Содержание
- Что такое датчик АБС
- Типы датчиков АБС
- Конструкция и работа индуктивных датчиков АБС
- Конструкция и работа датчиков скорости на основе элемента Холла
- Конструкция и работа анизотропных магниторезистивных датчиков скорости
- Общий принцип работы датчиков скорости в составе АБС и других систем
- Устройство АБС
- Датчик АБС – органы чувств в процессе торможения
- Датчик АБС в истории
- Пассивная технология
- Активные устройства
- Типичные неполадки
- Как проверить, исправен ли он?
- Как заменить датчики АБС?
- Всего должно быть в меру — это хорошо знают создатели антиблокировочной системы тормозов (ABS). Ее устройство и принцип работы изучал автор.
- ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ
- 1 no copyright
- АНАТОМИЯ
- 3 no copyright
- 2 no copyright
- 4 no copyright
- ФОРС-МАЖОР
- ЛУЧШЕ НЕ РИСКОВАТЬ
- КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА
- Рекомендуем посмотреть:
Антиблокировочная система (АБС) отслеживает параметры движения транспортного средства по показаниям датчиков, установленных на одном или нескольких колесах. О том, что такое датчик АБС и зачем он нужен, каких типов он бывает, как устроен и на каких принципах основана его работа — узнайте из статьи.
Что такое датчик АБС
Датчик АБС (также датчик скорости автомобильный, ДСА) — бесконтактный датчик скорости вращения (или частоты вращения) колеса транспортных средств, оснащенных различными электронными системами активной безопасности и вспомогательными системами управления. Датчики скорости являются основными измерительными элементами, обеспечивающими работу антиблокировочной системы (АБС), системы курсовой устойчивости (ESC) и антипробуксовочной системы. Также показания датчиков используются в некоторых системах управления автоматической трансмиссией, измерения давления воздуха в шинах, адаптивного освещения и других.
Датчиками скорости оснащаются все современные автомобили и многие другие колесные транспортные средства. На легковых автомобилях датчики устанавливаются на каждом колесе, на коммерческих и грузовых автомобилях датчики могут устанавливаться как на все колеса, так и в дифференциалах ведущих мостов (по одному на ось). Таким образом, антиблокировочные системы могут отслеживать состояние всех колес или колес ведущих мостов, и на основе этой информации вносить изменения в работу тормозной системы.
Типы датчиков АБС
Все существующие ДСА делятся на две больших группы:
• Пассивные — индуктивные;
• Активные — магниторезистивные и на основе датчиков Холла.
Пассивные датчики не требуют внешнего питания и имеют простейшую конструкцию, однако обладают невысокой точностью и рядом недостатков, поэтому сегодня находят незначительное применение. Активные датчики АБС для работы нуждаются в электропитании, несколько сложнее по конструкции и дороже, однако обеспечивают наиболее точные показания и надежны в работе. Поэтому сегодня на большинство легковых автомобилей устанавливаются именно активные датчики.
ДСА всех типов имеют два исполнения:
• Прямые (торцевые);
• Угловые.
Прямые датчики имеют вид цилиндра или стержня, в одном торце которого устанавливается чувствительный элемент, на другом — разъем или провод с разъемом. Угловые датчики оснащаются угловым разъемом или проводом с разъемом, также они имеют пластиковый или металлический кронштейн с отверстием для болта.
Конструкция и работа индуктивных датчиков АБС
Это наиболее простой по конструкции и работе датчик скорости. Его основу составляет катушка индуктивности, намотанная тонким медным проводом, внутри которой размещен достаточно мощный постоянный магнит и железный магнитный сердечник. Торец катушки с магнитным сердечником располагается напротив металлического зубчатого колеса (импульсного ротора), жестко установленного на ступице колеса. Зубцы ротора имеют прямоугольный профиль, расстояние между зубцами равны или несколько больше их ширины.
Работа данного датчика основана на явлении электромагнитной индукции. В покое в катушке датчика нет тока, так как ее окружает постоянное магнитное поле — на выходе датчика нет сигнала. Во время движения автомобиля вблизи магнитного сердечника датчика проходят зубцы импульсного ротора, что приводит к изменению проходящего через катушку магнитного поля. В результате магнитное поле становится переменным, что согласно закону электромагнитной индукции порождает в катушке переменный ток. Этот ток изменяется по закону синуса, причем частота изменения тока зависит от скорости вращения ротора, то есть — от скорости движения автомобиля.
