Lukkiutumaton jarrujärjestelmä (ABS) valvoo ajoneuvon liikkeen parametreja yhteen tai useampaan pyörään asennettujen antureiden lukemien perusteella.Opi siitä, mikä ABS-anturi on ja miksi sitä tarvitaan, minkä tyyppisiä se on, miten se toimii ja mihin periaatteisiin sen toiminta perustuu - selvitä artikkelista.
Mikä on ABS-anturi
ABS-anturi (myös automobile speed sensor, DSA) on kosketukseton anturi pyörän pyörimisnopeudelle (tai nopeudelle) ajoneuvoissa, jotka on varustettu erilaisilla elektronisilla aktiivisilla turvajärjestelmillä ja lisäohjausjärjestelmillä.Nopeusanturit ovat tärkeimmät mittauselementit, jotka varmistavat lukkiutumattomien jarrujen (ABS), ajonvakautusjärjestelmän (ESC) ja luistoneston toiminnan.Antureiden lukemia käytetään myös joissakin automaattivaihteiston ohjausjärjestelmissä, rengaspainemittauksissa, mukautuvassa valaistuksessa ja muissa.
Kaikki nykyaikaiset autot ja monet muut pyörälliset ajoneuvot on varustettu nopeusantureilla.Henkilöautoissa anturit asennetaan jokaiseen pyörään, hyötyajoneuvoihin ja kuorma-autoihin anturit voidaan asentaa sekä kaikkiin pyöriin että vetoakselien tasauspyörästöihin (yksi per akseli).Näin ollen lukkiutumattomat jarrut voivat valvoa kaikkien pyörien tai vetoakseleiden pyörien kuntoa ja näiden tietojen perusteella tehdä muutoksia jarrujärjestelmän toimintaan.
ABS-anturien tyypit
Kaikki olemassa olevat DSA:t on jaettu kahteen suureen ryhmään:
• Passiivinen – induktiivinen;
• Aktiivinen — magnetoresistinen ja perustuu Hall-antureisiin.
Passiiviset anturit eivät vaadi ulkoista virtalähdettä ja niillä on yksinkertaisin rakenne, mutta niillä on alhainen tarkkuus ja useita haittoja, joten nykyään niistä on vähän hyötyä.Aktiiviset ABS-anturit tarvitsevat tehoa toimiakseen, ne ovat rakenteeltaan hieman monimutkaisempia ja kalliimpia, mutta tarjoavat tarkimmat lukemat ja ovat luotettavia.Siksi nykyään useimpiin autoihin on asennettu aktiiviset anturit.
Kaikilla DSA-tyypeillä on kaksi versiota:
• Suora (pää);
•Kulma.
Suorat anturit ovat sylinterin tai sauvan muotoisia, joiden toiseen päähän on asennettu anturielementti, toisessa - liitin tai johto liittimellä.Kulma-anturit on varustettu kulmaliittimellä tai liittimellä varustetulla johdolla, ja niissä on myös muovi- tai metallikiinnike pultinreiällä.
ABS-induktiivisten antureiden suunnittelu ja toiminta
Tämä on suunnittelultaan ja toiminnaltaan yksinkertaisin nopeusanturi.Se perustuu ohuella kuparilangalla kierrettyyn kelaan, jonka sisällä on melko voimakas kestomagneetti ja rautamagneettinen ydin.Magneettisella ytimellä varustetun käämin pää sijaitsee metallihammaspyörää (pulssiroottoria) vastapäätä, asennettuna jäykästi pyörän napaan.Roottorin hampailla on suorakaiteen muotoinen profiili, hampaiden välinen etäisyys on yhtä suuri tai hieman suurempi kuin niiden leveys.
Tämän anturin toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön.Lepotilassa anturin kelassa ei ole virtaa, koska sitä ympäröi jatkuva magneettikenttä - anturin lähdössä ei ole signaalia.Auton liikkuessa pulssiroottorin hampaat kulkevat läheltä anturin magneettista sydäntä, mikä johtaa käämin läpi kulkevan magneettikentän muutokseen.Tämän seurauksena magneettikenttä muuttuu vuorottelevaksi, mikä sähkömagneettisen induktion lain mukaan tuottaa vaihtovirran kelaan.Tämä virta vaihtelee sinilain mukaan, ja virran muutoksen taajuus riippuu roottorin pyörimisnopeudesta, eli auton nopeudesta.
Induktiivisilla nopeusantureilla on merkittäviä haittoja - ne alkavat toimia vasta kun tietty nopeus ylitetään ja muodostavat heikon signaalin.Tämä tekee mahdottomaksi ABS:n ja muiden järjestelmien toiminnan pienillä nopeuksilla ja johtaa usein virheisiin.Siksi induktiivisen tyyppiset passiiviset DSA:t väistyvät nykyään edistyneemmille aktiivisille.
Hall-elementtiin perustuvien nopeusanturien suunnittelu ja toiminta
Hall-elementteihin perustuvat anturit ovat yleisimpiä yksinkertaisuutensa ja luotettavuutensa vuoksi.Ne perustuvat Hall-ilmiöön - poikittaispotentiaalieron esiintymiseen magneettikenttään sijoitetussa tasojohtimessa.Tällainen johdin on nelikulmainen metallilevy, joka on sijoitettu mikropiiriin (Hall-integroitu piiri), joka sisältää myös digitaalisen signaalin muodostavan arvioivan elektroniikkapiirin.Tämä siru on asennettu nopeusanturiin.
