Датчик угла поворота рулевого колеса
Датчик угла поворота рулевого колеса является одним из датчиков положения, которые широко используются в электронных системах автомобиля. В отличие от других датчиков датчик угла поворота рулевого колеса определяет угловое перемещение в широком диапазоне (свыше 720° в каждую сторону или четыре полных оборота рулевого колеса). Датчик устанавливается на рулевой колонке между переключателем и рулевым колесом, реже – на рулевом механизме.
Датчик угла поворота рулевого колеса служит для определения угла поворота (относительный угол), направления поворота (абсолютный угол) и угловой скорости рулевого колеса. Перечень функций определяется потребностями конкретной системы автомобиля. Таким образом, с помощью датчика угла поворота рулевого колеса определяется направление движения, которое задает водитель.
Датчик угла поворота рулевого колеса используется в работе нескольких автомобильных систем: курсовой устойчивости, адаптивного круиз-контроля, помощи движению по полосе, электрогидравлического усилителя рулевого управления, электромеханического усилителя рулевого управления, активного рулевого управления, адаптивного освещения, активной подвески.
В качестве датчика угла поворота рулевого колеса используется несколько типов датчиков, построенных на различных физических принципах измерений: потенциометрический, оптический и магниторезистивный.
Потенциометрический датчик угла поворота рулевого колеса
Потенциометрический датчик угла поворота рулевого колеса относится к контактным датчикам. Он включает два потенциометра, закрепленных на рулевой колонке. Один потенциометр смещен относительно другого на 90°, что позволяет определять относительный и абсолютный углы поворота рулевого колеса. Изменение сопротивления потенциометра пропорционально углу поворота рулевого колеса. Ввиду невысокой надежности, связанной с наличием подвижных контактов, потенциометрические датчики в рулевом управлении в настоящее время почти не применяются.
Оптический датчик угла поворота рулевого колеса
Более совершенным сенсорным устройством является бесконтактный оптический датчик угла поворота рулевого колеса. Датчик объединяет кодирующий диск, источники света, светочувствительные элементы, блок определения полных оборотов вращения.
Кодирующий диск жестко закреплен на рулевой колонке. Он имеет два сегментарных кольца – внутреннее и наружное. На внутреннем кольце равномерно по окружности размещены прямоугольные отверстия, на наружном кольце отверстия расположены неравномерно. Конструкция внутреннего кольца позволяет определять величину угла поворота рулевого колеса. С помощью внешнего кольца оценивается направление вращения рулевого колеса в любой момент времени.
Между кольцами расположены источники света – светодиоды. Снаружи колец установлены светочувствительные элементы – фоторезисторы. Количество светодиодов и фоторезисторов различается в зависимости от конструкции датчика. При попадании луча света от светодиода на датчик, в электрической цепи генерируется напряжение, при отключении света – напряжение падает. На основании импульсов напряжения электронный блок управления рассчитывает угол и направление поворота рулевого колеса.
Магниторезистивный датчик угла поворота рулевого колеса
Магниторезистивный датчик угла поворота рулевого колеса является более универсальным устройством, т.
к. помимо относительного и абсолютного угла поворота рулевого колеса позволяет определять его угловую скорость. Конструктивно датчик включает два магниторезистивных элемента, закрепленных в корпусе датчика. Магниторезисторы взаимодействуют с двумя подвижными магнитами.
В основе датчика лежат гигантские магниторезисторы (GMR) или анизотропные магниторезисторы (AMR). Каждый из магнитов вращаются посредством зубчатой передачи. Приводные зубчатые колеса имеют различное количество зубьев, отличающееся на единицу. Измерения построены на том, что для каждого положения рулевого колеса существует свое положение магнитов, которое фиксируют магниторезисторы. На основании этого электронный блок управления определяет величину угла поворота, его направление и скорость.
Признаки неисправного или сломанного датчика угла поворота управляемых колёс.АВТОГУР. Ремонт всех систем рулевого управления
Общие признаки включают в себя следующее: загорается лампочка системы контроля тягового усилия, руль слишком свободно движется, регулировка углов установки передних колёс автомобиля приводит к странному поведению самого автомобиля.
Технический прогресс приносит инновации, особенно в автомобильной промышленности. В прошлом, когда водителю приходилось сталкиваться с принятием мгновенного решения во избежание аварии, он должен был полагаться на талант и везение, чтобы удержать автомобиль под контролем. За последние годы производители автомобилей, работающие с экспертами в области безопасности, разработали передовые системы контроля устойчивости, которые помогают водителю сохранить контроль над автомобилем при объездах и маневрировании. Одной из наиболее популярных видов установок на современных автомобилях является датчик угла поворота управляемых колес.
