Принцип работы датчика abs с магнитным кольцом
Любой опытный водитель знает, что для эффективного торможения необходимо импульсное нажатие на педаль тормоза. Такая техника позволяет снизить скорость и не потерять при этом контроль над автомобилем. Но даже эта техника не всегда поможет выйти в из экстренной ситуации. В этом случае и приходит на помощь система ABS (антиблокировочная система).
Датчики вращения колес, стали органами чувств системы ABS, они позволяют зафиксировать момент блокировки, для того, чтобы гидромодуль своевременно снизил давление тормозной жидкости. С момента первого появления датчики заметно эволюционировали. На сегодняшний день существует несколько типов датчиков ABS, их принцип работы отличается, но функция осталась прежней.
История создания
В 1978 году немецкая фирма Bosch представила первую электронную антиблокировочную систему. Конструкция датчиков включала постоянный магнит, обмотанный катушкой. Учитывая, что в то время Bosch сотрудничала с компанией Daimler-Benz, первым автомобилем, оснащенным такой системой, стал Mercedes-Benz S-класса в 1978 года выпуска.
момента выхода первой системы, компания Bosch продолжала совершенствовать свою разработку. Новые датчики, которые устанавливаются на системы в наше время, основываются на физическом открытии ученого Эдвина Холла. Физик проводил свои эксперименты изучая электромагнитные поля и в 1879 году открыл так называемый Эффект Холла. Суть эффекта в том, что если через пластину пропустить ток и поместить ее в область действия магнитного поля, то на краях пластины появится напряжение. Направление напряжения будет зависеть от направления тока и от заряда электронов. Применение свойств магнитных полей в автомобилестроении задержалось на 75 лет, но в результате, датчики Холла прочно укрепили свои позиции не только в составе системы ABS, но и для измерения угла положения распределительного вала.
Таким образом, датчики поделились на два фронта – активные и пассивные.
Пассивные датчики ABS
Пассивные датчики имеют достаточно крупные размеры и отличаются меньшей точностью, по сравнению с активными. Но их главный недостаток в том, что они начинают функционировать только после достижения минимальной скорости вращения колеса. В то же время, они являются очень прочными и долговечными.
Конструктивно, датчик состоит из следующих деталей:
Импульсное кольцо датчика прочно закреплено к ступице колеса и вращается перед одним из концов постоянного магнита. Такая конструкция приводит к тому, что при каждом рассекании поля постоянного магнита в катушке возникает переменный ток. Частота и амплитуда переменного тока пропорциональны скорости вращения колеса автомобиля. Для возникновения читаемого блоком управления ABS импульса требуется скорость движения не менее 5-7 км/час, что является серьезным недостатком. С другой стороны у пассивных датчиков есть свои преимущества — они не подвергаются износу, а загрязнения не влияют на магнитное поле.
Активные датчики ABS
В конце 90-х годов появились датчики нового типа – активные. Их основное отличие от пассивных аналогов в том, что они нуждаются в источнике питания. Существует два типа активных датчиков с разным принципом действия.
Магниторезистивный датчик
Преимущество магниторезистивного датчика в том, что он может регистрировать скорость вращения колес с момента начала действия. Такие датчики используются не только для ABS, но и в системе курсовой устойчивости.
За основу работы датчика взято свойство полупроводника менять траекторию движения электронов в магнитном поле. Это явление называется магнетосопротивлением (магниторезистивный эффект).
Конструкция датчика представляет собой импульсное кольцо из чередующихся постоянных магнитов и полупроводник, на который подается напряжение. Импульсное кольцо крепится к ступице колеса автомобиля и вращается с его скоростью. При вращении колеса магнитное поле усиливается, что приводит к изменению траектории движения электронов постоянного тока. Изменение траектории движения увеличивает длину пути электронов. В состоянии покоя сопротивление равно одной постоянной величине, при вращении значение меняется. Именно эти изменения сигнала датчик передает блоку управления ABS.
Датчик, основанный на эффекте Холла
Такой датчик является самым точным на сегодняшний день. Конструкция датчика включает:
В корпус датчика помещается полупроводниковая пластина, и к ее граням подводят электрический ток. Кольцо постоянного магнита крепится к ступице колеса и вращается вместе с ним. В результате, изменения магнитного поля перемещает электроны на один из краев пластины, согласно эффекту Холла. Плотность электронов на одном из краев пластины будет обусловлена полярностью магнитного поля. Грубо говоря, при вращении колеса по часовой стрелке электроны будут скапливаться в верхнем крае пластины, против часовой – в нижнем. Микросхемы преобразуют сигнал, и на выходе возникает напряжение, которое передается блоку управления.