Индуктивные датчики скорости имеют существенные недостатки — они начинают работать только при преодолении определенной скорости и формируют слабый сигнал. Это делает невозможной работу АБС и других систем на малых скоростях и часто приводит к ошибкам. Поэтому пассивные ДСА индуктивного типа сегодня уступают место более совершенным активным.
Конструкция и работа датчиков скорости на основе элемента Холла
Датчики на основе элементов Холла наиболее распространены вследствие своей простоты и надежности работы. Они основаны на эффекте Холла — возникновении поперечной разности потенциала в плоском проводнике, помещенном в магнитное поле. Таким проводником выступает квадратная металлическая пластина, помещенная в микросхему (интегральную схему Холла), в которой также находится оценивающая электронная схема, формирующая цифровой сигнал. Данная микросхема устанавливается в датчик скорости.
Конструктивно ДСА с элементом Холла прост: его основу составляет микросхема, за которой располагается постоянный магнит, а вокруг может располагаться металлическая пластина-магнитопровод. Все это помещено в корпус, в задней части которого расположен электрический разъем или проводник с разъемом. Датчик располагается напротив импульсного ротора, который может выполняться либо в виде металлического зубчатого колеса, либо кольца с намагниченными участками, импульсный ротор жестко монтируется на ступице колеса.
Принцип работы датчика Холла следующий. Интегральная схема Холла постоянно формирует цифровой сигнал в виде прямоугольных импульсов той или иной частоты. В покое этот сигнал имеет минимальную частоту или вовсе отсутствует. При начале движения автомобиля мимо датчика проходят намагниченные участки или зубцы ротора, что влечет за собой изменение тока в датчике — это изменение отслеживается оценивающей схемой, которая формирует выходной сигнал. Частота импульсного сигнала зависит от скорости вращения колеса, что и используется антиблокировочной системой.
Читайте также: Заработок на газели отзывы
ДСА данного типа лишены недостатков индуктивных датчиков, они позволяют измерять скорость вращения колес буквально с первых сантиметров движения автомобиля, точны и надежны в работе.
Конструкция и работа анизотропных магниторезистивных датчиков скорости
Магниторезистивные датчики скорости основаны на анизотропном магниторезистивном эффекте — изменении электрического сопротивления ферромагнитных материалов при изменении их ориентации относительно постоянного магнитного поля.
В качестве чувствительного элемента датчика выступает «слоеный пирог» из двух или четырех тонких пермаллоевых пластин (специальный железоникелевый сплав), на которые наносятся металлические проводники, определенным образом распределяющие силовые линии магнитного поля. Пластины и проводники помещены в интегральную схему, в которой также находится оценивающая схема для формирования выходного сигнала. Данная микросхема устанавливается в датчик, располагающийся напротив импульсного ротора — пластикового кольца с намагниченными участками. Кольцо жестко устанавливается на ступице колеса.
Работа AMR-датчиков сводится к следующему. В покое сопротивление ферромагнитных пластин датчика остается неизменным, поэтому формирующийся интегральной схемой выходной сигнал также не изменяется или вовсе отсутствует. Во время движения автомобиля мимо чувствительного элемента датчика проходят намагниченные участки импульсного кольца, что приводит к некоторому изменению направления силовых линий магнитного поля. Это вызывает изменение сопротивления пермаллоевых пластин, что отслеживается оценивающей схемой — в результате на выходе датчика формируется импульсный цифровой сигнал, частота которого пропорциональна скорости движения автомобиля.
Следует заметить, что магниторезистивные датчики позволяют отслеживать не только скорость вращения колес, но также направление их вращения и момент остановки. Это возможно благодаря наличию импульсного ротора с намагниченными участками: датчик отслеживает не просто изменение направления магнитного поля, но и очередность прохождения магнитных полюсов мимо чувствительного элемента.
ДСА данного типа являются наиболее надежными, они обеспечивают высокую точность измерения скорости вращения колес и эффективную работу активных систем безопасности автомобиля.
Общий принцип работы датчиков скорости в составе АБС и других систем
Антиблокировочные системы, независимо от установленных в них датчиков, имеют одинаковый принцип работы. Блок управления АБС отслеживает сигнал, поступающий от датчиков скорости, и сравнивает его с заранее рассчитанными показателями скорости и ускорения транспортного средства (эти показатели индивидуальны для каждого автомобиля). Если сигнал с датчика и записанные в блоке управления параметры совпадают — система бездействует. Если же сигнал от одного или нескольких датчиков отклоняется от расчетных параметров (то есть, происходит блокировка колес), то система включается в работу тормозной системы, предотвращая негативные последствия блокировки колес.