Датчик угла поворота управляемых колес является компонентом системы электронной системы стабилизации (ЭСС). Каждый производитель имеет свое собственное запатентованное название для этой передовой системы безопасности, самыми популярными из них являются AdvanceTrac с контролем устойчивости от крена (RCS), система динамической стабилизации и контроля тяги (DSTC) и система курсовой устойчивости автомобиля (VSC).
Несмотря на то, что все названия уникальны, их основные функции и отдельные компоненты, которые составляют систему, практически идентичны.
Датчик угла поворота управляемых колес является одним из компонентов контрольно-измерительных устройств, расположенных вблизи передней подвески или в рулевой колонке. Раньше это устройство было аналоговым и измеряло изменения напряжения, создаваемые рулевым колесом, и передавало эту информацию в электронный управляющий блок автомобиля. Современные датчики угла поворота управляемых колес являются цифровыми и включают в себя светодиодную подсветку, которая измеряет угол поворота рулевого колеса.
Этот компонент рассчитан на весь срок службы автомобиля. Тем не менее, как и любой другой прибор, датчик угла поворота управляемых колес может износиться или полностью выйти из строя из-за нескольких факторов, неподвластных большинству владельцев транспортных средств. Существует несколько общих предупреждающих знаков или признаков, при появлении которых стоит говорить о том, что датчик сломан или начинает постепенно выходить из строя.
Перечисленные ниже проблемы – это лишь самые распространенные и явные признаки поврежденного, сломанного или неисправного датчика угла поворота управляемых колес.
1. Загорается лампочка системы контроля тягового усилия
В большинстве случаев, когда существует проблема с электронной программой устойчивости, это приводит к появлению кода ошибки, который сохраняется в электронный блок управления автомобилем. Это приводит к загоранию лампочки системы контроля тягового усилия на приборной панели или приборном щитке управления. Когда регулирование тягового усилия включено, этот индикатор не загорается, так как это опция по умолчанию, которая должна быть отключена вручную водителем.
Когда датчик угла поворота управляемых колес выходит из строя, есть индикатор неисправности на приборной панели, который предупреждает водителя о том, что электронная система стабилизации была отключена и требует технического обслуживания. В большинстве случаев этим предупреждающим световым сигналом будет лампочка системы контроля тягового усилия на большинстве отечественных и импортных автомобилей, грузовиков и внедорожников.
Если лампочка системы контроля тягового усилия горит в то время, когда система активна, очень важно обратиться к механику, чтобы он мог скачать коды ошибок OBD-II и определить наличие проблемы, которая может повлиять на управляемость и безопасность вашего автомобиля.
2. Руль свободно движется и имеет люфт
Поскольку датчик угла поворота управляемых колес предназначен для мониторинга действий и усилий, прилагаемых к рулевому управлению, он иногда может передать недостоверную информацию электронному блоку управления и создать потенциально опасную ситуацию. Когда датчик неисправен, смещен или поврежден, информация, которую он получает и посылает бортовому компьютеру транспортного средства, является неточной. Это может привести к тому, что система курсовой устойчивости обеспечит поворот рулевого колеса или регулировку положения рулевого колеса в неправильное время.
Чаще всего это приведет к появлению люфта в рулевом колесе, при котором усилия, прилагаемые к рулевому управлению, не соответствуют действиям транспортного средства.
Если вы заметили, что рулевое колесо движется свободно, а управление рулем происходит не так, как следует, обратитесь к механику, чтобы он мог проверить систему курсовой устойчивости и решить эту проблему быстро.
3. Автомобиль едет иначе после регулировки углов установки передних колёс автомобиля
Современные датчики угла поворота управляемых колес прикреплены к нескольким точкам внутри системы рулевого управления. Так как регулировка углов установки передних колёс автомобиля предназначена для выравнивания передних колес с рулем, она может вызвать проблемы с датчиком угла поворота управляемых колес.
Очень часто механики автосервиса забывают вернуть в исходное положение или выровнять датчик угла поворота управляемых колес после технического обслуживания автомобиля. Это может вызвать перечисленные выше признаки, такие как загорание лампочек системы контроля тягового усилия или «Проверить двигатель», а также другие признаки, влияющие на управляемость автомобиля.
