Co jsou senzory ABS a jak fungují — DRIVE2

ABS neboli protiblokovací brzdový systém automobilu slouží k zabránění zablokování kol při nouzovém brzdění. Obsahuje elektronickou řídicí jednotku, hydraulickou jednotku a snímače otáčení zadních a předních kol. Hlavním úkolem systému je udržet ovladatelnost vozidla, zajistit stabilitu a zkrátit brzdnou dráhu. Proto je velmi důležité udržovat dobrý stav všech jeho prvků. Snímač ABS můžete zkontrolovat sami, musíte vědět, jaký typ snímače je na autě nainstalován, značky označující jeho poruchu a způsoby kontroly. Podívejme se na vše v pořádku.

Typy snímačů ABS

U moderních automobilů jsou tři nejběžnější typy snímačů ABS:

1. pasivní typ – jeho základem je indukční cívka;
2. magnetická rezonance – působí na základě změn odporu materiálů pod vlivem magnetického pole;
3. aktivní – funguje na principech Hallova jevu.

Pasivní senzory začnou fungovat, když začne pohyb a čtou informace z ozubeného pulsního kroužku. Kovový zub procházející kolem zařízení vyvolává v něm generování proudového impulsu, který je přenášen do ECU. Senzory se uvádějí do činnosti při rychlosti 5 km/h. Znečištění nemá na jejich provoz žádný vliv.

Aktivní snímače se skládají z elektronických součástek a permanentního magnetu umístěného na náboji. Když magnet prochází kolem zařízení, vytváří se v něm potenciálový rozdíl, který je generován do řídicího signálu pro mikroobvod. Data jsou poté načtena elektronickou řídicí jednotkou. Takové senzory ABS jsou extrémně vzácné a nelze je opravit.

Pasivní snímače ABS

Jednoduché a spolehlivé zařízení s dlouhou životností. Nevyžaduje další napájení. Skládá se z indukční cívky, uvnitř které je umístěn magnet s kovovým jádrem.

Když se vůz pohybuje, kovové zuby rotoru procházejí magnetickým polem jádra, čímž jej mění a tvoří střídavý proud ve vinutí. Čím vyšší je rychlost vozidla, tím větší je frekvence a amplituda proudu. Na základě přijatých dat ECU dává příkazy magnetickým ventilům. Mezi výhody senzorů tohoto typu patří nízká cena a snadná výměna.

Nevýhody pasivního snímače ABS:

• poměrně velká velikost;
• nízká přesnost dat;
• nezačne pracovat při rychlostech do 5 km/h;
• spouští při minimálních otáčkách kola.

Kvůli neustálým poruchám je zřídka instalován na moderní automobily.

ABS senzor magnetické rezonance

Jejich práce je založena na schopnosti měnit elektrický odpor feromagnetického materiálu vlivem konstantního magnetického pole. Sekce senzoru zodpovědná za sledování změn je tvořena dvěma nebo čtyřmi vrstvami železo-niklových plátů, na kterých jsou umístěny vodiče. Druhá část je instalována v integrovaném obvodu a snímá změny odporu a vytváří řídicí signál.

Rotor této konstrukce je vyroben z plastového kroužku s magnetickými sekcemi a je pevně připevněn k náboji kola. Magnetické sekce rotoru při pohybu stroje ovlivňují magnetické pole desek citlivého prvku, které zaznamenává obvod. Vygeneruje se pulzní signál a přenese se do řídicí jednotky.

Snímač ABS s magnetickou rezonancí s vysokou přesností detekuje změny otáčení kol, což zvyšuje bezpečnost vozidla.

Na základě Hallova jevu

Jeho fungování je založeno na Hallově jevu. Na různých koncích plochého vodiče umístěného v magnetickém poli se vytváří příčný potenciálový rozdíl.

U senzorů je takovým vodičem čtvercová kovová deska umístěná v mikroobvodu, který obsahuje Hallův integrovaný obvod a řídí elektronický obvod. Snímač ABS je umístěn naproti impulznímu rotoru. Rotor může být vyroben celý z kovu se zuby nebo ve formě plastového kroužku s magnetickými sekcemi a je pevně namontován na náboji kola.

V takovém schématu jsou shluky signálu neustále generovány na určité frekvenci. V klidném stavu je frekvence minimální. Kovové zuby nebo magnetické oblasti při pohybu procházejí magnetickým polem a způsobují změnu proudu v senzoru, která je sledována a zaznamenávána obvodem. Na základě těchto dat je generován signál a přenášen do ECU.

Senzory jsou uvedeny do provozu ihned po zahájení pohybu, jsou vysoce přesné a zajišťují spolehlivý provoz systémů.

