Protiblokovací systém brzd (ABS) sleduje parametry pohybu vozidla podle údajů snímačů instalovaných na jednom nebo více kolech.Zjistěte, co je senzor ABS a proč je potřeba, jaké jsou typy, jak funguje a na jakých principech je jeho práce založena - dozvíte se z článku.
Co je senzor ABS
Snímač ABS (též automobilový snímač rychlosti, DSA) je bezkontaktní snímač rychlosti otáčení (neboli rychlosti) kola vozidel vybavených různými elektronickými systémy aktivní bezpečnosti a pomocnými řídicími systémy.Snímače rychlosti jsou hlavními měřicími prvky, které zajišťují činnost protiblokovacího systému brzd (ABS), systému kontroly stability (ESC) a kontroly trakce.Údaje snímačů se také používají v některých systémech řízení automatické převodovky, měření tlaku v pneumatikách, adaptivním osvětlení a dalších.
Všechny moderní automobily a mnoho dalších kolových vozidel je vybaveno snímači rychlosti.U osobních automobilů jsou snímače instalovány na každé kolo, u užitkových a nákladních vozidel lze snímače instalovat jak na všechna kola, tak do diferenciálů hnacích náprav (jeden na nápravu).Protiblokovací systémy tak mohou sledovat stav všech kol nebo kol hnacích náprav a na základě těchto informací provádět změny v činnosti brzdového systému.
Typy snímačů ABS
Všechny existující dynamické reklamy ve vyhledávání jsou rozděleny do dvou velkých skupin:
• Pasivní – induktivní;
• Aktivní — magnetorezistivní a založené na Hallových senzorech.
Pasivní snímače nevyžadují externí napájení a mají nejjednodušší konstrukci, ale mají nízkou přesnost a řadu nevýhod, takže dnes jsou málo použitelné.Aktivní senzory ABS potřebují ke své činnosti energii, jsou o něco složitější v konstrukci a jsou dražší, ale poskytují nejpřesnější údaje a jsou spolehlivé v provozu.Proto jsou dnes aktivní senzory instalovány na většině automobilů.
DSA všech typů mají dvě verze:
• Rovný (konec);
•Roh.
Přímé snímače mají formu válce nebo tyče, na jejímž jednom konci je instalován snímací prvek, na druhém - konektor nebo drát s konektorem.Úhlové snímače jsou vybaveny úhlovým konektorem nebo drátem s konektorem a dále mají plastový nebo kovový držák s otvorem pro šroub.
Konstrukce a provoz indukčních snímačů ABS
Jedná se o nejjednodušší snímač rychlosti z hlediska konstrukce a provozu.Základem je induktor navinutý tenkým měděným drátem, uvnitř kterého je poměrně silný permanentní magnet a železné magnetické jádro.Konec cívky s magnetickým jádrem je umístěn naproti kovovému ozubenému kolu (pulsnímu rotoru), pevně uloženým na náboji kola.Zuby rotoru mají obdélníkový profil, vzdálenost mezi zuby je stejná nebo o něco větší než jejich šířka.
Činnost tohoto senzoru je založena na jevu elektromagnetické indukce.V klidu není v cívce snímače žádný proud, protože je obklopena konstantním magnetickým polem - na výstupu snímače není žádný signál.Při pohybu vozu procházejí zuby pulzního rotoru v blízkosti magnetického jádra snímače, což vede ke změně magnetického pole procházejícího cívkou.V důsledku toho se magnetické pole stává střídavým, což podle zákona elektromagnetické indukce generuje střídavý proud v cívce.Tento proud se mění podle sinusového zákona a frekvence změny proudu závisí na rychlosti otáčení rotoru, tedy na rychlosti vozu.
Indukční snímače rychlosti mají značné nevýhody - začnou pracovat až při překonání určité rychlosti a tvoří slabý signál.To znemožňuje ABS a další systémy pracovat při nízkých rychlostech a často vede k chybám.Pasivní DSA indukčního typu proto dnes ustupují pokročilejším aktivním.
Návrh a provoz snímačů rychlosti na bázi Hallova prvku
Snímače založené na Hallových prvcích jsou nejrozšířenější díky své jednoduchosti a spolehlivosti.Jsou založeny na Hallově jevu - výskytu příčného rozdílu potenciálu v rovinném vodiči umístěném v magnetickém poli.Takovým vodičem je čtvercová kovová destička umístěná v mikroobvodu (Hallův integrovaný obvod), který obsahuje i vyhodnocovací elektronický obvod generující digitální signál.Tento čip je instalován v snímači rychlosti.