Датчики: датчик угла поворота рулевого колеса
Начиная с 2012 модельного года, Национальное управление безопасности дорожного движения требует новые легковые автомобили, продаваемые в США, будут оснащены ESC для обеспечения общей безопасности. Электронный контроль устойчивости (ESC) представляет собой серию датчиков, которые работают с компьютером для повышения устойчивости автомобиля, обнаруживая и уменьшая потерю сцепления с дорогой. Наиболее важными датчиками в системе ESC являются:
- Датчик скорости рыскания
- Датчик поперечного ускорения
- Датчик скорости вращения колеса
- Датчик угла поворота рулевого колеса/крутящего момента на рулевом колесе
Эти датчики взаимодействуют друг с другом, чтобы дать модулю ESC (обычно часть модуля ABS) точную информацию о соединении рулевого колеса с колесами, такие как скорость поворота или контроль тяги. Поскольку датчики должны передавать точную информацию,
важно, чтобы всякий раз при изменении системы рулевого управления датчик угла поворота рулевого колеса сбрасывался или калибровался заново.
Сегодня многие автомобили оснащены рулевым управлением с переменным усилием, EPS (электроусилитель руля) и ADAS (усовершенствованные системы помощи водителю), такими как LKA (система удержания полосы движения), а также полуавтономными системами вождения, которые полагаются на точную информацию от датчик угла поворота рулевого колеса/крутящего момента.
Как работают датчики угла поворота рулевого колеса и крутящего момента рулевого колеса
Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) определяет, куда водитель хочет повернуть, согласовывая рулевое колесо с колесами автомобиля. Датчик угла поворота рулевого колеса, расположенный внутри рулевой колонки, всегда имеет более одного датчика, объединенного в одном корпусе. для резервирования, точности и диагностики.
Аналоговые датчики используют разность напряжений для определения угла и направления поворота, в то время как цифровые датчики используют светодиод, который измеряет угол поворота рулевого колеса.
Затем датчик считывает и отправляет как минимум два сигнала, часто
фазы, к модулю ESC, который затем использует алгоритм для обеспечения точности рулевого управления от рулевого колеса до колес.
SAS также предоставляет информацию о скорости поворота рулевого колеса. Быстрое вращение рулевого колеса является нормальным явлением при движении автомобиля на низкой скорости, но не является нормальным при движении по шоссе. Если водитель крутит руль с большой скоростью при движении на высокой скорости система ESC интерпретирует это как указание на то, что транспортное средство потеряло контроль над намеченным направлением.
На автомобилях с ESC и электроусилителем рулевого управления (EPS) также может быть установлен датчик крутящего момента на рулевом колесе, который определяет, какое усилие водитель прикладывает к рулевому колесу. Он работает как торсион, так как слегка крутится, как руль/руль. вал вращается водителем.
Как работает электронный контроль устойчивости
Информация, которую модуль ESC получает от датчиков рыскания, бокового акселерометра, SAS, датчиков крутящего момента на рулевом колесе и датчиков скорости вращения колес, затем сравнивается с информацией в программном обеспечении модуля ESC.
В случае обнаружения неточностей в информации
ESC поможет исправить положение автомобиля, чтобы водитель мог сохранить управление.
Например, когда система ESC обнаруживает потерю контроля над рулевым управлением, она автоматически дает сигнал ECM уменьшить крутящий момент двигателя. На большинстве автомобилей с электронными дроссельными заслонками это достигается за счет уменьшения угла дроссельной заслонки. Если снижение крутящего момента не приносит чтобы вернуть управление автомобилем, модуль ESC/ABS задействует тормоза на нужных колесах, чтобы помочь вернуть транспортному средству управление по курсу.
Если SAS автомобиля не откалиброван после регулировки или после установки запасной части, водитель будет постоянно бороться с системой ESC. Это может привести к отключению системы ESC, если угол слишком большой, или, что еще хуже, вызвать неожиданное направление.
меняется при вращении руля. На некоторых автомобилях может потребоваться сброс SAS даже после отключения аккумулятора.
Симптомы неисправного или неисправного датчика угла поворота рулевого колеса
Датчики угла поворота рулевого колеса выходят из строя нечасто, поскольку они рассчитаны на весь срок службы автомобиля, но иногда факторы, не зависящие от большинства владельцев транспортных средств, могут привести к износу или отказу датчика полностью. К счастью, есть два предупреждающих знака, если деталь вышла из строя или вышла из строя, что сообщит водителю, когда датчик угла поворота рулевого колеса необходимо заменить.
