Kerékfordulatszám-érzékelők a műhelygyakorlatban - Autótechnika

jeladótechnika
Kerékfordulatszám-érzékelők
a műhelygyakorlatban
Az ABS-érzékelők igen mostoha körülmények között dolgoznak.
A nagy hőmérséklet, a fékbetétek, féktárcsák
pora, a kopott kerékcsapágyak és nem utolsósorban a fékszerkezet
javítása során figyelmetlenségből okozott hibák,
pl. emeléskor vezetékek megfeszítése, elszakítása stb. az
érzékelők jelének kimaradásához vezethetnek.
Az érzékelőrendszerek
A kerékérzékelők (szenzorok) a korszerű
elektronikus fékrendszerekben, mint az
ABS, ASR, EDS és ESP dolgoznak. Feladatuk
minden egyes kerék pillanatnyi fordulatszámának
az érzékelése és továbbítása a
vezérlőkészülék felé. Minél pontosabbak a
szolgáltatott jelek, annál eredményesebb
és komfortosabb a szabályozás és ezzel
a mindenkori fékrendszer.
Kezdetben az ABS-rendszereknél a kerékfordulatszám
érzékelésére az ún. passzív
(indukciós) állandó mágnessel rendelkező
érzékelőket használták.
Az ABS-rendszerek első generációjánál
elégséges volt, ha a kerékszenzor a jármű
elindulását követően kb. 7 km/h sebességtől
szolgáltatta a jeleket. Az ABS bővülése
az ASR-rel, az elektronikus differenciálzárral
(EDS), és az elektronikus stabilitás-el-
1. ábra: a passzív kerékérzékelő elvi vázlata
1 – vasmag, 2 – tekercs, 3 – pólus- (fogas) kerék,
4 – erővonalak, 5 – jelperiódus
lenőrzéssel, az ESP- kerékforgás iránya
vel, már lényegesen
kisebb sebességtől
kezdve igényelték
a jeleket. A passzív
érzékelők továbbfejlesztésével
az
elérhető legkisebb
sebesség érzékelése
3 km/h volt.
A következő és napjainkban
is aktuális
szenzorgeneráció
az ún. aktív (elektromágneses)érzékelők
családja, mellyel
már a sebesség 0 km/h-tól azaz elindulástól
kezdve megragadható.
Ha a két rendszert összehasonlítjuk, megállapíthatjuk,
hogy a passzív érzékelők
sinus alakú jelet gerjesztenek (1. ábra). A
további felhasználhatóság érdekében ezt
a jelet négyszög jellé kell átalakítani, mert
csak ilyen jellel képes tovább dolgozni az
elektronika.
A legújabb aktív érzékelőknél a jelátalakító
egységet már közvetlenül az érzékelőbe
építették be. Ez azt jelenti, hogy
az aktív érzékelő a kimeneti jelét már
négyszögletűként továbbítja (2. ábra).
A szenzorjel kiértékelését a kipörgés,
a keréksebesség és a járműsebesség
szempontjából változatlanul a vezérlőkészülék
végzi.
A passzív érzékelő ismertetése
A kerékérzékelők (1. ábra) az indukció
elvén dolgoznak. Az érzékelő fejében
2. ábra: az aktív kerékérzékelő elvi vázlata
sinus jel
négyszög
jel
található egy állandó mágnes (1), egy
tekercs (2) és a tekercs két végének
az ABS vezérlőkészülékével történő
kapcsolatot biztosító kábelcsatlakozás.
Az érzékelő fogazott kerekét (4) vagy a
kerékagyon vagy a futómű tengelyén helyezik
el. A kerék forgásával az érzékelő
mágneses mezejét (3) az érzékelő fogai
deformálják, átvágják azaz fogfejről (+)
foghézagra (–) váltással az érzékelőben
egy sinusvonal alakú váltakozó feszültség
gerjesztődik, melynek frekvenciája
(5) arányos a kerék fordulatszámával
(frekvencia = a másodpercenkénti rezgések
számával).
A frekvenciát az elektronikus vezérlőkészülék
csak akkor tudja kiértékelni, ha az
amplitúdó egy előre megadott feszültségtartományban
van. Ennek érdekében az
érzékelő és a póluskerék között az előírt
távolságot be kell tartani. Túl nagy hézag
esetén az amplitúdó úgy lecsökken, hogy
annak kiértékelését az elektronika nem
tudja elvégezni.
44 autótechnika 2005/4

3. ábra: a beszerelt érzékelő működésének
műszeres ellenőrzése
Tájékoztatásul egy adott érzékelő
névleges adatai:
� Tekercsmenetek száma: kb. 5000
� A tekercs ellenállása: 1100 ohm
� Leadott jel:
– Min. csúcs-csúcsfeszültség:
150 mV 50 Hz-nél
– Max. csúcs-csúcsfeszültség:
2000 mV 50 Hz-nél
� Légrés érzékelőfej és póluskerék között:
min. 0,2 mm
járműspecifikusan: max. 2,9 mm
Aktív (elektromágneses)
érzékelő
Az elektromágneses érzékelő (2. ábra)
felépítésében alapvetően különbözik
passzív elődjétől, mely lényegében a
következőkből áll:
négy, mágneses úton változtatható ellenállás,
feszültségellátó egység, kiértékelő
elektronika (erősítő/komparátor).