Подробнее о работе антиблокировочной и иных активных систем безопасности автомобиля можно узнать в других статьях на сайте.
ABS – это система, предотвращающая блокировку тормозов. Она создана для контроля торможения. Так, датчик АБС следит за тем, чтобы при торможении не блокировалось ни одно из колес автомобиля.
Устройство АБС
Самая простая антиблокировочная система работает на основе центрального модуля управления или же контроллера и датчиков, которые смонтированы в ступицах колес, а также в блоках с клапанами. Также в системе есть электронасос.
Датчик АБС – органы чувств в процессе торможения
Эти устройства считаются основными в антиблокировочной системе. Датчики позволяют очень точно фиксировать тот момент, когда колеса близки к блокировке.
Датчик АБС в истории
Самая первая антиблокировочная система была создана в 1978 г. специалистами корпорации Bosch. Первая система состояла из нескольких датчиков, которые работали на основе постоянных магнитов в катушке. Если учесть факты, то «Бош» работала совместно с Daimler-Benz. Первым автомобилем, который оснастили АБС, был «Mercedes-Benz» S-класса, который также выпускался в 1978 году.
Инженеры «Бош» постоянно развивали свой продукт. Новые датчики и системы, которые мы используем сегодня, основаны на разработках физика Эдвина Холла. Этот человек постоянно проводил различные опыты по изучению электромагнитных полей, а в 1879 году он подарил миру эффект Холла.
Этот эффект успешно применялся во многих сферах, а в строительстве автомобилей его стали использовать лишь через 75 лет. Однако датчик АБС по технологии Холла используется и при современных технологиях.
Пассивная технология
Здесь устройства отличаются более крупными размерами, но вот точность у них не очень высокая. Один из главных и серьезных недостатков – они регистрируют угловые скорости лишь после того, как колесо наберет определенное число оборотов. Но показаниям их можно доверять, и системы АБС на таких приборах отлично работают.
В устройстве этого пассивного регистратора угловой скорости можно найти сердечник из ферромагнитных материалов, магниты, импульсные кольца.
Активные устройства
В конце 90-х годов на автомобилях в комплексе АБС начали преобладать активные датчики.
Типичные неполадки
Специалисты выделяют несколько больных мест в антиблокировочных системах. Так, при прохождении автоматического теста может быть обнаружена критическая ошибка и ABS будет деактивирована. Среди возможных причин этого – различные неисправности или сбои в контроллере либо обрывы проводки, которая идет на задний датчик АБС либо же на любой другой. В результате контроллер не сможет получить сигналы об изменениях скоростей колес.
Читайте также: Лада калина максимальная комплектация
Если после запуска систем самотестирование проходит и АБС выключается, то причиной этого может быть все что угодно. Чаще всего это обрывы в соединениях, окисленные контакты, ненадежные разъемы, отсутствие питания, короткое замыкание.
Если система проходит диагностику, но фиксирует некоторые ошибки и, несмотря на них, продолжает работу, то здесь также нужно искать обрыв соединения одного из регистраторов угловых скоростей в системе. В этих случаях часто контроллер получает данные с дополнительного устройства.
Если ABS вовсе отказывается работать, тогда стоит поискать обрывы, замыкания. Но еще на работу влияют: износ подшипника ступицы, всевозможные люфты комплектующих датчика или надломленные устройства на колесах.
Как проверить, исправен ли он?
Перед тем как проверить датчик АБС, следует убедиться в том, что при включении зажигания загорается индикатор работы системы на панели приборов. Кроме этого, проблемы с ABS можно увидеть в момент использования педали тормоза.
Для того чтобы удостоверится в неисправности, понадобится тестер. Его переключатель следует установить в режим 20K.
Если вы не знаете, где расположены контакты от задних датчиков, то вы легко их найдете под задним креслом – там находится панель с соответствующими разъемами. К ним нужно присоединить щупы от измерительного устройства. Если датчик на колесе полностью исправен, тогда вы не увидите изменений показаний.
Если вы решите тестировать датчик АБС передний, вам придется снимать колесо.
Как заменить датчики АБС?
Для замены понадобится открутить болты, которые удерживают устройства.
Со слов опытных водителей, АБС может выдавать ошибки, которые не особенно беспокоят автовладельцев. При возникновении любых неполадок лучше всегда выполнять проверку, иначе последствия могут быть далеко не радужные. Не пользуйтесь чужим опытом. Постоянно следите за исправностью, ведь теперь вы знаете, как проверить датчик АБС. Правильная работа этой системы – залог вашей безопасности.