- Загорается контрольная лампа контроля тяги или контрольная лампа двигателя
Когда датчик начинает выходить из строя, информация, которую он собирает или отправляет, скорее всего, будет неточной, или, если датчик выходит из строя, информация не будет собираться вообще. Если есть какие-либо несоответствия в информации от SAS, отправляемой на ESC, код ошибки отправляется в модуль управления двигателем (ECM), который затем включает сигнальную лампу на приборной панели.
Для большинства автомобилей сигнальной лампой будет контрольная лампа тяги, но некоторые автомобили будут показывать вместо или в дополнение к контрольной лампе двигателя. Эти сигнальные лампы сообщают водителю, что система ESC автомобиля отключена и должна быть доставлена для обслуживания.
- Люфт или неравномерное движение рулевого колеса, особенно после регулировки или замены рулевой части
Если датчик установлен неправильно, поврежден или неисправен, информация, которую он собирает и отправляет в модуль ESC, будет неточной . Это может привести к тому, что модуль EPS (электроусилитель руля) будет обеспечивать вход или регулировку рулевого управления в неподходящее время, что чаще всего приводит к увеличению люфта на рулевом колесе или делает рулевое колесо свободным. Это происходит из-за того, что количество рулевого управления, которое вы предоставляете, не точно передается на колеса. Если вы чувствуете, что между рулевым колесом и фактическим рулевым управлением автомобиля отсутствует связь, автомобиль следует доставить на сервисную проверку.
Нередко автомастерские забывают сбросить или повторно откалибровать датчик угла поворота рулевого колеса после того, как они завершили развал-схождение/замену компонента рулевого управления или отсоединили/заменили аккумуляторную батарею. Обязательно дважды проконсультируйтесь с техническим специалистом перед тем, как выехать на автомобиле на дорогу.
Сброс датчика угла поворота рулевого колеса
Сегодня на дорогах более 40 миллионов автомобилей используют системы ESC, требующие повторной калибровки датчика угла поворота рулевого колеса после развала-схождения или установки подвески или детали рулевого управления в соответствии с инструкциями производителя. Существует два способа сброса датчика угла поворота рулевого колеса в зависимости от автомобиля:
- Самокалибровка
Некоторые автомобили могут автоматически калибровать SAS, просто поворачивая рулевое колесо от упора до упора и в центральное положение. Некоторые автомобили также будут иметь набор команд, которые необходимо выполнить для запуска калибровки.
Новые автомобили с более совершенными датчиками скорости вращения колес могут автоматически сбрасывать свой собственный SAS в следующий раз, когда автомобиль движется по прямой в течение заданного периода времени, обычно всего несколько секунд на скорости шоссе.
- Сброс сканирующего прибора
На некоторых автомобилях требуется сброс сканирующего прибора для повторной калибровки SAS. Некоторые типы оборудования для выравнивания даже имеют встроенную функцию сброса SAS сканирующего прибора, что избавляет техника от необходимости использовать сканирующий прибор для функции сброса SAS после выполнения выравнивания.
Обратите внимание, что большинство производителей рекомендуют выполнять калибровку SAS на земле, а не на подъемнике. В случае сомнений всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию производителя, чтобы узнать, как правильно выполнить сброс датчика угла поворота рулевого колеса автомобиля.
В Delphi Technologies мы хотим, чтобы вы получали максимальную отдачу от деталей рулевого управления и подвески, но больше всего мы хотим, чтобы ваш автомобиль был безопасным для вождения.
В качестве комплексного решения для ваших потребностей вождения мы не только продаем запчасти, но и обучаем техников передовым методам работы с системами рулевого управления и подвески.
Свяжитесь с нами сегодня, если вы хотите зарегистрироваться, чтобы узнать больше о рулевом управлении и подвеске.
Датчик угла поворота рулевого колеса 101
Что и зачем измерять углы поворота руля
Измерение угла положения и скорости поворота имеет решающее значение для систем электронного контроля устойчивости (ESC), антиблокировочных тормозных систем (ABS) и усовершенствованных систем помощи водителю (ADAS). Инструменты сканирования называют эти датчики угла поворота рулевого колеса (SAS) и обычно отображают информацию в градусах. В сочетании с входными данными от рысканья, акселерометров и скорости вращения колес компьютер может определить, является ли автомобиль недостаточной, избыточной или неуправляемой.
SAS обычно является частью группы датчиков за рулевым колесом.
Кластер датчиков будет иметь более одного датчика положения руля, а некоторые датчики состоят из трех датчиков для резервирования и для подтверждения данных от SAS. Модуль ABS/ESC должен получать два сигнала для проверки положения рулевого колеса, и эти сигналы часто не совпадают по фазе друг с другом. Некоторые группы датчиков включают способ измерения крутящего момента, прикладываемого к колесу.
