Protiblokirni zavorni sistem (ABS) spremlja parametre gibanja vozila glede na odčitke senzorjev, nameščenih na enem ali več kolesih.Preberite, kaj je senzor ABS in zakaj je potreben, kakšne vrste je, kako deluje in na katerih načelih temelji njegovo delo - izvedite iz članka.
Kaj je ABS senzor
Senzor ABS (tudi avtomobilski senzor hitrosti, DSA) je brezkontaktni senzor hitrosti vrtenja (ali hitrosti) kolesa vozil, opremljenih z različnimi elektronskimi aktivnimi varnostnimi sistemi in pomožnimi krmilnimi sistemi.Senzorji hitrosti so glavni merilni elementi, ki zagotavljajo delovanje protiblokirnega zavornega sistema (ABS), sistema za nadzor stabilnosti (ESC) in nadzora oprijema.Odčitki senzorjev se uporabljajo tudi v nekaterih sistemih za krmiljenje samodejnega menjalnika, meritvah tlaka v pnevmatikah, prilagodljivi osvetlitvi in drugih.
Vsi sodobni avtomobili in mnoga druga kolesna vozila so opremljena s senzorji hitrosti.Pri osebnih vozilih so senzorji nameščeni na vsakem kolesu, pri gospodarskih vozilih in tovornih vozilih pa so senzorji lahko nameščeni tako na vseh kolesih kot tudi v diferencialih pogonskih osi (po enega na os).Tako lahko protiblokirni zavorni sistemi spremljajo stanje vseh koles oziroma koles pogonskih osi in na podlagi teh informacij spreminjajo delovanje zavornega sistema.
Vrste ABS senzorjev
Vsi obstoječi DSA so razdeljeni v dve veliki skupini:
• Pasivno – induktivno;
• Aktiven — magnetorezisten in temelji na Hallovih senzorjih.
Pasivni senzorji ne potrebujejo zunanjega napajanja in imajo najpreprostejšo zasnovo, vendar imajo nizko natančnost in številne pomanjkljivosti, zato so danes malo uporabni.Aktivni senzorji ABS potrebujejo napajanje za delovanje, so nekoliko bolj zapleteni in dražji, vendar zagotavljajo najbolj natančne odčitke in so zanesljivi pri delovanju.Zato so danes aktivni senzorji nameščeni na večini avtomobilov.
DSA vseh vrst ima dve različici:
• Ravno (konec);
•Kotiček.
Neposredni senzorji imajo obliko valja ali palice, na enem koncu katerega je nameščen senzorski element, na drugem pa konektor ali žica s konektorjem.Kotni senzorji so opremljeni s kotnim konektorjem ali žico s konektorjem, imajo pa tudi plastični ali kovinski nosilec z luknjo za vijak.
Zasnova in delovanje ABS induktivnih senzorjev
To je najpreprostejši senzor hitrosti v zasnovi in delovanju.Temelji na induktorju, navitem s tanko bakreno žico, znotraj katere je dokaj močan trajni magnet in železno magnetno jedro.Konec tuljave z magnetnim jedrom se nahaja nasproti kovinskega zobnika (impulznega rotorja), ki je togo pritrjen na pesto kolesa.Zobje rotorja imajo pravokoten profil, razdalja med zobmi je enaka ali nekoliko večja od njihove širine.
Delovanje tega senzorja temelji na pojavu elektromagnetne indukcije.V mirovanju v senzorski tuljavi ni toka, saj jo obdaja konstantno magnetno polje - na izhodu senzorja ni signala.Med premikanjem avtomobila zobje impulznega rotorja potekajo blizu magnetnega jedra senzorja, kar povzroči spremembo magnetnega polja, ki poteka skozi tuljavo.Posledično postane magnetno polje izmenično, kar po zakonu elektromagnetne indukcije ustvari izmenični tok v tuljavi.Ta tok se spreminja po sinusnem zakonu, frekvenca spremembe toka pa je odvisna od hitrosti vrtenja rotorja, torej od hitrosti avtomobila.
Induktivni senzorji hitrosti imajo pomembne pomanjkljivosti - začnejo delovati šele, ko je premagana določena hitrost in tvorijo šibek signal.To onemogoča delovanje ABS in drugih sistemov pri nizkih hitrostih in pogosto vodi do napak.Zato se pasivni DSA induktivnega tipa danes umikajo naprednejšim aktivnim.
Zasnova in delovanje senzorjev hitrosti na osnovi Hallovega elementa
Senzorji na osnovi Hallovih elementov so zaradi svoje enostavnosti in zanesljivosti najpogostejši.Temeljijo na Hallovem učinku – pojavu prečne potencialne razlike v ravninskem prevodniku, ki je postavljen v magnetno polje.Tak vodnik je kvadratna kovinska plošča, nameščena v mikrovezje (Hall integrirano vezje), ki vsebuje tudi evalvacijsko elektronsko vezje, ki generira digitalni signal.Ta čip je nameščen v senzorju hitrosti.