Známky a příčiny poruch snímače ABS

Jedním z prvních příznaků poruchy systému ABS je rozsvícení kontrolky na palubní desce déle než 6 sekund po zapnutí zapalování. Nebo se rozsvítí po zahájení pohybu.

Důvodů závady může být mnoho, zmiňme ty nejčastější:

• Přerušené vodiče na snímači nebo porucha řídicí jednotky. V takových případech se na palubní desce objeví chyba, systém se vypne a není dán signál o změně úhlové rychlosti.
• Snímač kola se stal nepoužitelným. Po zapnutí systém zahájí vlastní diagnostiku a najde chybu, ale pokračuje v práci. Možná se na kontaktech snímače objevila oxidace, což vedlo ke špatnému signálu, nebo se snímač ABS zkratoval nebo „spadl“ na zem.
• Mechanické poškození jednoho nebo více prvků – ložisko náboje, vůle rotoru na snímači atd. V takových případech se systém nezapne.

Nejzranitelnějším článkem celého systému je snímač kola, umístěný v blízkosti rotujícího náboje a hřídele nápravy. Vzhled nečistot nebo vůle v ložisku kola může vést k úplnému zablokování systému ABS. Následující příznaky budou indikovat poruchu senzoru:

• na palubním počítači se objeví chybový kód systému ABS;
• absence charakteristických vibrací a zvuku při sešlápnutí brzdového pedálu;
• Při nouzovém brzdění jsou kola zablokována;
• Signál parkovací brzdy se objeví, když je v uvolněné poloze.

Pokud je zjištěn jeden nebo více příznaků, je prvním krokem diagnostika snímače kola.

Jak diagnostikovat systém ABS

Pro získání úplných a spolehlivých informací o stavu celého systému by měla být diagnostika provedena pomocí speciálního zařízení. Pro tento účel poskytuje výrobce speciální konektor. Po připojení se zapne zapalování a začne test. Adaptér vydává chybové kódy, z nichž každý signalizuje poruchu konkrétní součásti nebo prvku systému.

Dobrým modelem takového zařízení je Scan Tool Pro Black Edition od korejských výrobců. 32bitový čip umožňuje diagnostikovat nejen motor, ale také všechny komponenty a sestavy vozu. Náklady na takové zařízení jsou relativně nízké.

Diagnostiku lze také provádět v servisních střediscích a na čerpacích stanicích. Nicméně i v garážových podmínkách, pokud máte určité znalosti, nebude identifikace závad obtížná. K tomu budete potřebovat následující sadu nástrojů: páječku, tester, smršťovací a opravné konektory.

Kontrola se provádí v následujícím pořadí:

1. testované kolo je zvednuté;
2. řídicí jednotka a výstupy regulátoru jsou demontovány;
3. opravné konektory jsou připojeny k senzorům;
4. Odpor se měří multimetrem.

Plně funkční ABS senzor v klidu má odpor 1 kOhm. Když se kolo otáčí, hodnoty by se měly změnit, pokud se tak nestane, snímač je vadný. Je třeba si uvědomit, že různé senzory mají různé významy, takže je před zahájením práce musíte prostudovat.

Kontrola snímače ABS pomocí multimetru

Kromě samotného zařízení musíte najít popis modelu snímače. Další práce se provádějí v následujícím pořadí:

1. Stroj se umístí na rovný, stejnoměrný povrch a poté se zaznamená jeho poloha.
2. Kolo je odstraněno, kde bude zkontrolován snímač ABS.
3. Konektor se odpojí a kontakty snímače i samotné zástrčky se vyčistí.
4. Vodiče a jejich spoje se kontrolují na oděrky a jiné známky poškození izolace.
5. Přepínač multimetru je přepnut do režimu měření odporu.
6. Testovací sondy se přiloží na výstupní kontakty snímače a odečítají se údaje. Za normálních podmínek by se na displeji zařízení mělo zobrazit číslo uvedené v datovém listu snímače. Pokud taková informace neexistuje, bereme jako normu hodnoty 0.5 – 2 kOhm.
7. Poté, bez vyjmutí sond, se kolo auta protočí. Pokud snímač funguje správně, odpor se bude měnit a čím vyšší je rychlost otáčení, tím více se mění odpor.
8. Multimetr se přepne do režimu měření napětí a provedou se měření.
9. Při rychlosti otáčení kola 1 otáčka/sec. Indikátor by měl být v rozmezí 0.25 – 0.5 V. Čím vyšší je rychlost otáčení, tím vyšší je napětí.
10. Všechny senzory se kontrolují ve stejném pořadí.

Navíc je celý kabelový svazek vzájemně propojen, aby nedošlo ke zkratu.

