Det blokeringsfrie bremsesystem (ABS) overvåger parametrene for køretøjets bevægelse i henhold til aflæsningerne af sensorer installeret på et eller flere hjul.Lær om, hvad en ABS-sensor er, og hvorfor den er nødvendig, hvilke typer det er, hvordan den fungerer, og på hvilke principper dens arbejde er baseret - find ud af artiklen.
Hvad er en ABS-sensor
ABS-sensor (også automobilhastighedssensor, DSA) er en berøringsfri sensor for rotationshastigheden (eller hastigheden) af hjulet på køretøjer udstyret med forskellige elektroniske aktive sikkerhedssystemer og hjælpekontrolsystemer.Hastighedssensorer er de vigtigste måleelementer, der sikrer driften af det blokeringsfrie bremsesystem (ABS), stabilitetskontrolsystemet (ESC) og traction control.Sensoraflæsninger bruges også i nogle automatiske transmissionskontrolsystemer, dæktryksmålinger, adaptiv belysning og andre.
Alle moderne biler og mange andre hjulkøretøjer er udstyret med hastighedssensorer.På personbiler monteres sensorer på hvert hjul, på erhvervskøretøjer og lastbiler kan sensorer installeres både på alle hjul og i drivakseldifferentialer (en pr. aksel).Således kan blokeringsfrie bremsesystemer overvåge tilstanden af alle hjul eller hjul på drivaksler og på baggrund af disse oplysninger foretage ændringer i bremsesystemets funktion.
Typer af ABS-sensorer
Alle eksisterende DSA'er er opdelt i to store grupper:
• Passiv – induktiv;
• Aktiv — magnetoresistiv og baseret på Hall-sensorer.
Passive sensorer kræver ikke ekstern strømforsyning og har det enkleste design, men de har lav nøjagtighed og en række ulemper, så i dag er de til lidt nytte.Aktive ABS-sensorer har brug for strøm for at fungere, er noget mere komplekse i design og dyrere, men giver de mest nøjagtige aflæsninger og er pålidelige i drift.Derfor er der i dag installeret aktive sensorer på de fleste biler.
DSA af alle typer har to versioner:
• Lige (ende);
•Hjørne.
Direkte sensorer har form af en cylinder eller stang, i den ene ende af hvilken et føleelement er installeret, i den anden - et stik eller en ledning med et stik.Vinkelsensorer er udstyret med et vinkelstik eller en ledning med et stik, og de har også et plast- eller metalbeslag med et bolthul.
Design og drift af ABS induktive sensorer
Dette er den enkleste hastighedssensor i design og drift.Den er baseret på en induktor viklet med en tynd kobbertråd, inden i hvilken der er en ret kraftig permanent magnet og en magnetisk jernkerne.Enden af spolen med en magnetisk kerne er placeret overfor metaltandhjulet (pulsrotoren), stift monteret på hjulnavet.Rotortænderne har en rektangulær profil, afstanden mellem tænderne er lig med eller lidt større end deres bredde.
Funktionen af denne sensor er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion.I hvile er der ingen strøm i sensorspolen, da den er omgivet af et konstant magnetfelt - der er intet signal ved udgangen af sensoren.Mens bilen bevæger sig, passerer pulsrotorens tænder nær sensorens magnetiske kerne, hvilket fører til en ændring i det magnetiske felt, der passerer gennem spolen.Som et resultat bliver magnetfeltet vekslende, hvilket ifølge loven om elektromagnetisk induktion genererer en vekselstrøm i spolen.Denne strøm varierer i henhold til sinusloven, og frekvensen af strømændringer afhænger af rotorens rotationshastighed, det vil sige af bilens hastighed.
Induktive hastighedssensorer har betydelige ulemper - de begynder kun at fungere, når en vis hastighed er overvundet og danner et svagt signal.Dette gør det umuligt for ABS og andre systemer at køre ved lave hastigheder og fører ofte til fejl.Derfor viger passive DSA'er af den induktive type i dag for mere avancerede aktive.
Design og drift af hastighedssensorer baseret på Hall-elementet
Sensorer baseret på Hall-elementer er de mest almindelige på grund af deres enkelhed og pålidelighed.De er baseret på Hall-effekten - forekomsten af en tværgående potentialforskel i en plan leder placeret i et magnetfelt.En sådan leder er en firkantet metalplade placeret i et mikrokredsløb (Hall-integreret kredsløb), som også indeholder et evaluerende elektronisk kredsløb, der genererer et digitalt signal.Denne chip er installeret i hastighedssensoren.
