Последнее обновление страницы

Датчик АБС: основа активных систем безопасности автомобиля

Датчик АБС: основа активных систем безопасности автомобиля

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.

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.

Другие статьи

#Планка генератора
Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля
14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора
Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем
31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan
Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»
22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования
15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.