Je třeba mít na paměti, že konstrukce a hodnoty snímačů na zadní a přední nápravě se liší.

Na základě údajů získaných během měření se určí výkon senzoru:

• indikátor je nižší než normální – snímač je nepoužitelný;
• velmi nízká hodnota odporu nebo blízko nule – zkrat závitů cívky;
• při ohýbání kabelového svazku se mění indikátor odporu – jsou poškozeny prameny drátu;
• indikátor odporu má tendenci k nekonečnu – přerušení vodiče nebo jádra v indukční cívce.

Měli byste vědět, že pokud se během diagnostiky hodnota odporu jednoho ze snímačů ABS velmi liší od ostatních, znamená to, že je vadný.

Než začnete vyzvánět vodiče ve svazku, měli byste zjistit pinout konektoru řídicího modulu. Poté se rozpojí spojení mezi snímači a ECU. A poté můžete začít postupně zvonit dráty ve svazku podle pinoutu.

Kontrola snímače ABS osciloskopem

K určení výkonu senzorů ABS lze také použít osciloskop. Je však třeba poznamenat, že to bude vyžadovat určité zkušenosti s prací s ním. Pokud patříte mezi zapálené radioamatéry, pak se to nebude zdát obtížné, ale běžný člověk může mít řadu potíží. A hlavní je cena zařízení.

Toto zařízení je vhodné spíše pro specialisty a řemeslníky servisních středisek a čerpacích stanic. Pokud však takové zařízení máte, bude dobrým pomocníkem a pomůže identifikovat závady nejen v systému ABS.

K vizualizaci elektrického signálu se používá osciloskop. Amplituda a frekvence proudu se zobrazují na speciální obrazovce, díky tomu můžete získat přesné informace o činnosti konkrétního prvku.

Test tedy začíná stejnou metodou jako u multimetru. Pouze v místě připojení multimetru je připojen osciloskop. A pak je pořadí takto:

• zavěšené kolo se otáčí frekvencí přibližně 2 – 3 otáčky za sekundu;
• hodnoty vibrací se zaznamenávají na displeji přístroje.

Po určení integrity jednoho kola byste měli okamžitě začít s kontrolou na opačné straně nápravy. Poté jsou získaná data porovnána a na jejich základě jsou vyvozeny závěry:

• za předpokladu, že naměřené hodnoty jsou relativně identické, jsou snímače v dobrém provozním stavu;
• nepřítomnost skokového jevu při nastavení menšího sinusového signálu indikuje normální činnost snímače;
• stabilní amplituda se špičkovými hodnotami nepřesahujícími 0.5 V při výše uvedených rychlostech indikuje integritu snímače.

Kontrola bez nástrojů

Výkon senzorů ABS lze také kontrolovat přítomností magnetického pole. Chcete-li to provést, vezměte jakýkoli železný předmět a přiložte jej na tělo snímače. Když je zapalování zapnuté, mělo by být přitahováno.

Kromě toho byste měli pečlivě zkontrolovat samotný senzor a místo jeho instalace, zda nejsou poškozeny. Vodič by neměl mít žádné oděrky, třísky, poškození izolace atd. Konektor snímače musí být bez stop oxidace.

Je důležité vědět, že přítomnost nečistot a oxidace může zkreslit signál ze snímače.

Výkon

Pro diagnostiku snímačů systému ABS není nutné chodit do autoservisu, můžete to udělat sami, pokud máte potřebné nástroje. Chcete-li však získat úplný obrázek, budete potřebovat správný soubor znalostí a trochu volného času.

Přikládáme užitečné video.

Každý zkušený řidič ví, že účinné brzdění vyžaduje pulzní tlak na brzdový pedál. Tato technika umožňuje snížit rychlost bez ztráty kontroly nad vozem. Ale ani tato technika vám vždy nepomůže dostat se z nouzové situace. V tomto případě přichází na pomoc systém ABS (antiblokovací brzdový systém).

Snímače otáčení kol se staly smyslovými orgány systému ABS, umožňují zaznamenávat okamžik zablokování, takže hydraulický modul rychle snižuje tlak brzdové kapaliny. Od svého prvního představení se senzory výrazně vyvinuly. Dnes existuje několik typů snímačů ABS, jejich princip činnosti je odlišný, ale funkce zůstává stejná.

V roce 1978 představila německá společnost Bosch první elektronický protiblokovací brzdový systém. Konstrukce snímačů zahrnovala permanentní magnet zabalený v cívce. Vzhledem k tomu, že v té době Bosch spolupracoval s Daimler-Benz, byl prvním vozem vybaveným takovým systémem Mercedes-Benz třídy S v roce 1978.

