werking van het antiblokkeerremsysteem (ABS), het stabiliteitscontrolesysteem (ESC) en de tractiecontrole garanderen.Ook worden sensormetingen gebruikt in sommige automatische transmissiecontrolesystemen, bandenspanningsmetingen, adaptieve verlichting en andere.
Alle moderne auto's en vele andere wielvoertuigen zijn uitgerust met snelheidssensoren.Bij personenauto's worden op elk wiel sensoren geïnstalleerd, bij bedrijfsvoertuigen en vrachtwagens kunnen sensoren zowel op alle wielen als in aandrijfasdifferentiëlen worden geïnstalleerd (één per as).Zo kunnen antiblokkeerremsystemen de toestand van alle wielen of wielen van aandrijfassen controleren en op basis van deze informatie wijzigingen aanbrengen in de werking van het remsysteem.
Soorten ABS-sensoren
Alle bestaande DSA's zijn verdeeld in twee grote groepen:
• Passief – inductief;
• Actief — magnetoresistief en gebaseerd op Hall-sensoren.
Passieve sensoren hebben geen externe voeding nodig en hebben het eenvoudigste ontwerp, maar ze hebben een lage nauwkeurigheid en een aantal nadelen, dus tegenwoordig zijn ze van weinig nut.Actieve ABS-sensoren hebben stroom nodig om te werken, zijn wat complexer van ontwerp en duurder, maar geven de meest nauwkeurige metingen en zijn betrouwbaar in gebruik.Daarom worden tegenwoordig op de meeste auto's actieve sensoren geïnstalleerd.
DSA van alle typen heeft twee versies:
• Recht (eind);
•Hoek.
Directe sensoren hebben de vorm van een cilinder of staaf, aan het ene uiteinde waarvan een sensorelement is geïnstalleerd, aan het andere uiteinde - een connector of draad met een connector.Hoeksensoren zijn voorzien van een hoekconnector of een draad met connector en beschikken daarnaast over een kunststof of metalen beugel met boutgat.
Ontwerp en werking van ABS-inductieve sensoren
Dit is de eenvoudigste snelheidssensor qua ontwerp en bediening.Het is gebaseerd op een inductor die is omwonden met een dunne koperdraad, waarin zich een vrij krachtige permanente magneet en een ijzeren magnetische kern bevinden.Het uiteinde van de spoel met een magnetische kern bevindt zich tegenover het metalen tandwiel (pulsrotor), vast gemonteerd op de wielnaaf.De rotortanden hebben een rechthoekig profiel, de afstand tussen de tanden is gelijk aan of iets groter dan hun breedte.
De werking van deze sensor is gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie.In rust is er geen stroom in de sensorspoel, omdat deze wordt omgeven door een constant magnetisch veld - er is geen signaal aan de uitgang van de sensor.Terwijl de auto rijdt, passeren de tanden van de pulsrotor dichtbij de magnetische kern van de sensor, wat leidt tot een verandering in het magnetische veld dat door de spoel gaat.Als gevolg hiervan wordt het magnetische veld wisselend, wat volgens de wet van elektromagnetische inductie een wisselstroom in de spoel genereert.Deze stroom varieert volgens de sinuswet, en de frequentie van de stroomverandering hangt af van de rotatiesnelheid van de rotor, dat wil zeggen van de snelheid van de auto.
Inductieve snelheidssensoren hebben aanzienlijke nadelen: ze beginnen pas te werken als een bepaalde snelheid wordt overschreden en vormen een zwak signaal.Dit maakt het voor ABS en andere systemen onmogelijk om bij lage snelheden te werken en leidt vaak tot fouten.Daarom maken passieve DSA's van het inductieve type tegenwoordig plaats voor meer geavanceerde actieve.
Ontwerp en werking van snelheidssensoren op basis van het Hall-element
Sensoren op basis van Hall-elementen zijn het meest gebruikelijk vanwege hun eenvoud en betrouwbaarheid.Ze zijn gebaseerd op het Hall-effect: het optreden van een transversaal potentiaalverschil in een vlakke geleider die in een magnetisch veld is geplaatst.Zo'n geleider is een vierkante metalen plaat die in een microschakeling (Hall Integrated Circuit) is geplaatst, die ook een evaluerend elektronisch circuit bevat dat een digitaal signaal genereert.Deze chip wordt in de snelheidssensor geïnstalleerd.
