Датчики ABS

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.

С 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:

- корпус

- железный сердечник

- постоянный магнит

- катушка

- импульсное кольцо

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:

- постоянный магнит

- полупроводниковая пластина

- микросхемы

- выводы

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.