Strukturelt er DSA med et Hall-element simpelt: det er baseret på et mikrokredsløb, bag hvilket der er en permanent magnet, og en metalplade-magnetisk kerne kan placeres omkring.Alt dette er placeret i en kuffert, på bagsiden af hvilken der er et elektrisk stik eller en leder med et stik.Føleren er placeret overfor pulsrotoren, som kan være lavet enten i form af et metalgear eller en ring med magnetiserede sektioner, pulsrotoren er stift monteret på hjulnavet.
Funktionsprincippet for Hall-sensoren er som følger.Det integrerede Hall-kredsløb genererer konstant et digitalt signal i form af firkantimpulser af en bestemt frekvens.I hvile har dette signal en minimal frekvens eller er fuldstændig fraværende.I begyndelsen af bilens bevægelse passerer magnetiserede sektioner eller rotortænder sensoren, hvilket medfører en ændring i strømmen i sensoren - denne ændring overvåges af evalueringskredsløbet, som genererer udgangssignalet.Frekvensen af pulssignalet afhænger af hjulets rotationshastighed, som bruges af det blokeringsfrie bremsesystem.
DSA af denne type er blottet for ulemperne ved induktive sensorer, de giver dig mulighed for at måle hjulenes rotationshastighed bogstaveligt fra de første centimeter af bilens bevægelse, er nøjagtige og pålidelige i drift.
Design og drift af anisotropiske magnetoresistive hastighedssensorer
Magnetoresistive hastighedssensorer er baseret på den anisotrope magnetoresistive effekt, som er en ændring i den elektriske modstand af ferromagnetiske materialer, når deres orientering ændres i forhold til et konstant magnetfelt.
Det følsomme element i sensoren er en "lagkage" af to eller fire tynde permalloy-plader (en speciel jern-nikkel-legering), hvorpå der påføres metalledere, der fordeler magnetfeltlinjerne på en bestemt måde.Pladerne og lederne er placeret i et integreret kredsløb, som også huser evalueringskredsløbet til at danne udgangssignalet.Denne chip er installeret i en sensor placeret overfor pulsrotoren - en plastring med magnetiserede sektioner.Ringen er stift monteret på hjulnavet.
Driften af AMR-sensorer koger ned til følgende.I hvile forbliver modstanden af sensorens ferromagnetiske plader uændret, så udgangssignalet, der genereres af det integrerede kredsløb, ændres heller ikke eller er helt fraværende.Mens bilen bevæger sig, passerer magnetiserede dele af pulsringen forbi sensorfølerelementet, hvilket fører til en vis ændring i retningen af de magnetiske feltlinjer.Dette forårsager en ændring i modstanden af permalloy-pladerne, som overvåges af evalueringskredsløbet - som følge heraf genereres et pulseret digitalt signal ved udgangen af sensoren, hvis frekvens er proportional med bilens hastighed.
Det skal bemærkes, at magnetoresistive sensorer giver dig mulighed for at spore ikke kun hjulenes rotationshastighed, men også retningen af deres rotation og stopmomentet.Dette er muligt på grund af tilstedeværelsen af en pulsrotor med magnetiserede sektioner: sensoren overvåger ikke kun ændringen i magnetfeltets retning, men også sekvensen af passage af de magnetiske poler forbi følerelementet.
DSA'er af denne type er de mest pålidelige, de giver høj nøjagtighed ved måling af hjulenes rotationshastighed og den effektive drift af aktive køretøjssikkerhedssystemer.
Det generelle princip for drift af hastighedssensorer som en del af ABS og andre systemer
Blokeringsfrie bremsesystemer, uanset hvilke sensorer der er installeret i dem, har samme funktionsprincip.ABS-styreenheden overvåger signalet fra hastighedssensorerne og sammenligner det med forudberegnede indikatorer for køretøjets hastighed og acceleration (disse indikatorer er individuelle for hver bil).Hvis signalet fra sensoren og parametrene registreret i styreenheden falder sammen, er systemet inaktivt.Hvis signalet fra en eller flere sensorer afviger fra designparametrene (det vil sige, at hjulene er blokeret), er systemet inkluderet i bremsesystemet, hvilket forhindrer de negative konsekvenser af at låse hjulene.
Mere information om betjeningen af blokeringsfri bremsning og andre aktive bilsikkerhedssystemer kan findes i andre artikler på siden.
Indlægstid: 24. august 2023