Главным плюсом такого датчика является постоянное напряжение, которое в отличие от магниторезистивного аналога не имеет импульсного характера, что повышает точность датчика. В то же время, наличие микросхемы делает его менее надежным и дорогим в производстве. Кроме того, такой датчик очень чувствителен к электромагнитным помехам.
Вопросы эксплуатации
И пассивные и активные датчики ABS работают при участии магнитного поля. В результате возникают сбои в работе системы. Другая проблема – место расположения датчиков. Учитывая, что при движении автомобиля колеса значительно вибрируют, возникает опасность сбоя работы датчиков антиблокировочной системы. И наконец, работа аккумулятора. При уменьшении напряжения между клеммами ниже 10,5 вольт система ABS может самостоятельно отключиться.
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.
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.
Действенность работы тормозов зависит во многом от навыков и умений водителя. При этом “антиблок” помогает ему в сложных ситуациях, выполняя вспомогательную функцию во время торможения. Антиблокировочная система активируется в ответ на сигнал, поступающий от сенсоров, фиксирующих степень вращения каждого колеса.
Как проверить датчик ABS самостоятельно
В наше время авто комплектуются четырьмя “мозговыми” элементами. Самые распространенные из них — пассивные индукционные экземпляры, работа которых основана на изменении напряжения под действием магнитного поля. Они не определяют колесное вращение на малых скоростях, что можно отнести к недостатку.
К “активным” вариантам относят магниторезистивный, встречающийся довольно редко. Его действие обеспечивается возможностью полупроводника изменять траекторию движения электронов.
Третий тип функционирует на основе эффекта Холла, где заряженные частицы при колебании магнитного поля смещаются к границе пластины-полупроводника.
Как проверить датчик АБС? Сначала предлагаем разобраться в возможных симптомах неисправности, когда необходима дополнительная диагностика:
- в результате резкого торможения авто двигается “юзом” и его заносит;
- нет специфического звука, сигнализирующего об активации ABS (своеобразный потрескивание или стук в области заблокированной детали);
- на “приборке” загорелся индикатор неполадки “антиблока”.
От качества сигнала на “приемнике” напрямую зависит функционирование гидроблока антиблокировочной системы. “Исполнителями” являются гидравлический насос, соленоиды и клапаны. При блокировке колеса гидроблок, получая команду, понижает давление в определенном тормозном контуре.
Если вы решили самостоятельно проверить работу датчика АБС, найдите соответствующее видео. Избежать ошибок также поможет изучение инструкции к вашему автомобилю.
Как проверить датчик АБС мультиметром? Тестирование включает следующие этапы:
АБС, или антиблокировочная система автомобиля, служит для предотвращения блокирования колес при экстренном торможении. В ее состав входит электронный блок управления, гидравлический узел датчики вращения задних и передних колёс. Основная задача системы – сохранение управляемости транспортом, обеспечение устойчивости и сокращение тормозного пути. Поэтому очень важно поддерживать исправное состояние всех ее элементов. Проверить датчик ABS можно и самостоятельно, для этого необходимо знать какой именно тип датчика установлен на авто, признаки указывающие на его поломки и способы проверки. Рассмотрим все по порядку.
Типы датчиков АБС
На современных автомобилях наиболее часто встречаются три вида датчиков АБС, это:
- пассивный тип – его основой является индукционная катушка;
- магниторезонансный – действует на основе изменения сопротивления материалов под воздействием магнитного поля;
- активный – работает на принципах эффекта Холла.
Пассивные датчики начинают работать с началом движения и считывают информацию с зубчатого импульсного кольца. Проходящий мимо устройства металлический зубец провоцирует генерацию импульса тока в нем, который передается на ЭБУ. Датчики включаются в работу при скорости движения от 5 км/ч. Загрязнения не оказывают на их работу никакого влияния.
Активные датчики состоят из компонентов электроники и постоянного магнита расположенного на ступице. При прохождении магнита мимо устройства в нем образуется разность потенциалов, которая генерируется в сигнал управления микросхемой. После данные считываются электронным блоком управления. Такие датчики АБС встречаются крайне редко и ремонту не подлежат.
Пассивный тип датчиков АБС
Конструкционно простое и надежное устройство с большими сроками службы. Не требует дополнительно питания. Он состоит из индукционной катушки внутри которой размещен магнит с металлическим сердечником.
При движении авто металлические зубцы ротора проходят через магнитное поле сердечника, тем самым изменяя его и образуя переменные ток в обмотке. Чем выше скорость движения транспорта тем больше частота и амплитуда тока. Исходя из получаемых данных ЭБУ дает команды магнитным клапанам. К преимуществам датчиков такого типа можно отнести не высокую стоимость и простоту замены.