Od uvedení prvního systému Bosch pokračoval ve zlepšování svého vývoje. Nové senzory, které se dnes instalují do systémů, jsou založeny na fyzikálním objevu vědce Edwina Halla. Fyzik prováděl své experimenty studující elektromagnetická pole a v roce 1879 objevil tzv. Hallův jev. Podstatou efektu je, že pokud skrz desku prochází proud a umístí se do oblasti magnetického pole, objeví se na okrajích desky napětí. Směr napětí bude záviset na směru proudu a náboji elektronů. Aplikace vlastností magnetických polí v automobilovém průmyslu byla zpožděna o 75 let, ale díky tomu Hallovy senzory pevně posílily svou pozici nejen jako součást systému ABS, ale také pro měření úhlu vačkového hřídele.

Čidla jsou tedy rozdělena na dvě fronty – aktivní a pasivní.

Pasivní senzory ABS

Pasivní snímače jsou poměrně velké a jsou méně přesné než aktivní. Ale jejich hlavní nevýhodou je, že začnou fungovat až po dosažení minimální rychlosti kola. Zároveň jsou velmi pevné a odolné.

Konstrukčně se senzor skládá z následujících částí:

Pulzní kroužek snímače je pevně připevněn k náboji kola a otáčí se před jedním koncem permanentního magnetu. Tato konstrukce vede k tomu, že při každém přerušení pole permanentního magnetu se v cívce objeví střídavý proud. Frekvence a amplituda střídavého proudu jsou úměrné rychlosti otáčení kola automobilu. Aby se objevil puls, který může řídicí jednotka ABS přečíst, je potřeba rychlost jízdy alespoň 5-7 km/h, což je vážná nevýhoda. Na druhou stranu pasivní senzory mají své výhody – nepodléhají opotřebení a kontaminace neovlivňuje magnetické pole.

Aktivní senzory ABS

Koncem 90. let se objevil nový typ senzorů – aktivní. Jejich hlavní rozdíl od pasivních analogů je v tom, že vyžadují zdroj energie. Existují dva typy aktivních senzorů s různými principy činnosti.

Magnetorezistivní senzor

Výhodou magnetorezistivního senzoru je, že dokáže zaznamenávat rychlost otáčení kol od okamžiku, kdy akce začíná. Takové snímače se používají nejen pro ABS, ale také v systému řízení stability.

Činnost senzoru je založena na schopnosti polovodiče měnit trajektorii elektronů v magnetickém poli. Tento jev se nazývá magnetorezistence (magnetorezistivní efekt).

Konstrukce snímače je pulzní prstenec ze střídavých permanentních magnetů a polovodič, na který je přivedeno napětí. Impulzní kroužek je připevněn k náboji kola automobilu a otáčí se svou rychlostí. Při otáčení kola se magnetické pole zvětšuje, což vede ke změně trajektorie stejnosměrných elektronů. Změna trajektorie pohybu zvětšuje délku dráhy elektronů. V klidu je odpor jedna konstantní hodnota při otáčení se hodnota mění. Právě tyto změny signálu přenáší snímač do řídicí jednotky ABS.

Hallův senzor

Tento senzor je dosud nejpřesnější. Konstrukce snímače zahrnuje:

V těle snímače je umístěna polovodičová destička a na její okraje je přiváděn elektrický proud. Kroužek s permanentním magnetem je připevněn k náboji kola a otáčí se s ním. V důsledku toho změny v magnetickém poli přesunou elektrony k jednomu z okrajů desky, podle Hallova jevu. Elektronová hustota na jednom okraji desky bude určena polaritou magnetického pole. Zhruba řečeno, když se kolo otáčí ve směru hodinových ručiček, elektrony se budou hromadit v horním okraji desky, proti směru hodinových ručiček – ve spodním okraji. Mikroobvody převádějí signál a na výstupu se objevuje napětí, které je přenášeno do řídicí jednotky.

Hlavní výhodou takového snímače je konstantní napětí, které na rozdíl od magnetorezistivního analogu nemá pulsní charakter, což zvyšuje přesnost snímače. Zároveň je přítomnost mikroobvodu méně spolehlivá a nákladná na výrobu. Navíc je takový senzor velmi citlivý na elektromagnetické rušení.
Provozní problémy

Pasivní i aktivní senzory ABS pracují pomocí magnetického pole. V důsledku toho dochází k poruchám systému. Dalším problémem je umístění senzorů. Vzhledem k tomu, že kola při jízdě výrazně vibrují, existuje riziko selhání snímačů protiblokovacího systému brzd. A nakonec výkon baterie. Pokud napětí mezi svorkami klesne pod 10,5 V, systém ABS se může sám vypnout.