Protiblokovací systém bŕzd (ABS) monitoruje parametre pohybu vozidla podľa údajov snímačov inštalovaných na jednom alebo viacerých kolesách.Zistite, čo je snímač ABS a prečo je potrebný, aké sú typy, ako funguje a na akých princípoch je založená jeho práca - dozviete sa z článku.
Čo je snímač ABS
Snímač ABS (tiež snímač rýchlosti automobilu, DSA) je bezkontaktný snímač rýchlosti otáčania (alebo rýchlosti) kolesa vozidiel vybavených rôznymi elektronickými aktívnymi bezpečnostnými systémami a pomocnými riadiacimi systémami.Snímače rýchlosti sú hlavnými meracími prvkami, ktoré zabezpečujú činnosť protiblokovacieho systému bŕzd (ABS), systému kontroly stability (ESC) a kontroly trakcie.Údaje zo snímačov sa tiež používajú v niektorých riadiacich systémoch automatickej prevodovky, meraniach tlaku v pneumatikách, adaptívnom osvetlení a iných.
Všetky moderné autá a mnohé iné kolesové vozidlá sú vybavené snímačmi rýchlosti.Na osobných automobiloch sú snímače inštalované na každom kolese, na úžitkových a nákladných vozidlách môžu byť snímače inštalované na všetky kolesá aj do diferenciálov hnacej nápravy (jeden na nápravu).Protiblokovacie systémy teda dokážu monitorovať stav všetkých kolies alebo kolies hnacích náprav a na základe týchto informácií vykonávať zmeny v činnosti brzdového systému.
Typy snímačov ABS
Všetky existujúce dynamické reklamy vo vyhľadávaní sú rozdelené do dvoch veľkých skupín:
• Pasívne – induktívne;
• Aktívne — magnetorezistentné a založené na Hallových senzoroch.
Pasívne snímače nevyžadujú externé napájanie a majú najjednoduchšiu konštrukciu, ale majú nízku presnosť a množstvo nevýhod, takže dnes sú málo použiteľné.Aktívne senzory ABS potrebujú energiu, aby fungovali, sú o niečo zložitejšie v dizajne a drahšie, ale poskytujú najpresnejšie údaje a sú spoľahlivé v prevádzke.Preto sú dnes aktívne senzory inštalované na väčšine automobilov.
DSA všetkých typov majú dve verzie:
• Rovný (koniec);
•Kút.
Priame snímače majú formu valca alebo tyče, na jednom konci ktorej je nainštalovaný snímací prvok, na druhom - konektor alebo drôt s konektorom.Uhlové snímače sú vybavené uhlovým konektorom alebo drôtom s konektorom a majú tiež plastovú alebo kovovú konzolu s otvorom pre skrutku.
Návrh a prevádzka indukčných snímačov ABS
Ide o najjednoduchší snímač rýchlosti v dizajne a prevádzke.Základom je induktor navinutý na tenký medený drôt, vo vnútri ktorého je pomerne silný permanentný magnet a železné magnetické jadro.Koniec cievky s magnetickým jadrom je umiestnený oproti kovovému ozubenému kolesu (pulznému rotoru), pevne namontovanému na náboji kolesa.Zuby rotora majú pravouhlý profil, vzdialenosť medzi zubami je rovnaká alebo o niečo väčšia ako ich šírka.
Činnosť tohto snímača je založená na fenoméne elektromagnetickej indukcie.V pokoji nie je v cievke snímača žiadny prúd, pretože je obklopená konštantným magnetickým poľom - na výstupe snímača nie je žiadny signál.Počas pohybu auta prechádzajú zuby pulzného rotora blízko magnetického jadra snímača, čo vedie k zmene magnetického poľa prechádzajúceho cez cievku.V dôsledku toho sa magnetické pole stáva striedavým, čo podľa zákona elektromagnetickej indukcie generuje v cievke striedavý prúd.Tento prúd sa mení podľa sínusového zákona a frekvencia zmeny prúdu závisí od rýchlosti otáčania rotora, teda od rýchlosti auta.
Indukčné snímače rýchlosti majú značné nevýhody - začnú pracovať až po prekonaní určitej rýchlosti a vytvárajú slabý signál.To znemožňuje činnosť ABS a iných systémov pri nízkych rýchlostiach a často vedie k chybám.Preto pasívne DSA indukčného typu dnes ustupujú pokročilejším aktívnym.
Návrh a prevádzka snímačov rýchlosti na báze Hallovho prvku
Snímače založené na Hallových prvkoch sú najbežnejšie vďaka svojej jednoduchosti a spoľahlivosti.Sú založené na Hallovom jave - výskyte priečneho rozdielu potenciálov v rovinnom vodiči umiestnenom v magnetickom poli.Takýmto vodičom je štvorcová kovová platňa umiestnená v mikroobvode (Hallov integrovaný obvod), ktorý obsahuje aj vyhodnocovací elektronický obvod, ktorý generuje digitálny signál.Tento čip je nainštalovaný v snímači rýchlosti.