Недостатки пассивного датчика АБС:
- сравнительно большой размер;
- невысокая точность данных;
- не включается в работу при скорости до 5 км/ч;
- срабатывает при минимальных вращениях колеса.
Из-за постоянных сбоев в работе редко устанавливается на современные автомобили.
Магниторезонансный датчик АБС
В основе их работы лежит возможность изменять электрическое сопротивление ферромагнитного материала под воздействием постоянного магнитного поля. Участок датчика отвечающий за контроль изменений изготовлен из двух либо четырех слоев железоникелевых пластин с размещенными на них проводниками. Другая часть установлена в интегральную схему и считывает изменения сопротивления образуя контрольный сигнал.
Ротор при такой конструкции изготовлен из пластикового кольца с магнитными участками и жестко закреплено на ступице колеса. При движении машины магнитные участки ротора воздействуют на магнитное поле пластин чувствительного элемента, что регистрирует схема. Образуется и передается на блок управления импульсный сигнал.
Магниторезонансный датчик АБС определяет смену вращения колес с высокой точностью, что повышает безопасность движения транспорта.
На основе эффекта Холла
В основе его работы используется эффект Холла. На разных концах плоского проводника, размещенном в магнитном поле, образуется поперечная разность потенциалов.
В датчиках такой проводник – это квадратная металлическая пластина размещенная в микросхеме, включающая в себя интегральную схему Холла и контролирующая электронную схему. Датчик АБС размещается напротив импульсного ротора. Ротор может быть выполнен полностью из металла с зубцами или в виде пластикового кольца с магнитными участками, и жестко закреплен на ступице колеса.
В такой схеме постоянно образуются сигнальные всплески с определенной частотой. В спокойном состоянии частота минимальная. При движении металлические зубцы либо магнитные участки проходят через магнитное поле и вызывает изменение тока в датчике, что отслеживается и фиксируется схемой. Исходя из этих данных формируется и передается сигнал на ЭБУ.
Датчики включаются в работу сразу после начала движения, имеют высокую точность и обеспечивают надежное функционирование систем.
Признаки и причины неисправностей датчика ABS
Один и первых признаков указывающий на неисправность системы АБС – это свечение индикатора на приборной панели дольше 6 секунд после включения зажигания. Либо он загорается после начала движения.
Причин дефекта может быть множество, отметим наиболее часто встречаемые:
- Обрывы проводов на датчике либо неисправность блока контроллера. В таких случаях на приборной панели появляется ошибка, выключается система, сигнал об изменении угловой скорости не подается.
- Датчик колеса пришел в негодность. После включения система начинает самодиагностику и находит ошибку, однако продолжает работать. Возможно на контактах датчика появилось окисление, что привело к плохому сигналу, либо датчик АБС закоротило или он «упал» на массу.
- Механические повреждения одного или нескольких элементов – подшипник ступицы, люфт ротора на датчике и т.п. В таких случаях система не включается.
Самым уязвимым звеном всей системы является колесный датчик, расположенный возле вращающейся ступицы и полуоси. Появление грязи или образование люфта подшипника ступицы может привести к полной блокировке системы АБС. О неисправности датчика просигнализируют следующие признаки:
- на бортовом компьютере появляется код ошибки системы ABS;
- отсутствие характерной вибрации и звука при нажимании на педаль тормоза;
- при экстренном торможении блокируются колеса;
- появляется сигнал стояночного тормоза при его отключенном положении.
При обнаружении одного или нескольких признаков первым делом состоит провести диагностику колесного датчика.
Как провести диагностику системы ABS
Для получения полной и достоверной информации о состоянии всей системы, диагностику следует проводить специальным оборудованием. Для этого заводом изготовителем предусмотрен особый разъем. После подключения включается зажигание с чего начинается проверка. Адаптер выдает коды ошибок, каждый из которых сигнализирует о поломке конкретного узла или элемента системы.
Хорошая модель такого устройства – это Scan Tool Pro Black Edition от корейских производителей. 32-х битный чип дает возможность проводить диагностику не только двигателя, но и всех узлов и агрегатов автомобиля. Стоимость такого прибора относительно невысока.
Также диагностику можно провести в сервисных центрах и СТО. Однако и в гаражных условиях, при наличии определенных знаний, выявить дефекты не составит труда. Для этого Вам потребуется следующий набор инструментов: паяльник, тестер, термоусадка и ремонтные разъемы.
Проверка выполняется в следующей последовательности:
- поддомкрачивается проверяемое колесо;
- демонтируется блок управления и выводы контроллера;
- подключаются ремонтные разъемы к датчикам;
- проводится замер сопротивления мультиметром.