Некоторые кластеры SAS и сенсорные модули подключаются к шине Controller Area Network (CAN) — высокоскоростной сети последовательных данных, которая обменивается данными на двоичном языке с другими модулями или узлами. Когда вы подключаете свой сканер к транспортному средству, он становится узлом в сети. Эта связь позволяет обмениваться информацией датчика угла поворота рулевого колеса с системой рулевого управления с электроусилителем, а такой информацией, как крутящий момент, приложенный к рулевому колесу, — с системой контроля устойчивости.
Высокоскоростные шины CAN используют всего два провода на модуль или узел для передачи огромных объемов данных.
Это означает, что узлу, как и модулю SAS, необходимо интерпретировать и создавать сигналы, которые могут быть поняты другими модулями на шине.
Модуль SAS может подключаться непосредственно к модулю ABS/ESC на шине CAN или может быть частью общей сети CAN в виде петли, соединяющей различные модули автомобиля.
Просеивание данных
Лучший способ проверки модулей на высокоскоростной шине CAN — с помощью сканирующего прибора. Большинство инструментов просматривают данные напрямую, но некоторые инструменты сканирования могут не иметь возможности напрямую просматривать поток данных в поисках сигнала SAS из-за проблем с программным обеспечением инструмента. Если вы находитесь в такой ситуации, обратите внимание, как срабатывание датчика, переключателя или компонента может изменить активность на шине данных.
Осциллограф, подключенный между массой шасси и проводами шины в OBD II DLC, смотрящий на напряжение, может видеть пакеты данных, передаваемые по шине.
На датчике SAS CAN прямого типа вы можете увидеть, как датчики взаимодействуют с модулем ABS/ESC при повороте колеса.
Невозможно сказать, что передается, но можно увидеть, общаются ли они.
На некоторых автомобилях блок датчиков SAS является частью модуля, который может включать в себя функции указателей поворота, рулевого колеса, элементов управления аудиосистемой и стеклоочистителей. Этот модуль представляет собой не коробку, а часть колонны, и из него может выходить несколько линий CAN. Часто кластер SAS не может быть заменен сам по себе, вместо этого требуется замена всего устройства.
Сброс датчиков угла поворота рулевого колеса
Для многих автомобилей требуется сброс или повторная калибровка SAS после выполнения регулировки или замены деталей в системе рулевого управления. Существует три типа процедур сброса:
- Во-первых, некоторые системы выполняют самокалибровку самостоятельно.
- Во-вторых, для некоторых автомобилей требуются специальные провода или заземление или кнопки, которые необходимо нажимать.
- В-третьих, некоторые системы требуют повторной калибровки с помощью сканера.
Даже если SAS не откалиброван, большинство автомобилей могут определить, движется ли он по прямой. Если угол находится достаточно далеко за пределами диапазона, это может привести к установке кода неисправности и отключению системы ESC.
На некоторых автомобилях Chrysler повторная калибровка датчика после развала-схождения или разряженного аккумулятора заключается в повороте колес от упора до упора, центрировании колеса и циклическом включении ключа. Это «автоматическое обучение» становится все более распространенным на новых автомобилях. Но для некоторых систем потребуется сканер для запуска процесса автоматического обучения.
Существует множество вариантов сканирующих инструментов для сброса SAS; некоторые инструменты сканирования даже интегрированы в систему выравнивания. После завершения сброса с помощью диагностического прибора прибор может порекомендовать вам перевернуть рулевое колесо от упора до упора. У некоторых даже есть процедура установки упоров руля для электроусилителя руля.
Хорошей практикой является перед каждым сбросом (независимо от марки или модели) передвигать руль от упора до упора. Также важно подключить сканер для проверки работы SAS. Сначала число может не варьироваться от 0º до 360º. Число может быть слишком отрицательным или маловероятным. После выполнения процедуры повторного обучения числа должны соответствовать требованиям для прямого движения.
Подключение ADAS
Угол поворота рулевого колеса используется многими функциями ADAS, от обнаружения мертвых зон до автономного вождения. Если датчик угла поворота рулевого колеса не откалиброван, это может привести к ложному срабатыванию многих систем ADAS. Самая досадная неисправность — ложное срабатывание системы выезда из полосы движения. Даже самая маленькая ошибка в SAS может заставить автомобиль думать, что водитель пытается выехать на встречную полосу. Некоторые системы могут просто трясти сиденье, в то время как другие системы могут пытаться направить автомобиль обратно в полосу движения.