Strukturno je DSA s Hallovim elementom preprost: temelji na mikrovezju, za katerim je trajni magnet, okrog pa se lahko nahaja kovinsko ploščato magnetno jedro.Vse to je nameščeno v ohišju, v zadnjem delu katerega je električni konektor oziroma vodnik s konektorjem.Senzor se nahaja nasproti impulznega rotorja, ki je lahko izdelan v obliki kovinskega zobnika ali obroča z magnetiziranimi odseki, impulzni rotor je togo pritrjen na pesto kolesa.
Načelo delovanja Hallovega senzorja je naslednje.Hallovo integrirano vezje nenehno generira digitalni signal v obliki kvadratnih impulzov določene frekvence.V mirovanju ima ta signal minimalno frekvenco ali pa je popolnoma odsoten.Na začetku gibanja avtomobila mimo senzorja preidejo magnetizirani deli ali zobje rotorja, kar povzroči spremembo toka v senzorju - to spremembo spremlja ocenjevalno vezje, ki generira izhodni signal.Frekvenca pulznega signala je odvisna od hitrosti vrtenja kolesa, ki jo uporablja protiblokirni zavorni sistem.
DSA te vrste je brez pomanjkljivosti induktivnih senzorjev, omogočajo merjenje hitrosti vrtenja koles dobesedno od prvih centimetrov gibanja avtomobila, so natančni in zanesljivi pri delovanju.
Zasnova in delovanje anizotropnih magnetorezistivnih senzorjev hitrosti
Magnetorezistivni senzorji hitrosti temeljijo na anizotropnem magnetorezističnem učinku, ki je sprememba električnega upora feromagnetnih materialov, ko se njihova orientacija spremeni glede na konstantno magnetno polje.
Občutljivi element senzorja je "plastna pogača" dveh ali štirih tankih plošč iz permaloja (posebne zlitine železa in niklja), na katere so naneseni kovinski vodniki, ki na določen način porazdelijo magnetne silnice.Plošče in vodniki so nameščeni v integriranem vezju, v katerem je tudi ocenjevalno vezje za oblikovanje izhodnega signala.Ta čip je nameščen v senzor, ki se nahaja nasproti impulznega rotorja - plastični obroč z magnetiziranimi odseki.Obroč je togo nameščen na pesto kolesa.
Delovanje senzorjev AMR se svodi na naslednje.V mirovanju upornost feromagnetnih plošč senzorja ostane nespremenjena, zato se tudi izhodni signal, ki ga generira integrirano vezje, ne spremeni ali pa je popolnoma odsoten.Med premikanjem avtomobila gredo magnetizirani deli impulznega obroča mimo zaznavalnega elementa senzorja, kar povzroči določeno spremembo smeri silnic magnetnega polja.To povzroči spremembo upora permallojskih plošč, ki jo spremlja ocenjevalno vezje - posledično se na izhodu senzorja ustvari impulzni digitalni signal, katerega frekvenca je sorazmerna s hitrostjo avtomobila.
Treba je opozoriti, da magnetorezivni senzorji omogočajo sledenje ne le hitrosti vrtenja koles, temveč tudi smer njihovega vrtenja in trenutek ustavitve.To je mogoče zaradi prisotnosti impulznega rotorja z magnetiziranimi odseki: senzor spremlja ne le spremembo smeri magnetnega polja, temveč tudi zaporedje prehoda magnetnih polov mimo senzorskega elementa.
DSA te vrste so najbolj zanesljivi, zagotavljajo visoko natančnost pri merjenju hitrosti vrtenja koles in učinkovito delovanje sistemov aktivne varnosti vozila.
Splošno načelo delovanja senzorjev hitrosti kot del ABS in drugih sistemov
Protiblokirni zavorni sistemi imajo, ne glede na vgrajene senzorje, enak princip delovanja.Krmilna enota ABS spremlja signal, ki prihaja iz senzorjev hitrosti, in ga primerja z vnaprej izračunanimi indikatorji hitrosti in pospeška vozila (ti indikatorji so individualni za vsak avtomobil).Če signal senzorja in parametri, zabeleženi v krmilni enoti, sovpadajo, je sistem neaktiven.Če signal enega ali več senzorjev odstopa od konstrukcijskih parametrov (to je, da so kolesa blokirana), se sistem vključi v zavorni sistem, kar preprečuje negativne posledice blokiranja koles.
Več informacij o delovanju protiblokirnih zavor in drugih aktivnih varnostnih sistemov avtomobila najdete v drugih člankih na spletnem mestu.
Čas objave: 24. avgusta 2023