Почти каждый современный автомобиль оснащается активными системами безопасности, в том числе и антиблокировочной системой. Основным чувствительным элементом этих систем является датчик скорости или датчик АБС — все об этих датчиках, их типах и конструкции, а также выборе и замене — читайте в статье.
Датчик АБС — его назначение и применимость
Датчик АБС (датчик антиблокировочной системы, ДСА — датчик скорости автомобильный) — компонент антиблокировочной системы и других систем активной безопасности транспортных средств; бесконтактный импульсный датчик, предназначенный для измерения частоты (иногда — и направления) вращения всех или отдельных колес ТС.
Основная функция ДСА — измерение частоты вращения колес транспортных средств с целью управления активными системами безопасности (антиблокировочной, антипробуксовочной, курсовой устойчивости и прочими) и измерения скорости движения ТС, а в отдельных случаях — для внесения корректировок в функционирование основных систем ТС (трансмиссией, головным светом, тормозной системы и т.д.) в соответствии с особенностями текущего режима движения.
ДСА играют важную роль в современных транспортных средствах, выход из строя данных приборов может нарушить работу многих автомобильных механизмов и систем. Поэтому при неисправности датчик подлежит скорейшей замене. Но прежде, чем покупать новый датчик АБС, следует разобраться в типах и особенностях этих приборов.
Типы, конструкция и принцип работы датчиков АБС
Общая схема антиблокировочной системы и место в ней датчиков скорости
Сегодня находят применение три основных типа ДСА, работа которых основана на различных физических принципах:
- Индуктивные (пассивные);
- Анизотропные магниторезистивные;
- Датчики Холла.
Все датчики независимо от типа выполнены в пластиковых или металлических корпусах, которые несут на себе электрический разъем и крепежный элемент (кронштейн или другой). ДСА могут иметь исполнение одного из двух типов:
- Аксиальное (торцевое, прямое) — датчик в виде цилиндра, в переднем торце которого установлен чувствительный элемент, а в заднем торце располагается электрический разъем;
- Радиальное (угловое) — датчик выполнен в виде цилиндра с угловым расположением электрического разъема.
Датчики АБС различных типов имеют существенные отличия в конструкции и работе, поэтому рассмотрим их отдельно.
Индуктивные (пассивные) датчики АБС
Конструкция индуктивного (пассивного) датчика АБС
Данные датчики являются пассивными, так как в процессе работы не нуждаются в подаче питания. Функционирование прибора основано на эффекте электромагнитной индукции — возникновении тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Сам датчик устроен несложно: его основу составляет индуктивная катушка, помещенная на металлический сердечник, для усиления эффекта внутрь катушки может помещаться компактный постоянный магнит. Датчик располагается в непосредственной близости с установленным на ступице колеса задающим диском — зубчатого диском из ферромагнитного сплава, по окружного которого выполнены зубцы прямоугольного профиля.
Работает датчик просто. Когда автомобиль покоится, катушка окружена только постоянным магнитным током, поэтому в ней (а также и на выходе датчика) ток отсутствует. При вращении колеса мимо чувствительного элемента проходят зубцы задающего диска, и при каждом приближении зубца к сердечнику катушки окружающее ее магнитное поле несколько возрастает, а затем плавно убывает — это приводит к формированию переменного магнитного поля. И, вследствие эффекта электромагнитной индукции, в катушке формируется переменный ток — он и используется для измерения скорости вращения колеса.
Пассивные датчики крайне просты конструктивно, однако они имеют низкую точность и, что самое главное, начинают выдавать объективные результаты измерений только при достижении автомобилем некоторой минимальной скорости. Поэтому датчики данного типа постепенно теряют свою популярность и заменяются на более совершенные устройства.
Анизотропные магниторезистивные ДСА
Анизотропный магниторезистивный датчик АБС
В основе работы прибора лежит анизотропный магниторезистивный эффект, проявляющийся в изменении величины электрического сопротивления изделий из ферромагнитных сплавов при их повороте относительно силовых линий неизменного магнитного поля. Данный эффект реализуется с помощью простого по конструкции прибора — его основной является пакет из пластин пермаллоя (сплава железа и никеля) с нанесенными на него металлическими проводниками, помещенного в микросхему с о встроенной электронной измерительной и преобразующей схемой.