Всего должно быть в меру — это хорошо знают создатели антиблокировочной системы тормозов (ABS). Ее устройство и принцип работы изучал автор.
Интересующая нас система прижилась на автомобилях еще в конце 1970-х годов, так что проверку временем она прошла. В настоящее время отсутствие ABS в штатной комплектации — большая редкость. Она существенно повышает безопасность на дорогах и отчасти снижает требования к навыкам водителя. Во всяком случае, под контролем ABS даже у неопытного больше шансов избежать аварийной ситуации.
ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ
Задача ABS — сохранение управляемости при экстренном торможении. Известно, что у блокированного колеса сцепление с покрытием дороги ниже, чем у катящегося, — создаваемые им тормозные силы меньше, а управляющие вовсе отсутствуют. В лучшем случае автомобиль скользит прямо, в худшем — по неконтролируемой траектории с непредсказуемым результатом. ABS же контролирует работу колеса на границе между максимально возможным (в конкретных условиях) сцеплением и срывом в блокировку, не позволяя ей развиться. Разумеется, сам коэффициент сцепления шин с дорогой от ABS не зависит. На льду он может оказаться раз в десять ниже, чем на сухом асфальте, — значит, и управляемость автомобиля будет разная. Но в обоих случаях ABS обеспечивает максимум возможного. При достаточно точной настройке она способна действовать даже более эффективно, чем водитель-ас.
1 no copyright
Все схемы, таблицы и графики открываются в полный размер по клику мышки.
Работа ABS опирается на коэффициент проскальзывания колес — отношение разности скорости автомобиля и окружной скорости колеса к скорости автомобиля. В различных режимах езды скорость поступательного движения автомобиля и окружная скорость колеса могут не совпадать. При интенсивном разгоне окружная скорость ведущего колеса выше скорости машины, при замедлении — наоборот. Естественно, 100-процентному проскальзыванию соответствуют два режима — блокировка колеса при торможении или буксование на месте. Между тем наилучшее сцепление шины с покрытием и, следовательно, максимальная передача тормозных усилий достигаются при степени проскальзывании колес около 20%. Вот ABS и поддерживает эту величину на уровне 15–20%.
АНАТОМИЯ
Гидравлический контур модуля ABS включает электромагнитные клапаны и насос. При обычном торможении клапаны не задействованы, нужное давление контролирует нога водителя. Но при появлении проскальзывания с риском блокировки колесá включается ABS.
3 no copyright
Современная ABS четырехканальная: такая компоновка дает возможность управлять давлением в тормозной системе отдельно для каждого колеса. Все контуры системы работают сходным образом в трех режимах — удержания давления, его снижения и повышения. При близости колеса к блокировке система переходит в режим удержания давления. Клапаны отсекают суппорт колеса от главного тормозного цилиндра — теперь давление жидкости на поршни постоянное независимо от силы нажима на педаль. Но при проскальзывании выше 20% система снижает давление с помощью насоса, сбрасывая часть жидкости от суппорта к главному тормозному цилиндру. Когда проскальзывание становится ниже определенного порога, система переходит к повышению давления: клапаны открываются — и при нажатой педали давление растет. Эти режимы чередуются, пока не изменится ситуация: торможение прервано или существенно ослаблено и проскальзывания нет либо скорость автомобиля упала ниже 5–15 км/ч (в зависимости от настроек системы). Эта поочередная смена режимов работы и вызывает зуд на педали тормоза. Частота высокая — нога даже лучшего водителя-профи не может соперничать в быстроте с ABS! При торможении ABS поддерживает проскальзывание всех колес на одном уровне для сохранения курсовой устойчивости. На миксте (например, левые колеса автомобиля на асфальте, а правые на льду) система будет поддерживать прямолинейное движение, регулируя давление в контуре каждого колеса в зависимости от сцепления этого колеса с покрытием. Торможение без ABS приведет к уводу автомобиля в сторону покрытия с лучшим сцеплением, а при блокировке колес дело дойдет до разворота.
Читайте также: Самодельные устройства и приспособления
Едва ли не важнейшие элементы ABS — датчики скорости колес. По их импульсам рассчитывается скорость каждого колеса и сравнивается со скоростью автомобиля. На основании этой информации модуль ABS вычисляет и удерживает проскальзывание каждого колеса на требуемом уровне.