Štrukturálne je DSA s Hallovým prvkom jednoduchý: je založený na mikroobvode, za ktorým je permanentný magnet a okolo môže byť umiestnené kovové platňové magnetické jadro.To všetko je umiestnené v puzdre, v zadnej časti ktorého je elektrický konektor alebo vodič s konektorom.Snímač je umiestnený oproti impulznému rotoru, ktorý môže byť vyrobený buď vo forme kovového ozubeného kolesa alebo prstenca so zmagnetizovanými sekciami, impulzný rotor je pevne uložený na náboji kolesa.
Princíp činnosti Hallovho snímača je nasledujúci.Hallov integrovaný obvod neustále generuje digitálny signál vo forme štvorcových impulzov určitej frekvencie.V pokoji má tento signál minimálnu frekvenciu alebo úplne chýba.Na začiatku pohybu auta prechádzajú okolo snímača zmagnetizované časti alebo zuby rotora, čo má za následok zmenu prúdu v snímači - túto zmenu sleduje vyhodnocovací obvod, ktorý generuje výstupný signál.Frekvencia impulzného signálu závisí od rýchlosti otáčania kolesa, ktorú využíva protiblokovací systém bŕzd.
DSA tohto typu nemajú nevýhody indukčných snímačov, umožňujú vám merať rýchlosť otáčania kolies doslova od prvých centimetrov pohybu vozidla, sú presné a spoľahlivé v prevádzke.
Návrh a prevádzka anizotropných magnetorezistívnych snímačov rýchlosti
Magnetorezistívne snímače rýchlosti sú založené na anizotropnom magnetorezistívnom efekte, čo je zmena elektrického odporu feromagnetických materiálov pri zmene ich orientácie vzhľadom na konštantné magnetické pole.
Citlivým prvkom snímača je „vrstvový koláč“ dvoch alebo štyroch tenkých permalloy platní (špeciálna zliatina železa a niklu), na ktorých sú nanesené kovové vodiče, rozdeľujúce siločiary magnetického poľa určitým spôsobom.Dosky a vodiče sú umiestnené v integrovanom obvode, v ktorom je umiestnený aj vyhodnocovací obvod na vytvorenie výstupného signálu.Tento čip je inštalovaný v snímači umiestnenom oproti pulznému rotoru - plastový krúžok s magnetizovanými časťami.Krúžok je pevne namontovaný na náboji kolesa.
Činnosť senzorov AMR sa scvrkáva na nasledovné.V pokoji zostáva odpor feromagnetických dosiek snímača nezmenený, takže výstupný signál generovaný integrovaným obvodom sa tiež nemení alebo úplne chýba.Počas pohybu vozidla prechádzajú zmagnetizované časti pulzného krúžku okolo snímacieho prvku snímača, čo vedie k určitej zmene smeru magnetických siločiar.To spôsobí zmenu odporu permalloy platní, ktorá je monitorovaná vyhodnocovacím obvodom - v dôsledku toho sa na výstupe snímača generuje pulzný digitálny signál, ktorého frekvencia je úmerná rýchlosti auta.
Treba poznamenať, že magnetorezistívne snímače umožňujú sledovať nielen rýchlosť otáčania kolies, ale aj smer ich otáčania a moment zastavenia.To je možné vďaka prítomnosti pulzného rotora s magnetizovanými sekciami: snímač monitoruje nielen zmenu smeru magnetického poľa, ale aj postupnosť prechodu magnetických pólov okolo snímacieho prvku.
DSA tohto typu sú najspoľahlivejšie, poskytujú vysokú presnosť merania rýchlosti otáčania kolies a efektívnu činnosť aktívnych bezpečnostných systémov vozidla.
Všeobecný princíp činnosti snímačov rýchlosti ako súčasti ABS a iných systémov
Protiblokovacie brzdové systémy, bez ohľadu na snímače v nich nainštalované, majú rovnaký princíp činnosti.Riadiaca jednotka ABS monitoruje signál prichádzajúci zo snímačov rýchlosti a porovnáva ho s vopred vypočítanými ukazovateľmi rýchlosti a zrýchlenia vozidla (tieto ukazovatele sú pre každé auto individuálne).Ak sa signál zo snímača a parametre zaznamenané v riadiacej jednotke zhodujú, systém je neaktívny.Ak sa signál z jedného alebo viacerých snímačov odchyľuje od konštrukčných parametrov (to znamená, že kolesá sú zablokované), potom je systém zahrnutý do brzdového systému, čím sa zabráni negatívnym dôsledkom zablokovania kolies.
Viac informácií o fungovaní protiblokovacieho brzdového systému a ďalších aktívnych bezpečnostných systémov automobilov nájdete v ďalších článkoch na stránke.
Čas odoslania: 24. augusta 2023