Structureel is DSA met een Hall-element eenvoudig: het is gebaseerd op een microschakeling, waarachter zich een permanente magneet bevindt, en er kan een metalen plaat-magnetische kern omheen worden geplaatst.Dit alles wordt in een behuizing geplaatst, aan de achterkant bevindt zich een elektrische connector of een geleider met een connector.De sensor bevindt zich tegenover de pulsrotor, die kan worden gemaakt in de vorm van een metalen tandwiel of een ring met gemagnetiseerde secties, de pulsrotor is stevig op de wielnaaf gemonteerd.
Het werkingsprincipe van de Hall-sensor is als volgt.De geïntegreerde Hall-schakeling genereert voortdurend een digitaal signaal in de vorm van vierkante pulsen met een bepaalde frequentie.In rust heeft dit signaal een minimale frequentie of is het volledig afwezig.Aan het begin van de beweging van de auto passeren gemagnetiseerde delen of rotortanden de sensor, wat een verandering in de stroom in de sensor met zich meebrengt - deze verandering wordt bewaakt door het evaluatiecircuit, dat het uitgangssignaal genereert.De frequentie van het pulssignaal hangt af van de rotatiesnelheid van het wiel, die wordt gebruikt door het antiblokkeerremsysteem.
DSA van dit type mist de nadelen van inductieve sensoren, ze stellen je in staat de rotatiesnelheid van de wielen letterlijk vanaf de eerste centimeter van de beweging van de auto te meten, zijn nauwkeurig en betrouwbaar in gebruik.
Ontwerp en werking van anisotrope magnetoresistieve snelheidssensoren
Magnetoresistieve snelheidssensoren zijn gebaseerd op het anisotrope magnetoresistieve effect, een verandering in de elektrische weerstand van ferromagnetische materialen wanneer hun oriëntatie verandert ten opzichte van een constant magnetisch veld.
Het gevoelige element van de sensor is een "laagcake" van twee of vier dunne permalloy-platen (een speciale ijzer-nikkellegering), waarop metalen geleiders zijn aangebracht, die de magnetische veldlijnen op een bepaalde manier verdelen.De platen en geleiders worden in een geïntegreerd circuit geplaatst, waarin zich ook het evaluatiecircuit bevindt dat het uitgangssignaal vormt.Deze chip is geïnstalleerd in een sensor tegenover de pulsrotor - een plastic ring met gemagnetiseerde secties.De ring is vast op de wielnaaf gemonteerd.
De werking van AMR-sensoren komt op het volgende neer.In rust blijft de weerstand van de ferromagnetische platen van de sensor onveranderd, waardoor het door de geïntegreerde schakeling gegenereerde uitgangssignaal ook niet verandert of geheel afwezig is.Terwijl de auto rijdt, passeren gemagnetiseerde delen van de pulsring het sensorsensorelement, wat leidt tot enige verandering in de richting van de magnetische veldlijnen.Dit veroorzaakt een verandering in de weerstand van de permalloy-platen, die wordt bewaakt door het evaluatiecircuit - als resultaat wordt aan de uitgang van de sensor een gepulseerd digitaal signaal gegenereerd, waarvan de frequentie evenredig is met de snelheid van de auto.
Opgemerkt moet worden dat u met magnetoresistieve sensoren niet alleen de rotatiesnelheid van de wielen kunt volgen, maar ook de richting van hun rotatie en het moment van stoppen.Dit is mogelijk door de aanwezigheid van een pulsrotor met gemagnetiseerde secties: de sensor bewaakt niet alleen de verandering in de richting van het magnetische veld, maar ook de volgorde van passage van de magnetische polen langs het sensorelement.
DSA's van dit type zijn het meest betrouwbaar, ze bieden een hoge nauwkeurigheid bij het meten van de rotatiesnelheid van de wielen en de effectieve werking van actieve voertuigveiligheidssystemen.
Het algemene werkingsprincipe van snelheidssensoren als onderdeel van ABS en andere systemen
Antiblokkeersystemen hebben, ongeacht de sensoren die erin zijn geïnstalleerd, hetzelfde werkingsprincipe.De ABS-regeleenheid bewaakt het signaal afkomstig van de snelheidssensoren en vergelijkt dit met vooraf berekende indicatoren van de snelheid en acceleratie van het voertuig (deze indicatoren zijn individueel voor elke auto).Als het signaal van de sensor en de in de besturingseenheid geregistreerde parameters samenvallen, is het systeem inactief.Als het signaal van een of meer sensoren afwijkt van de ontwerpparameters (dat wil zeggen dat de wielen geblokkeerd zijn), wordt het systeem opgenomen in het remsysteem, waardoor de negatieve gevolgen van het blokkeren van de wielen worden voorkomen.
Meer informatie over de werking van het antiblokkeersysteem en andere actieve autoveiligheidssystemen vindt u in andere artikelen op de site.
Posttijd: 24 augustus 2023