Każdy doświadczony kierowca wie, że impuls pedału hamulca jest wymagany do skutecznego hamowania. Technika ta może zmniejszyć prędkość bez utraty kontroli nad pojazdem. Ale nawet ta technika nie zawsze pomoże wydostać się z sytuacji awaryjnej. W tym przypadku używany jest system ABS (system antyblokujący).
Czujniki obrotów kół, stały się organami zmysły systemu ABS, pozwalają zablokować blokadę, dzięki czemu hydromoduł zmniejszy ciśnienie płynu hamulcowego w odpowiednim czasie. Od czasu pierwszego pojawienia się, czujniki ewoluowały znacznie. Do tej pory istnieje kilka typów czujników ABS i ich zasada pracy jest inna, ale funkcja pozostaje taka sama.
Historia tworzenia
W 1978 r. niemiecka firma Bosch wprowadziła pierwszy elektroniczny system antyblokujący. Czujniki zostały zaprojektowane tak, aby obejmowały stały magnez reel. Biorąc pod uwagę, że w czasie pracy Bosch pracował z Daimler-Benz, pierwszym samochodem wyposażonym w taki system był Mercedes-Benz S-class w 1978 roku.
Od pierwszego systemu firma Bosch nadal doskonali swoje prace rozwojowe. Nowe czujniki zainstalowane w systemie w naszych czasach opierają się na fizycznym odkryciu naukowca Edwina Hall. Fizyk przeprowadził swoje eksperymenty w dziedzinie pól elektromagnetycznych i otworzył tak zwany Efekt Hali w 1879 roku. Efekt jest taki, że jeśli przekażesz prąd przez płytkę i umieścisz go w polu pola magnetycznego, to napięcie pojawi się na krawędziach płyty. Kierunek napięcia zależeć będzie od kierunku prądu i naładowania elektronów. Zastosowanie właściwości pola magnetycznego w przemyśle motoryzacyjnym zostało opóźnione o 75 lat, ale w rezultacie czujniki Halla solidnie wzmocniły swoje pozycje nie tylko jako część układu ABS, ale również do pomiaru położenia wału rozdzielaczowego.
Tak więc czujniki zostały podzielone na dwa fronty-aktywne i pasywne.
Pasywne czujniki ABS
Czujniki pasywne są wystarczająco duże i są mniej dokładne niż aktywne. Jednak ich główną wadą jest to, że nie działają one do czasu osiągnięcia minimalnej prędkości obrotowej koła. Jednocześnie są bardzo jędrne i wytrzymałe.
Konstruktywnie, czujnik składa się z następujących części:
-Budynek
-rdzeń żelaza
-magnesy trwałe
-coil
-pierścień pulsowy
Pierścień czujnika jest mocno mocowany do piasty koła i obraca się przed jednym z końców magnesem trwałym. Ten projekt skutkuje naprzemiennym prądnikiem za każdym razem, gdy pole magnesu jest rozpraszane. Częstotliwość i amplituda prądu przemiennego jest proporcjonalna do prędkości obrotowej koła. Impuls wymaga prędkości wynoszącej co najmniej od 5 do 7 km/h do odczytu przez jednostkę sterującą ABS, co jest poważnym wadą. Z drugiej strony, czujniki pasywne mają swoje zalety-nie są narażone na noszenie i zanieczyszczenie nie wpływa na pole magnetyczne.
Aktywne czujniki ABS
W późnych latach 90., nowy typ czujników był aktywny. Ich główną różnicą od pasywnych odpowiedników jest to, że potrzebują one źródła zasilania. Istnieją dwa typy aktywnych sond o różnym zachowaniu.
Czujnik magnezu
Zaletą czujnika magnezowego jest to, że może on rejestrować prędkość obrotową kół od początku eksploatacji. Takie czujniki są używane nie tylko dla ABS, ale również w systemie stabilności kursu wymiany.
Z czujnika bierze się właściwość półprzewodników zmiany trajektorii elektronów w polu magnetycznym. Zjawisko to nazywane jest opornością magnetyzmu (efekt magnetozy).
Konstrukcja czujnika jest pierścieniem impulsowym naprzemiennym magnesów trwałych oraz półprzewodników, do których stosuje się napięcie. Pierścień impulsowy jest przymocowany do piasty koła i obraca się z jego prędkością. Gdy koło jest obracane, pole magnetyczne jest wzmocnione, co powoduje zmianę trajektorii prądu elektrycznego. Zmiana trajektorii ruchu zwiększa długość ścieżki elektronowej. W stanie spoczynku, opór jest równy jednej stałej wartości, a wartość zmienia się. To właśnie te zmiany są sygnałem, że sonda przechodzi do jednostki sterującej ABS.
Czujnik wpływu hali
Jest to najdokładniejszy czujnik do tej pory. Projekt czujnika zawiera:
-magnesy trwałe
-płyta półprzewodniowa
-Chip
-Wnioski
Płytka półprzewodniowa umieszczona jest w korpusie czujnika i prąd elektryczny doprowadzany jest do jego krawędzi. Pierścień magnesu stałego jest przymocowany do piasty koła i obracający się z nim. W efekcie zmiany w polu magnetycznym przenoszą elektrony na jedną z krawędzi płyty, zgodnie z efektem Halla. Gęstość elektronów na jednej z krawędzi płyty wynika z polskości pola magnetycznego. Routining, przy obracaniu koła zgodnie z ruchem wskazówek zegara, elektrony będą zwijane w górnej krawędzi płyty, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Układ scalony transformuje sygnał, a wyjście jest spowodowane przez napięcie przekazywane do jednostki sterującej.
Główną zaletą tego czujnika jest napięcie stałe, które w przeciwieństwie do analogowego magnezowego nie ma charakteru impulsowego, co zwiększa dokładność czujnika. Jednocześnie obecność układu scalonego sprawia, że jest on mniej niezawodny i kosztowny w produkcji. Dodatkowo czujnik ten jest bardzo wrażliwy na zakłócenia elektromagnetyczne.
Kwestie operacyjne
Zarówno pasywne, jak i aktywne czujniki ABS współpracują z polem magnetycznym. Powoduje to awarię systemu. Kolejnym problemem jest lokalizacja czujników. Biorąc pod uwagę, że napęd koła jest znacznie wibrujący, istnieje ryzyko, że system czujników przeciwblokującego nie powiedzie się. I wreszcie, bateria działa. Jeżeli napięcie pomiędzy terminalami poniżej 10,5 jest zmniejszone, układ ABS może się rozłączyć.