Hall-elementillä varustettu DSA on rakenteellisesti yksinkertainen: se perustuu mikropiiriin, jonka takana on kestomagneetti ja ympärille voidaan sijoittaa metallilevymagneettinen ydin.Kaikki tämä sijoitetaan koteloon, jonka takana on sähköliitin tai liittimellä varustettu johdin.Anturi sijaitsee vastapäätä pulssiroottoria, joka voidaan tehdä joko metallihammaspyörän tai magnetoiduilla osilla varustetun renkaan muodossa, pulssiroottori on asennettu jäykästi pyörän napaan.
Hall-anturin toimintaperiaate on seuraava.Hallin integroitu piiri tuottaa jatkuvasti digitaalista signaalia tietyn taajuuden neliöpulssien muodossa.Lepotilassa tällä signaalilla on minimaalinen taajuus tai se puuttuu kokonaan.Auton liikkeen alussa magnetoidut osat tai roottorin hampaat kulkevat anturin ohi, mikä aiheuttaa muutoksen anturin virrassa - tätä muutosta valvoo arviointipiiri, joka tuottaa lähtösignaalin.Pulssisignaalin taajuus riippuu pyörän pyörimisnopeudesta, jota lukkiutumaton jarrujärjestelmä käyttää.
Tämän tyyppisellä DSA:lla ei ole induktiivisten antureiden haittoja, niiden avulla voit mitata pyörien pyörimisnopeutta kirjaimellisesti auton liikkeen ensimmäisistä senttimetreistä, ne ovat tarkkoja ja luotettavia toiminnassa.
Anisotrooppisten magnetoresistiivisten nopeusanturien suunnittelu ja toiminta
Magnetoresistiiviset nopeusanturit perustuvat anisotrooppiseen magnetoresistiiviseen vaikutukseen, joka on muutos ferromagneettisten materiaalien sähkövastuksessa, kun niiden suunta muuttuu suhteessa vakiomagneettikenttään.
Anturin herkkä elementti on "kerroskakku" kahdesta tai neljästä ohuesta permalloy-levystä (erityinen rauta-nikkeliseos), joille levitetään metallijohtimia, jotka jakavat magneettikenttäviivat tietyllä tavalla.Levyt ja johtimet on sijoitettu integroituun piiriin, jossa on myös arviointipiiri lähtösignaalin muodostamiseksi.Tämä siru on asennettu anturiin, joka sijaitsee vastapäätä pulssiroottoria - muovirengasta, jossa on magnetoidut osiot.Rengas on asennettu jäykästi pyörän napaan.
AMR-anturien toiminta tiivistyy seuraavaan.Lepotilassa anturin ferromagneettisten levyjen resistanssi pysyy muuttumattomana, joten integroidun piirin tuottama lähtösignaali ei myöskään muutu tai puuttuu kokonaan.Auton liikkuessa pulssirenkaan magnetoidut osat kulkevat anturin anturielementin ohi, mikä johtaa jonkin verran magneettikenttälinjojen suunnan muutoksiin.Tämä aiheuttaa permalloylevyjen resistanssin muutoksen, jota arviointipiiri valvoo - seurauksena anturin ulostulossa syntyy pulssi-digitaalinen signaali, jonka taajuus on verrannollinen auton nopeuteen.
On huomattava, että magnetoresistiivisten antureiden avulla voit seurata pyörien pyörimisnopeuden lisäksi myös niiden pyörimissuuntaa ja pysähtymishetkeä.Tämä on mahdollista magnetoiduilla osilla varustetun pulssiroottorin läsnäolon ansiosta: anturi valvoo paitsi magneettikentän suunnan muutosta myös magneettinapojen kulkusekvenssiä anturielementin ohi.
Tämän tyyppiset DSA:t ovat luotettavimpia, ne tarjoavat suuren tarkkuuden mittaamaan pyörien pyörimisnopeutta ja aktiivisten ajoneuvon turvajärjestelmien tehokasta toimintaa.
Nopeusanturien yleinen toimintaperiaate osana ABS- ja muita järjestelmiä
Lukkiutumattomilla jarrujärjestelmillä on sama toimintaperiaate riippumatta niihin asennetuista antureista.ABS-ohjausyksikkö valvoo nopeusantureilta tulevaa signaalia ja vertaa sitä ennalta laskettuihin ajoneuvon nopeuden ja kiihtyvyyden osoittimiin (nämä ilmaisimet ovat yksilöllisiä jokaiselle autolle).Jos anturin signaali ja ohjausyksikköön tallennetut parametrit ovat samat, järjestelmä ei ole aktiivinen.Jos yhden tai useamman anturin signaali poikkeaa suunnitteluparametreista (eli pyörät ovat tukossa), järjestelmä sisällytetään jarrujärjestelmään, mikä estää pyörien lukitsemisen negatiiviset seuraukset.
Lisätietoja lukkiutumattomien jarrujen ja muiden aktiivisten auton turvajärjestelmien toiminnasta löytyy sivuston muista artikkeleista.
Postitusaika: 24.8.2023