2 no copyright
По выбору конструктора используются пассивные или активные датчики. Пассивный легко опознать по зубчатому кольцу (гребенка) на приводе колеса. Он очень прост: при вращении гребенки датчик выдает аналоговый сигнал напряжения. Но, увы, при низкой скорости вращения колеса такой датчик не выдает четкого сигнала, может ошибаться.
Активный датчик считывает метки магнитного кольца на ступичном подшипнике. Для него характерен четкий цифровой сигнал в виде последовательных импульсов напряжения, величина которых не зависит от скорости вращения колеса. А вот частота импульсов отражает эту скорость.
У полноприводных автомобилей в ABS включен дополнительный G-датчик с акселерометром продольных ускорений. Он отсылает в модуль ABS сигнал ускорения или замедления, учитываемый при вычислении коэффициента коррекции скорости автомобиля. Ведь при определенных обстоятельствах нельзя измерить скорость с нужной точностью.
4 no copyright
ФОРС-МАЖОР
В мире нет ничего идеального, и ABS не исключение. Сохранение управляемости порой оплачивается увеличением тормозного пути. Если ABS эффективна при хорошем сцеплении всех четырех колес с дорогой, то на проблемном покрытии возможны нештатные ситуации. Неровности дорожного полотна (гребенка, трамвайные пути и т. п.) вызывают отскок колес, а при неисправности подвески возможен даже временный отрыв колеса от покрытия. В такие моменты колёса сильно разгружаются, что приводит к их ранней блокировке при вынужденном торможении и, соответственно, к раннему срабатыванию ABS. Такой же эффект раннего срабатывания наблюдается на участках асфальта, покрытых песком, грязью, гравием или на голом льду. Наихудший сценарий — вылет с дороги. Без ABS заблокированные колеса могли бы вгрызаться в покрытие, хоть как-то гася скорость. С ABS же сильно увеличивается тормозной путь, и в случае торможения в заносе автомобиль сильно уводит по дуге. В декабрьском номере ЗР за 2012 год описан спецтест, в котором сравнивались показатели торможения со скорости 60 км/ч на ровном асфальте и на гребенке. У двух тестируемых машин из трех тормозной путь на гребенке увеличивался на 40 %!
ЛУЧШЕ НЕ РИСКОВАТЬ
Отключение ABS не предусмотрено. Но можно избавиться от нее, вынув предохранитель. Чаще всего так поступают, когда едут потренироваться на ледовую трассу. Однако следует помнить, что современная ABS отвечает также за распределение тормозных сил по осям при обычном торможении (ранее этим заведовали самостоятельные механические регуляторы). В случае отключения ABS любое обычное торможение может привести к блокированию задних колес со всеми вытекающими отсюда последствиями.
КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА
У ABS есть лампа-индикатор отказа. Предусмотрено и считывание кодов неисправностей. Можно также отслеживать параметры элементов и управлять некоторыми из них — например, клапанами и насосом модуля ABS. Лучше всего использовать дилерское диагностическое оборудование. Система достаточно надежна и включает в себя не слишком много элементов. Большая часть неисправностей ABS связана с внешними воздействиями.
Ошибки модуля управления.
Чаще всего это внутренние электронные неисправности модуля. Иногда такие ошибки носят случайный характер, то есть после удаления больше не возникают. Если же ошибки не удаляются или возникают повторно, модуль управления подлежит замене: ремонт не предусмотрен.
Ошибки датчиков скорости колес.
Возможные причины — от неисправности проводки до отказа самого датчика. Если использован активный датчик, то неисправность может быть обусловлена повышенным люфтом ступичного подшипника (слишком большой воздушный зазор между датчиком и магнитным кольцом на подшипнике) или тем, что при замене подшипника его просто поставили не той стороной. При использовании пассивного датчика проблему может создать гребенка на приводе: в ходе замены ступичного подшипника или при снятии-установке привода ее могли немного сместить с посадочного места. Сигнал этого датчика порой слабеет из-за накопившейся грязи или металлических частиц на гребенке. Оба датчика боятся сильных вибраций, но особенно — активный. Из-за этого датчик порой невозможно снять без повреждения, ведь удары молотком — даже не по нему, а рядом! — способны его разрушить.
Другие типы ошибок.
Модуль ABS связан по CAN-шине с другими модулями управления. Часть ошибок может иметь отношение к самой цепи связи. К ABS относится и датчик педали тормоза. Иногда лампу ошибки зажигают другие модули. Либо она реагирует на неисправности, даже не связанные напрямую с ABS.
Источник: