В системе курсовой устойчивости для оценки фактических параметров движения автомобиля используется несколько датчиков. Датчик угловой скорости определяет скорость вращения автомобиля вокруг вертикальной оси. Эту скорость еще называют скоростью рыскания, а сам датчик – датчиком рыскания. Датчик угловой скорости используется, как правило, совместно с датчиком ускорения.
Датчик рыскания представляет собой разновидность гироскопа, а именно вибрационный (камертонный) гироскоп. В датчике для определения вращения используется вибрирующий элемент. При вращении в вибрирующем элементе (вибрационном резонаторе) под действием силы Кориолиса возникают вторичные вибрации. Измерение параметров вторичной вибрации позволяет определить угловую скорость вращения автомобиля.
Датчик угловой скорости имеет микромеханическую структуру, в которой две кремниевые массы совершают колебания равной амплитуды, но в противоположном направлении. Физическая модель камертонного гироскопа может быть представлена двойным камертоном, состоящим из камертона возбудителя и соединенного с ним камертона измерителя. Камертоны имеют разную резонансную частоту колебаний.
При подаче на двойной камертон напряжения с частотой возбудителя, последний будет колебаться в резонансе, а камертон измерителя не колеблется. Камертон возбудителя, находящийся в резонансе, реагирует на внешние силы более инертно (с запаздыванием). Камертон измерителя при этом движется вместе с автомобилем. Двойной камертон закручивается, что приводит к изменению напряжения на выходе. Эти изменения определяются системой как крутящий момент вокруг вертикальной оси.
С целью экономии внутреннего пространства, сокращения элементной базы в системе курсовой устойчивости практикуется блочная компоновка датчиков. В одном блоке размещается датчик угловой скорости и один или два датчика ускорения.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Для чего нужен в автомобиле датчик угловой скорости
Ответ на этот вопрос знают далеко не все автомобилисты. А ведь если на вашем автомобиле имеется датчик скорости вращения, то это может быть полезным.
Например, с его помощью можно контролировать работу двигателя или же тормозной системы автомобиля. Датчик – это устройство, которое в процессе работы измеряет скорость вращения какого-либо объекта.
Подробно про работу датчика угловой скорости (ДУС) написано на портале AutoXS. Мы же приведём здесь основные данные про ДУС.
Назначение и принцип действия датчика
Датчик угловой скорости необходим для того, чтобы определять скорость вращения колес. Это позволяет точно регулировать положение руля и колес, что существенно облегчает управление автомобилем и делает езду более безопасной.
Принцип действия датчика основан на использовании закона Ампера. В качестве чувствительного элемента используется резистор с высокой частотой отклика. При повороте колеса датчик вырабатывает электрический сигнал, который обрабатывается компьютером. По частоте сигнала компьютер определяет скорость вращения колеса.
Когда требуется замена датчика
В случае выхода из строя датчика вращения передних колес необходимо заменить данный элемент. Его своевременная замена существенно повышает качество управления автомобилем.
Датчик нужен для контроля положения автомобиля относительно дороги. Если у вас стоят колеса, на которых нет датчиков, то их необходимо установить.
Технические условия
Если у вас установлен не заводской комплект колес, то надо обязательно установить датчик. Он необходим для того, чтобы передавать информацию о скорости вращения коленвала.
Также данный датчик используют для того, чтобы определить скорость вращения роторов других установленных механизмов.
В автомобиле датчик угла поворота коленвала – это важная деталь. Благодаря датчику положения коленвала, осуществляется контроль за работой двигателя. Датчик, фиксирующий вращение коленчатого вала, работает как в статическом, так и в динамическом режиме.
Статическая работа датчика осуществляется в том случае, когда двигатель не запущен. Если датчик начал работать, то он передает информацию на электронный блок управления.
Когда же двигатель запущен, датчик передает информацию о том, что происходит вращение коленвала, на блок электронных датчиков.
Так, блок электронных датчиков подает сигнал о том, сколько оборотов совершает коленвал. После этого все сигналы поступают на регулятор холостого хода. В результате чего на данном регуляторе меняется частота вращения мотора, а также при необходимости меняется положение дросселя.
На основании полученных сигналов регулятор холостого хода меняет положение дроссельной заслонки.
Датчик ускорения (другое название – акселерометр) измеряет ускорение или в соответствии со вторым законом Ньютона силу, вызывающую ускорение инерционной массы. В системе курсовой устойчивости датчик ускорения измеряет силы, действующие на автомобиль и стремящиеся изменить заданную водителем траекторию движения. Датчик ускорения используется, как правило, совместно с датчиком угловой скорости.
В зависимости от оцениваемых сил различают датчики поперечного и продольного ускорения. Датчик поперечного ускорения измеряет силы, вызывающие боковой снос автомобиля. Данный датчик является обязательным элементом системы курсовой устойчивости.
Датчик продольного ускорения используется на автомобилях с полным приводом. На переднеприводных автомобилях продольное ускорение оценивается косвенным путем (давление в тормозной системе, частота вращения колес, режим работы двигателя). Конструктивно датчик продольного ускорения аналогичен датчику поперечного ускорения, но устанавливается под прямым углом к последнему.
Кроме системы динамической стабилизации датчик ускорения применяется в других автомобильных системах: системе пассивной безопасности (датчики удара), адаптивной подвеске, системе защиты пешеходов, системе контроля давления в шинах, системе адаптивного освещения, охранной сигнализации. Используемые в системах датчики различаются величиной измеряемого ускорения и способом измерения.
В системе курсовой устойчивости используются датчики ускорения емкостного типа, которые отличает простота конструкции и широкий температурный диапазон работы. Принцип действия емкостного акселерометра основан на изменении емкости чувствительного элемента при перемещении инерционной массы под действием ускорения.
Конструкция датчика ускорения объединяет два параллельных конденсатора, включающих две фиксированные обкладки и одну общую подвижную обкладку, находящуюся между ними. Ускорение, действующее на датчик, изменяет расстояние между обкладками и, тем самым, изменяет емкость конденсаторов. По изменению емкости конденсаторов система распознает направление и величину, действующего на автомобиль ускорения.
На самом деле чувствительный элемент датчик ускорения более сложный и представляет собой кремниевую микромеханическую систему. Она объединяет две гребневидные структуры, входящие зубьями друг в друга и образующими несколько пар конденсаторов.
Точность измерения требует расположение датчика ускорения как можно ближе к центру тяжести автомобиля. Конкретное место установки датчика различается в зависимости от марки и модели автомобиля (в тоннеле между передними сидениями, под сидением водителя, под рулевой колонкой и др.).
Для сокращения числа компонентов, экономии внутреннего пространства автомобиля используется блочное расположение датчиков. Так, в один сенсорный блок может быть интегрировано два датчика ускорения и датчик угловой скорости.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Установка датчика угловой скорости 2. Работа над ошибками.
Датчик установлен. Едем обучать.
Найде относительно ровную площадку, попробовал провести обучение системы управления тормозами при помощи программы Techstream. Скринов не делал. Подключаемся к машине, открываем ABS, VSC, EBD и что-то там, где в разделе Utility находим пункт Сброс настроек. Выполняем его, соблюдая подсказки и инструкции системы. Далее запускаем тест. Индикаторы должны мигать — система проходит калибровку. В моем случае VSC светился постоянно, ABS моргал быстро, а (!) моргал медленно. Под капотом что-то гудело, машина калибровала бустер. Спустя две-три минуты индикатор (!) тоже начал быстро моргать — калибровка завершена.
Ежу понятно, что VSC не откалибровался, т.к. по окончанию тестов индикатор продолжал светиться, а не мигал, как остальные. Считываю ошибку и еду домой думать. Индикатор VSC загорается при начале движения и продолжает светиться до выключения машины.
На следующий день, рассматривая фото датчика с полкой, до меня доходит, что я его не той стороной поставил — он не перепутал перед и зад и отказывается работать в таких условиях. Получается, колеса крутятся вперед, а машина (по данным датчика) едет назад.
Исправляю.
Повторно запускаю тест — все три индикатора быстро мигают. Удаляю ошибку. Выключаю и включаю машину. Все индикаторы гаснут через 5 сек как положено.
Сегодня каждый новый автомобиль должен быть оснащен системой стабилизации, которая, в свою очередь, основана, среди прочего. на информацию из системы ABS. Это стандартно для всех автомобилей уже более десятка лет, и в принципе сегодня трудно купить подержанную машину без ABS. Читая описание работы системы ABS или ESP, мы всегда узнаем о загадочных датчиках, которые рассчитывают скорость колес автомобиля. Сегодня вы узнаете, что это за датчики, как они работают, почему они выходят из строя и каковы симптомы и последствия их отказа.
Основной задачей датчиков скорости вращения колес является сбор информации о скорости движения колес для системы ABS, контролирующей тормозное усилие. Когда скорость колеса падает ниже определенного значения, АБС включается и уменьшает тормозное усилие, чтобы колеса не скользили. Система ABS связывается с другими электронными системами, такими как система контроля тяги (TC) и система стабилизации (ESP), посылая им информацию о скорости отдельных колес. Это, в свою очередь, позволяет управлять другими компонентами, чтобы предотвратить боковое или продольное скольжение автомобиля. Вот и все, что касается цели и задач датчиков.
Датчики вращения колес делятся на пассивные и активные по принципу действия. На практике различие может быть определено таким образом, что пассивным датчикам не требуется внешнее питание для генерации выходного сигнала, а активным необходимо.
Пассивные датчики скорости вращения колес
Активные датчики скорости вращения колеса
Активные датчики работают совершенно по-другому, хотя они также взаимодействуют с диском, расположенным на колесе. Здесь, однако, мы имеем дело с многополярным магнитным кольцом, на поверхности которого имеются магнитные поля. Его можно визуализировать как колесо рулетки, на котором вместо черных и красных полей с числами у нас есть полярные поля N и S. В датчике, взаимодействующем с таким кольцом, есть полупроводниковые элементы, которые распознают изменяющееся магнитное поле, создаваемое кольцо. Это создает сигнал, который читается контроллером.
Датчики, использующие эффект Холла, являются более новым и определенно более популярным решением, так же как и датчик положения коленчатого вала. Здесь для взаимодействия с датчиком используются активный датчик с магнитом и импульсный экран. Когда колесо вращается, возникает небольшое напряжение и изменение магнитного поля, и эта информация поступает на контроллер. Датчики этих типов допускают больший зазор между циферблатом и датчиком.
Симптомы отказа датчиков скорости колеса
Первым признаком повреждения датчиков скорости колеса является индикатор АБС или другие системы противоскольжения.
Причины выхода из строя датчиков скорости вращения колеса
Для начала вам нужно знать, что сам датчик не всегда отвечает за помехи в работе системы ABS, потому что точно такие же симптомы появятся, когда один из проводов поврежден. Также при езде на запасном колесе меньшего диаметра загорается соответствующий индикатор на приборной панели. Датчик или диск часто пачкаются, особенно зимой, когда на дорогах есть соль. Датчик не будет работать должным образом, когда есть люфт подшипника колеса. Зачастую причиной неполадок являются прозаические, например, слишком низкое давление в одной из шин или изменение размера шин на одной из осей. Иногда датчики не работают должным образом, когда аккумулятор находится в плохом состоянии или поврежден предохранитель, отвечающий за системы ABS и ESP. Сильно деформированные тормозные диски будут генерировать не только вибрации, но и ошибочные сигналы для датчиков. Бывает и так, что при замене подшипника на декодирующий диск он был установлен вверх ногами.
Сами датчики чрезвычайно надежны, и чаще всего происходит внутреннее короткое замыкание или механическое повреждение датчика. Чтобы убедиться, что проблема действительно вызвана датчиком вращения колеса, после тщательного осмотра и визуальной оценки датчиков и кабелей проверьте напряжение, подаваемое на датчик и его сигналы, с помощью соответствующих устройств (осциллограф или мультиметр). Если виновником сбоя является сам датчик, остается только его заменить. При замене обратите особое внимание на провода и их прокладку и убедитесь, что они надежно закреплены.
После замены запасного колеса на другое, может появиться сообщение о неисправности системы ABS