Az alkalmazott, négy ellenállásos fordulatszám-mérési
elvet a méréstechnikában
Wheatstone-hídnak hívják. A
rendszer működéséhez szükséges egy
póluskerék, illetve egy Encoder-kerék. A
póluskerék menet közben két ellenállást
átfed, amely „meghatározza” a mérőhidat
és egy sinusvonal alakú jelet gerjeszt. A
kiértékelő elektronika a sinus jelet négy-
4. ábra: kiszerelt érzékelő kézi ellenőrzése
autótechnika 2005/4
szögletűvé alakítja át, melyet az ABS
vezérlőkészüléke már közvetlenül
feldolgozhat.
Vizsgálatok
A kerékfordulat-érzékelők különböző
működési elve és kialakítása miatt
eltérő vizsgálatok alkalmazása szükséges.
Amikor a jármű ABS-ellenőrző
lámpájának felvillanása a rendszer hibájára
figyelmeztet, legelsőként ajánlott
az öndiagnosztika lekérdezése.
Az első rendszereknél a diagnosztikai
műszerrel történő kiolvasás mellett a villogókód
aktiválása is lehetséges a hibahely
behatárolásához. Mielőtt azonban jobban
elmélyednénk a méréstechnikában, mint
minden elektromos rendszernél, itt is alaposan
szemrevételezni kell az elektromos
vezetékeket és alkatrészeket. Nagyon
gyakran kábelszakadást, kábelkidörzsölést,
nyest vagy pele által megrágott kábeleket
vagy eloxidálódott dugós csatlakozásokat
fedezhetünk fel. Ha e területen lefolytatott
vizsgálatunk nem hozott eredményt, tovább
kell folytatni az elektromos vizsgálatokat.
A passzív érzékelőkön a hagyományos
kereskedelmi multiméterrel célirányos
vizsgálatok végezhetők el, mint:
� az érzékelő ellenállása ohm méréssel,
� az érzékelő feszültségének mérése
a kerék kézi forgatásával (legalább
1 fordulat/másodperc) vagy fékpadon,
� az érzékelő és a vezérlőkészülék közötti
vezetékkapcsolat megléte,
� rövidzárlat vizsgálata a testhez (–) és a
(+) pozitívhoz képest.
A fentieken kívül meg kell vizsgálni a
póluskerék fogazatát elszennyeződésre,
sérülésre és a fogak meglétére. A szenynyeződésbe
a fémes alkatrészek és a
fékbetétek kopásából adódó szemcselerakódás
különösen veszélyes. Ezért a
foghézagok gondos kitisztítása alapvető
követelmény.
Nagyon fontos az ABS működése szempontjából
a kerékcsapágyjáték pontos
beállítása is.
Feltétlen ellenőrizendő és beállítandó az
érzékelő és a póluskerék közötti légrés!
Az aktív érzékelők már ilyen egyszerű
módon nem mérhetők, mivel a feszültségellátásról
gondoskodni kell. Az ATE az
aktív érzékelők vizsgálatára egy speciális
szenzorvizsgáló műszert fejlesztett ki,
mellyel az alábbiak mérhetők:
� A kimeneti feszültség (7 vagy 14 mV).
� A fogszám, illetve az észak/déli pólusok
száma.
jeladótechnika
� A túl nagy vagy túl kicsi légrés.
� Rövidzárlat a + pólus vagy a test felé.
� A frekvencia vizsgálata
oszcilloszkópon.
A műszer használata egyszerű, az aktív
érzékelőhöz beszerelt állapotban csatlakoztatható
(3. ábra) és méréskor a kereket
forgatni kell. A mérési eredményeket vagy
LCD-kijelző vagy fénydióda egyértelműen
mutatja. Az aktív érzékelő kiszerelt állapotban
is megvizsgálható (4. ábra). Ehhez az
érzékelő előtt egy mágnest kézzel ide-oda
kell mozgatni, hogy a mágneses mező
változását és ezzel a fénydióda kijelzését
elérhessük. A LED ugrásszerű váltakozása
az érzékelő kifogástalan állapotát jelenti.
Encoder-kerék vizsgálata
Az érzékelőn kívül még az Encoder-kerék
működését is vizsgálni kell. Ehhez is kifejlesztett
az ATE egy vizsgáló eszközt, az ún.
„ATE Encoderrad Testkarte” -t. A vizsgálat
a legegyszerűbben a komplett egységként
kiszerelt kerékcsapágyon – melyre az
Encoder-kerék is fel van szerelve – végezhető.
A vizsgáló kártya mágneses fóliájával
tehetők láthatóvá az Encoder északi és déli
5. ábra: a mágneses mező szerkezetének
vizsgálata ATE vizsgáló kártyával
mágneses pólusai (5. ábra). Rendellenességek
a szerkezetben hibát jelentenek.
Ismertetésünket azzal fejezzük be, melyet
az ABS-rendszerekkel foglalkozó szakemberek
saját tapasztalataikból is megerősíthetnek,
hogy a rendszerben jelentkező
hibák döntő hányada a kerékérzékelők
környezetéből származik, továbbá a
rendszerhez tartozó kábelek meghibásodására,
helytelen vezetésére (hurok stb.),
szerelésére vezethető vissza.
Dr. Pordán Mihály
Forrás: ATE, Krafthand
Fotó: Krafthand, NszI
45