Konstrukčně je DSA s Hallovým prvkem jednoduchý: je založen na mikroobvodu, za kterým je permanentní magnet a kolem může být umístěno kovové deskové magnetické jádro.To vše je umístěno v pouzdře, v jehož zadní části je elektrický konektor nebo vodič s konektorem.Snímač je umístěn naproti pulznímu rotoru, který může být proveden buď ve formě kovového ozubeného kola nebo prstence s magnetizovanými sekcemi, pulzní rotor je pevně uložen na náboji kola.
Princip činnosti Hallova snímače je následující.Hallův integrovaný obvod neustále generuje digitální signál ve formě čtvercových impulsů konkrétní frekvence.V klidu má tento signál minimální frekvenci nebo zcela chybí.Na začátku pohybu vozu procházejí kolem senzoru zmagnetizované sekce nebo zuby rotoru, což má za následek změnu proudu v senzoru - tato změna je sledována vyhodnocovacím obvodem, který generuje výstupní signál.Frekvence pulzního signálu závisí na rychlosti otáčení kola, kterou využívá protiblokovací brzdový systém.
DSA tohoto typu postrádají nevýhody indukčních snímačů, umožňují měřit rychlost otáčení kol doslova od prvních centimetrů pohybu automobilu, jsou přesné a spolehlivé v provozu.
Návrh a provoz anizotropních magnetorezistivních snímačů rychlosti
Magnetorezistivní snímače rychlosti jsou založeny na anizotropním magnetorezistivním jevu, což je změna elektrického odporu feromagnetických materiálů při změně jejich orientace vůči konstantnímu magnetickému poli.
Citlivým prvkem snímače je „vrstevný koláč“ dvou nebo čtyř tenkých permalloyových desek (speciální slitina železa a niklu), na kterých jsou naneseny kovové vodiče, které určitým způsobem rozdělují magnetické siločáry.Desky a vodiče jsou umístěny v integrovaném obvodu, ve kterém je také umístěn vyhodnocovací obvod pro vytvoření výstupního signálu.Tento čip je instalován ve snímači umístěném naproti pulznímu rotoru - plastovém kroužku s magnetizovanými sekcemi.Kroužek je pevně namontován na náboji kola.
Činnost senzorů AMR se scvrkává na následující.V klidu zůstává odpor feromagnetických desek snímače nezměněn, takže výstupní signál generovaný integrovaným obvodem se také nemění nebo zcela chybí.Zatímco se vůz pohybuje, zmagnetizované části pulzního prstence procházejí kolem snímacího prvku snímače, což vede k určité změně směru siločar magnetického pole.To způsobí změnu odporu permalloyových desek, která je sledována vyhodnocovacím obvodem - v důsledku toho je na výstupu snímače generován pulzní digitální signál, jehož frekvence je úměrná rychlosti vozu.
Je třeba poznamenat, že magnetorezistivní snímače umožňují sledovat nejen rychlost otáčení kol, ale také směr jejich otáčení a okamžik zastavení.To je možné díky přítomnosti pulzního rotoru s magnetizovanými sekcemi: snímač sleduje nejen změnu směru magnetického pole, ale také sled průchodů magnetických pólů kolem snímacího prvku.
DSA tohoto typu jsou nejspolehlivější, poskytují vysokou přesnost měření rychlosti otáčení kol a efektivní činnost aktivních bezpečnostních systémů vozidla.
Obecný princip činnosti snímačů rychlosti jako součásti ABS a dalších systémů
Protiblokovací brzdové systémy, bez ohledu na senzory v nich nainstalované, mají stejný princip činnosti.Řídicí jednotka ABS sleduje signál přicházející ze snímačů rychlosti a porovnává jej s předem vypočítanými ukazateli rychlosti a zrychlení vozidla (tyto ukazatele jsou pro každý vůz individuální).Pokud se signál ze snímače a parametry zaznamenané v řídicí jednotce shodují, systém je neaktivní.Pokud se signál z jednoho nebo více snímačů odchyluje od konstrukčních parametrů (to znamená, že jsou kola zablokována), pak je systém zahrnut do brzdového systému, což zabraňuje negativním důsledkům zablokování kol.
Více informací o fungování protiblokovacího brzdového systému a dalších aktivních bezpečnostních systémů automobilů naleznete v dalších článcích na webu.
Čas odeslání: 24. srpna 2023