Микросхема помещается напротив задающего диска — закрепленного на ступице колеса кольца из диэлектрического материала (пластика) со сформированными намагниченными точками. Работает датчик просто. В покое поле в датчике постоянно, поэтому и сопротивление пластин со временем не изменяется. При вращении колеса напротив датчика проходят намагниченные точки задающего диска, вследствие чего изменяется величина поля и, как следствие, электросопротивления пластин. Так формируется сигнал, который измеряется электронной схемой и преобразуется в наиболее удобный для соответствующего электронного блока управления вид.
Основным преимуществом датчиков данного типа является возможность изменения не только частоты, но и направления вращения колеса — это обеспечивается неравномерным изменением поля при прохождении рядом с датчиком намагниченных точек задающего диска. Эти ДСА являются эффективными и надежными, они начинают работать практически сразу при начале движения и обеспечивают очень высокую точность измерений. Поэтому они получают все более широкое распространение.
ДСА на основе эффекта Холла
Конструкция датчика АБС на основе ИС Холла
Этот тип приборов основан на давно известном эффекте Холла — формировании поперечной разности потенциалов в широком плоском проводнике при его помещении в постоянное или переменное магнитное поле. То есть, если взять широкую пластину и к ее узким сторонам подключить электрический ток, а затем поместить ее в магнитное поле, то на ее широких сторонах возникнет разность потенциалов. В ДСА как раз и используется такая пластина (правда, очень небольших размеров), помещенная в микросхему вместе с измерительной и преобразующей схемой — эта микросхема часто называется интегральной схемой Холла. Микросхема устанавливается в датчик между полюсами металлического сердечника с постоянным магнитом, и размещается напротив задающего диска (импульсного ротора) в виде металлического зубчатого кольца или пластикового кольца с намагниченными участками.
Функционирует ДСА этого типа просто. В покое магнитное поле вокруг микросхемы остается постоянным, поэтому сигнал отсутствует (точнее, всегда есть формируемый интегральной схемой сигнал определенной формы, однако ЭБУ он интерпретируется, как состояние покоя). При вращении колеса мимо датчика проходят торцы зубцов или намагниченные точки задающего диска, магнитное поле меняется (чем быстрее движение — тем чаще происходит изменение поля) и в микросхеме формируется сигнал — он обрабатывается, переводится в тот или иной вид (обычно в цифровой) и поступает на электронный блок управления АБС.
Следует отметить, что сегодня существует большое разнообразие датчиков Холла, имеющих свои особенности функционирования. Но в общем случае в них протекают описанные выше процессы, поэтому отдельные разновидности датчиков здесь мы рассматривать не будем.
Датчики данного типа являются наиболее простыми и дешевыми, они производят измерения с очень высокой точностью и работают сразу при трогании ТС, поэтому получили самое широкое распространение.
Вопросы выбора и замены датчиков
ДСА устанавливаются на колесах, поэтому в процессе эксплуатации подвергаются различным негативным воздействиям и в них возникают различные поломки. О нарушении работы ДСА говорит соответствующий индикатор на приборной панели, также выход из строя одного или нескольких датчиков проявляется изменением характера работы тормозной системы — беспричинное срабатывание АБС или, напротив, отсутствие ответа со стороны АБС при резком торможении, характерный хруст при нормальном движении автомобиля и т.д. Во всех этих и других ситуациях датчик АБС следует заменить.
На замену следует выбирать датчики только тех типов и моделей (а точнее — каталожных номеров), что были установлены на авто ранее. Ни в коем случае не допустима замена типа датчиков, например — установка вместо индуктивного ДСА прибора на основе ИС Холла, и наоборот. Датчики различных типов формируют определенные типы сигналов, а предназначенные для работы с ними ЭБУ имеют входные цепи, несовместимые с датчиками других типов. Поэтому монтаж неправильного ДСА лишь усугубит ситуацию.
Демонтаж старого датчика и монтаж нового должен выполняться строго в соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства. Обычно для демонтажа ДСА необходимо вывернуть один винт (болт) и снять электрический разъем. Затем следует тщательно очистить место установки датчика от любых загрязнений, и потом установить новый прибор. После монтажа датчик и вся система, как правило, не требует калибровки или настройки — все сразу начинает работать.
В случае верного выбора и правильной замене ДСА системы активной безопасности вашей машины вновь будут надежно выполнять свои функции, помогая водителю преодолеть сложные и опасные дорожные ситуации.