Полностью исправный датчик АБС в состоянии покоя имеет сопротивление 1 кОм. При вращении колеса показания должны изменяться, если этого не происходит – датчик неисправен. Следует помнить, что разные датчики имеют разные значения, поэтому перед началом работ нужно их изучить.
Проверка датчика ABS мультиметром
Помимо самого прибора нужной найти описание модели датчика. Далее работа выполняется в следующей последовательности:
- Машина ставится на ровной однородной поверхности, после фиксируется ее положение.
- Снимается колесо, где будет проверяться датчик АБС.
- Отключается разъем и зачищаются контакты и датчика, и самого штекера.
- Осматриваются провода и их соединения на наличие потертостей, а также других следов повреждений изоляции.
- Переключатель мультиметра переводится в режим измерений сопротивления.
- Щупы тестера прикладываются к выходным контактам датчика и снимаются показания. При нормальных условия табло прибора должны показать цифру указанную в техпаспотре датчика. Если такой информации нет, за норму принимаем показания 0.5 – 2 кОм.
- Затем не убирая щупы прокручивается колесо авто. Если датчик исправен сопротивление будет меняться, и чем выше скорость вращения, тем больше изменяется сопротивление.
- Мультиметр переводится в режим измерения напряжения и проводится замер.
- При скорости вращения колеса в 1 оборот/сек. Показатель должен быть в пределах 0.25 – 0.5 В. Чем выше скорость вращения, тем больше напряжение.
- В такой же последовательности проводится проверка всех датчиков.
Помимо этого прозванивается весь жгут проводов между собой, чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания.
Следует помнить, что по конструкции и значениям датчики с задних и передних осей отличаются.
Исходя из данных полученных при замерах, определяется работоспособность датчика:
- показатель ниже нормального – датчик непригоден;
- очень маленький показатель сопротивления либо около нуля – замыкание витков катушки;
- при сгибании жгута проводки меняется показатель сопротивления – жилы проводов повреждены;
- показатель сопротивления стремится к бесконечности – обрыв проводника, либо жилы в индукционной катушке.
Следует знать, если при проведении диагностики показания сопротивления одного из датчиков АБС сильно отличается от остальных, значит он неисправен.
Перед началом прозвона проводов в жгуте, следует узнать распиновку штекера управляющего модуля. Затем размыкается соединения датчиков и ЭБУ. И после этого можно начинать последовательно прозванивать провода в жгуте согласно распиновке.
Проверка датчика ABS осциллографом
Для определения работоспособности датчиков АБС можно также применять и осциллограф. Однако стоит заметить, что для этого потребуется иметь некоторый опыт в работе с ним. Если Вы из числа заядлых радиолюбителей, в таком случае это не покажется трудным, но у простого обывателя может возникнуть ряд трудностей. И главная из них – это стоимость устройства.
Такой прибор больше подходит для специалистов и мастеров сервисных центров и СТО. Однако если такое устройство у Вас имеется, то оно станет хорошим помощником и поможет определить неисправности не только в системе ABS.
С помощью осциллографа визуализируется электрический сигнал. Амплитуда и частота тока отображается на специальном экране, благодаря этому можно получить точную информацию о работе того или иного элемента.
Итак, проверка начинается тем же методом, как и с мультиметром. Только в пункте подключения мультиметра, подсоединяется осциллограф. А дальше последовательность такая:
- подвешенное колесо вращается с частотой примерно 2 – 3 оборота в секунду;
- фиксируются показания колебаний на табло прибора.
После определения целостности одного колеса, следует сразу приступать к проверке с противоположной стороны оси. После полученные данные сравниваются и на их основании делаются выводы:
- при условии относительно одинаковых показаний – датчики исправны;
- отсутствие скачкообразного явления при установке меньшего сигнала синусоиды указывает на нормальную работу датчика;
- стабильная амплитуда с пиковыми значениями не превышающими 0.5 В при упомянутых выше оборотах, говорит целостности датчика.
Проверка без приборов
Работоспособность датчиков АБС можно также проверить и по наличию магнитного поля. Для этого берется любой железный предмет и прикладывается к корпусу датчика. При включенном зажигании его должно притянуть.
Помимо этого следует внимательно осмотреть сам датчик и место его установки, на предмет повреждений. На проводе не должно быть потертостей, сколов, нарушений изоляции и т. д. Разъем датчика должен быть без следов окисления.
Важно знать, что наличие грязи и окислений может исказить сигнал от датчика.
Вывод
Чтобы провести диагностику датчиков системы ABS не обязательно ехать в автомастерскую, можно сделать это и самостоятельно при наличии необходимых инструментов. Однако для получения полной картинки потребуются нужный набор знаний и немного свободного времени.
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 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.
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.
Читайте также: