Czujniki obrotów kół w pojeździe mechanicznym

Działanie, diagnoza, wyszukiwanie błędów.

Pomysły dla

samochodu jutra

Elektrotechnika

Elektronika

Systemy
termiczne

Wspomaganie
sprzedaży

Serwis
techniczny

Oświetlenie

Nasze pomysły,
Państwa sukces.

2

Znaczenie czujników obrotu kół

Rosnąca kompleksowość w komunikacji drogowej stawia kierowcom aut
wysokie wymagania. Systemy asystentów kierowcy zapewniają kierowcy odciążenie
i optymalizują bezpieczeństwo ruchu. W niemal wszystkich europejskich pojazdach
użytkowych nowoczesne systemy asystentów kierowcy należą zatem obecnie do
wyposażenia podstawowego i stawiają warsztaty przed nowymi wyzwaniami.

Elektronika pojazdu odgrywa dziś kluczową rolę we wszystkich wyposażeniach
komfortowych i zabezpieczających. Optymalne współgranie kompleksowych systemów
elektronicznych zapewnia niezawodne działanie pojazdu i tym samym podnosi
bezpieczeństwo komunikacyjne.

Inteligentna komunikacja danych elektronicznych systemów pojazdu wspierana jest
czujnikami. W tym aspekcie bezpieczeństwa jazdy znaczące są zwłaszcza czujniki liczby
obrotów, świadczy o tym ich różnorodne zastosowanie w różnych systemach pojazdów.

W systemach asystentów kierowcy takich jak ABS, ASR, ESP lub ACC stosowane są
one przez sterowniki do identyfikacji liczby obrotów kół.

Informacja o liczbie obrotów koła poprzez przewody przesyłu danych odawana jest
do dyspozycji przez sterownik ABS także innym systemom (systemom silnika, skrzyni
biegów, nawigacji i regulacji podwozia).

Dzięki tym różnorodnym zastosowaniom czujniki ilości obrotów bezpośrednio
przyczyniają się do dynamiki jazdy, bezpieczeństwa jazdy, komfortu, mniejszego zużycia
paliwa i niższych wartości emisji.

Czujniki liczby obrotów kół ze względu na ich sposób działania dzieli się na czujniki
aktywne i pasywne. Nie jest zdefiniowane jednoznaczne

W codziennej pracy warsztatu przyjęła się tutaj następująca definicja:

!

Jeśli czujnik „aktywowany“ jest dopiero dzięki przyłożeniu napięcia zasilania i generuje
wtedy sygnał wyjściowy, czujnik ten określany jest jako „aktywny“.

!

Jeśli czujnik pracuje bez dodatkowego napięcia zasilania, określany jest jako
„pasywny“.

Treść

Konstrukcja i działanie czujników obrotu kół

Strona

2 Znaczenie czujników obrotu kół

2–5 Konstrukcja i działanie czujników obrotu kół

6–9 Przykład z praktyki diagnozy błędów w codziennej pracy warsztatowej

10–11 Schemat wyszukiwania błędów Czujniki obrotu kół

3

Indukcyjne czujniki pasywne

Przetwarzanie sygnałów
Czujniki obrotów kół są umieszczone bezpośrednio nad tarczą impulsową, która
połączona jest z piastą koła lub wałem napędowym. Bolec biegunowy, który otoczony
jest nawojem, połączony jest z magnesem trwałym, którego skuteczność magnetyczna
sięga aż do tarczy biegunowej. Ruch obrotowy tarczy impulsowej i związana z tym
zmiana ząbka i przerwy powoduje zmianę wpływu magnetycznego przez bolec bie-
gunowy i nawój. To zmieniające się pole magnetyczne indukuje w nawoju mierzalne
napięcie zmienne. Częstotliwość i amplitudy tego napięcia zmiennego pozostają w
określonym stosunku do liczby obrotów koła (obrazek 1). Indukcyjne czujniki pasywne
nie potrzebują oddzielnego zasilania napięciem ze strony sterownika.

Ponieważ zakres sygnału dla jego identyfikacji definiowany jest przez sterownik,
wysokość amplitudy musi oscylować w obrębie zakresu napięcia. Odstęp (A) pomiędzy
czujnikiem a tarczą impulsową narzucany jest przez konstrukcję osi (obrazek 2).

Sposób działania
Czujnik aktywny jest czujnikiem zbliżeniowym ze zintegrowaną elektroniką, która zasilana
jest napięciem zdefiniowanym przez sterownik ABS. Jako tarcza impulsowa może być
na przykład zastosowany pierścień wielobiegunowy, który jednocześnie wstawiony jest
w pierścień uszczelniający łożyska koła. W tym pierścieniu uszczelniającym wstawione są
magnesy o zmiennym ukierunkowaniu biegunów (obrazek 3). Oporniki półprzewodnikowe
zintegrowane w elektronicznym przełączeniu czujnika, przy obrocie pierścienia
wielobiegunowego identyfikują zmieniające się pole magnetyczne. Ten sinusoidalny sygnał
przekształcany jest przez elektronikę w czujniku na sygnał cyfrowy (obrazek 4). Przesył do
sterownika następuje jako sygnał elektryczny metodą modulacji szerokości impulsu. Czujnik
jest połączony dwubiegunowym elektrycznym kablem przyłączeniowym ze sterownikiem.
Poprzez przewód zasilania napięciem przekazywany jest jednocześnie sygnał czujnika.
Drugi przewód służy jako masa czujnika. Wraz z półprzewodnikowymi elementami czujnika
montowane są dziś także elementy czujnika Halla, które dopuszczają większe szczeliny i
reagują na najmniejsze zmiany w polu magnetycznym.

Jeśli w samochodzie zamiast wielobiegunowego pierścienia zamontowano stalową tarczę
impulsową, to na elemencie czujnika dodatkowo umiszczony jest magnes. Gdy obraca się
tarcza impulsowa, zmienia się stałę pole magnetyczne w czujniku. Przetwarzanie sygnału i
IC są identyczne z czujnikiem półprzewodnikowym.

Obrazek 1

Obrazek 2

Aktywne czujniki

Obrazek 3

Obrazek 4

1 Pierścień wielobiegunowy

2 Czujnik

3 Obudowa czujnika

4

Zalety czujników aktywnych (w porównaniu z czujnikami pasywnymi):
!

Rejestracja ilości obrotów z postoju. Umożliwia to już pomiary prędkości do
0,1 km/h, co ma znaczenie w przypadku systemów kontroli trakcji (ASR) już w
momencie ruszania.

!

Czujniki pracujące wg zasady Halla rozpoznają ruchy w przód i w tył.

!

Konstrukcja czujnika jest mniejsza i lżejsza.

!

Dzięki porzuceniu tarczy impulsowych powstaje uproszczenie przegubów
przenoszenia siły.

!

Mniejsza jest wrażliwość wobec zakłóceń elektromagnetycznych.

!

Zmiany prześwitu pomiędzy czujnikiem a pierścieniem magnesu nie mają
bezpośredniego wpływu na sygnał.

!

Daleko idąca odporność na wibracje i wahania temperatur.

Skutki w przypadku awarii
W przypadku awarii czujników obrotów kół rozpoznawalne są następujące cechy
systemu:

!

Zapalenie się kontrolki ABS

!

Zapisanie kodu błedu

!

Blokowanie się kół przy hamowaniu

!

Regulacje pozorne

!

Awaria kolejnych systemów

Przyczyny awarii
!

Przerwanie przewodów

!

Zwarcia wewnętrzne

!

Uszkodzenie zewnętrzne

!

Silne zabrudzenia

!

Zwiększony luz łożysk koła

!

Mechaniczne uszkodzenia tarczy nadajnika

Wyszukiwanie błędów
!

Sczytanie pamięci błędów

!

Kontrola napięć zasilających i sygnałów multimetrem i oscyloskopem

!

Kontrola wzrokowa okablowania i podzespołów mechanicznych

Ze względu na przewagę właściwości technicznych, takich jak dokładność i
niewielka konstrukcja, przez producentów pojazdów od roku 1998 montowane
są przeważnie aktywne czujniki kół.

Dlatego też w poniższej części niniejszej broszury wyszukiwanie błędów zosta-
nie ograniczone do aktywnych czujników obrotów kół.

5

Z reguły przed kontrolą czujników obrotów kół należy z góry założyć usterkę na
systemie hamowania ABS/ASR/ESP. Po zapaleniu się lampki ostrzegawczej pozostają
następujące możliwości wyszukiwania błędów i diagnozy:

Przyrząd diagnostyczny
!

Sczytanie pamięci błędów

!

Ocena parametrów

!

Porównanie liczb obrotów kół na stanowisku kontroli hamulców

Multimetr
!

Woltomierz

Sprawdzić napięcie zasilające (plus i masę)
!

Omomierz

Nie stosuje się, ponieważ przez pomiar oporności może zostać zniszczona

elektronika czujnika.

Oscyloskop
!

Prezentacja sygnału

Ocena przebiegu sygnału

Warunkami pewnej diagnozy są:
!

Dostateczna dokumentacja w formie danych technicznych

!

Odpowiedni aparat diagnostyczny, multimetr lub oscyloskop

!

Techniczne know-how technika, szkolenia pracowników

Przy diagnozie kompleksowych systemów choćby najlepsza technika sama może nie
pomóc naprawić samochodu. Wybiórcze wymienianie komponentów systemu z reguły
prowadzi do zakłóceń w procesach warsztatowych i może negatywnie wpływać na
stosunki zaufania ze strony klienta.

Możliwości kontroli

6

Wskazówka praktyczna

Na poniższym przykładzie „Czujnika liczby obrotów tył lewa uszkodzony“ objaśnimy
diagnozę aktywnego czujnika obrotów koła.

!

Państwa klient zgłasza usterkę działania systemu ABS.

!

Zapala się podczas jazdy lampka ostrzegawcza ABS

!

Patrz odnośnie także grafika na stronie 10–11 (prowadzone wyszukiwanie
błędów).

!

Aby można prawidłowo przypisać samochód, ważne jest, by dokumenty pojazdu były
dołączone do zlecenia (dowód rejestracyjny).

!

Prosimy skontrolować napięcie akumulatora. Kiepskie zasilanie napięciem może
prowadzić do awarii systemu, do błędnych pomiarów lub do spadków napięcia.

!

Sprawdzić bezpieczniki odpowiedzialne za system. Rzut oka do skrzynki
bezpieczników w pewnych warunkach może wykluczyć już pierwsze źródło błędów.

1. Kontrola hamulca trakcyjnego
!

Wykonać jazdę na stanowisku kontroli hamulców. Zaleca się tutaj użycie rolkowego
stanowiska kontroli. Już przy lekkim hamowaniu można stwierdzić ewentualne wady w
mechanice hamulcowej. Niewyważenie tarczy hamulcowej prowadzi przy hamowaniu do
różnych prędkości koła i tym samym zmienia informacje o liczbie obrotów koła do ste-
rownika.

!

Ustalić skuteczność hamowania.

2. Kontrola wzrokowa
!

Przestawić samochód na platformę podnośnika.

!

Sprawdzić koła pod kątem właściwego rozmiaru i opon.

!

Sprawdzić ciśnienie opon i głębokość bieżnika.

!

Sprawdzić luz łożysk koła i zawieszenie osi.

!

Skontrolować poziom płynu hamulcowego.

!

Sprawdzić zużycie klocków hamulcowych.

!

Skontrolować wtyczkę i okablowanie czujników pod kątem położenia, zamocowania
i poważniejszych uszkodzeń.

3. Zastosowanie urządzenia diagnostycznego
!

Aparat diagnostyczny podłączyć do 16-biegunowej wtyczki OBD.

W zależności od producenta pojazdu i momentu rejestracji, może być konieczne

zastosowanie innego gniazda diagnostycznego i dodatkowego adaptera.

Przykład praktyczny na diagnozę błędu w codziennej
pracy warsztatowej

Świeci się lampka ostrzegawcza ABS.

Wyszukiwanie błędów

Zastrzeżenia klienta

Przygotowanie do diagnozy

7

!

Wybór programu.

!

Wybór pojazdu.

!

Wybór paliwa.

!

Wybór modelu

!

Wybrać pożadaną funkcję.

!

Wybrać system.

W zależności od stosowanego urządzenia diagnostycznego, mogą

być tutaj wyświetlane dodatkowe informacje na wariantach systemu
zamontowanych w samochodzie. Gdyby nie było możliwe
jednoznaczne przyporządkowanie do systemu, można – bez uszkadzania
danego sterownika – przeprowadzić po kolei schemat diagnostyczny za
pomocą podanych sterowników. Tylko sterownik niezawodnie
zidentyfikowany przez urządzenia diagnostyczne nawiąże komunikację.

!

Uruchomienie diagnozy błędów.

Pewna komunikacja ze sterownikiem wymaga prawidłowego podłączenia i

wystarczającego napięcia baterii.

Tutaj dobrze widoczne zweryfikowane przez sterownik napięcie

akumulatora 12,69 V. Niedostateczne naięcie zasilające sterownika
mogłoby tutaj być wskazówką na brak w okablowaniu lub uszkodzenie
akumulatora samochodu.

4. Odczytać pamięć błędów
!

W tym przykładzie zapisany został kod błędu „Czujnik ilości obrotów tył
strona lewa“.

Oprócz kodu liczbowego przez niektóre urządzenia diagnostyczne

podawana jest dodatkowo definicja kodu błędu. Ułatwia to dalsze kroki
diagnozy.

5. Ocenić szczegóły
!

Tutaj zapisywane są pierwsze wskazówki możliwej przyczyny błędu.

Podany kod błędu niekoniecznie wskazuje na rzeczywisty defekt

podzespołu. Zanim rozpocznie się wymianę poszczególnych
komponentów, informacje te należy dokładnie przeczytać, aby następnie
ustalić dalszy tok postępowania w diagnozie.

8

6. Sczytać parametry/blok wartości mierzonych
!

Tutaj wyświetlane są wartości rzeczywiste do dalszej oceny.

W tym przypadku wyraźnie widać błędny przebieg sygnału w stosunku do

czujnika TP (tył prawa). Ze względu na widoczne nieregularności w
przebiegu sygnału można odgraniczyć wadę.

Wskazówka
Jeśli przebieg sygnału nie wykazuje nieregularności, należy wpierw
wykasować błąd. Następnie z przyłączonym urządzeniem diagnostycznym
wykonać jazdę próbną. Zaleca się tutaj jednocześnie ocenę parametrów,
aby przy powtarzającym się występowaniu błędu zaistniało ograniczenie
przyczyn.

7. Sprawdzić napięcie zasilające
!

Zaleca się tutaj pomiar bezpośrednio na wtyczce czujnika, aby sprawdzić
cały przewód pomiędzy sterownikiem a czujnikiem.

8. Sprawdzić rejestrator czujnika i pierścień impulsowy
!

Wymontować czujnik.

!

Skontrolować czujnik i pierścień impulsowy pod kątem uszkodzeń.

W naszym przykładzie stwierdzono brak kabla czujnika: przerwanie kabla

w przewodzie zasilania – spowodowane uszkodzeniem mechanicznym –
doprowadziło do przerywanego kontaktu na obudowie wtyczki.

Wskazówka praktyczna

Ze względu na konstrukcję wtyczki, pewny pomiar bezpośrednio na kontaktach

wtyczki wymaga wysiłku. Może okazać się korzystne sporządzenie adaptera ze
starego identycznego czujnika.

9

9. Wymienić czujnik obrotów koła
!

Przeczyścić rejestrator czujnika.

Powierzchnię przylegania przeczyścić szczotką drucianą lub jeśli to

konieczne papierem ściernym.

!

Wymienić czujnika obrotów koła.

Prosimy zwrócić uwagę na prawidłowe ułożenie i mocowanie kabli

czujnika.

!

Przestrzegać momentu dokręcenia.

Gdyby przewidziany byłmoment dokręcenia przez producenta

samochodu, należy go zachować.

10. Odczytać pamięć błędów
!

Skasować zapisane błędy.

!

Dzięki procedurom diagnostycznym przeprowadzonym na samochodzie
przez sterownik mogą być rozpoznane dodatkowe błędy. Muszą być one
skasowane przed jazdą próbną.

11. Wykonać jazdę próbną
!

Aby skontrolować sygnał liczby obrotów koła po wymianie czujnika, należy
przeprowadzić jazdę próbną z podłączonym urządzeniem diagnostycznym
– przy jednoczesnej ocenie parametrów.

12. Kontrola końcowa
!

Po jeździe próbnej ponownie sczytać pamięć błędów.

Dzięki sieci systemowej w samochodzie zapisany zostaje brak w

systemie ABS także w innych sterownikach. Tutaj zaleca się
przeprowadzenie łącznej kontroli sterowników i skasowanie błędów.

Wskazówka:

Prosimy podczas wszystkich czynnościach kontrolnych i diagnostycznych

zawsze przestrzegać danych producentów pojazdu. Tutaj w zależności od
producenta mogą być dodatkowe metody kontrolne specyficzne dla
samochodu, które muszą być uwzględnione. Optymalne współdziałanie
czynników człowieka i techniki jest ważniejsze niż kiedykolwiek. Tylko
kompetentny fachowiec z warsztatu z najnowszym know-how, który potrafi
optymalnie stosować wyposażenie techniczne, jest gotowy na wyzwania
przyszłości.

Klient zgłasza

zakłócenie działania

Świeci się kontrolka

ostrzegawcza ABS

Schemat wyszukiwania błędów Czujniki obrotu kół

Przykład: pali się lampka ostrzegawcza ABS, czujnika obrotu kół (aktywny) tył strona lewa uszkodzony.
Wymóg diagnostyczny: ciśnienie opon i głębokość bieżnika w porządku.

nie

tak

w
porządku

Usunąć przerwy.

Naprawić połaczenia

elektryczne

w
porządku

nie w
porządku

Naprawić układ

hamulcowy

Urządzenie diagnostyczne

przyłączone?

Możliwy dialog

ze sterownikiem?

Parametry

czujników liczby obrotów

kół sczytać za pomocą

urządzenia diagnostycznego

1

Sczytać

pamięć błędów

Zasilanienapięciem

sterownika

i przyłącza diagnostycznego w

porządku?

tak

tak

Kontrola

wydajności

hydraulicznego układu

hamulcowego na stanowisku kontroli

hamulców. Ocenić płyn i z

użycie klocków

hamulcowych.

Błąd*:

czujnik obrotów kół

tył lewa strona

nie w porządku.

Nieregularności

we wskaźniku,

przerwy w

przebiegu sygnału lub

brakujący sygnał czujnika

2

nie w
porządku

nie

nie

Kontrola

działania

Dalej od

A

Dalej od

B

START

KONIEC

10

* Oceniono urządzeniem diagnostycznym Hella Gutmann Solutions „Mega Macs“

** Urządzenie diagnostyczne lub oscyloskop

*** Należy tutaj zagwarantować, że wszystkie poprzedzające kontrole zostały

przeprowadzone prawidłowo i jednoznaczenie wskazują na uszkodzenie w
sterowniku.

w porządku

nie w porządku

brak sygnału

z błędem

w porządku

nie w
porządku

w
porządku

Kontrola

działania

Wymienić

czujnik obrotów koła

w porządku

w porządku

Wymienić

czujnik obrotów koła

Wymienić

sterownik ***

Wymienić

uszkodzone

podzespoły

Kontrola

optyczna

przewodów czujnika

Skontrolować

zasilanie napięciowe

czujnika obrotów

koła

Sprawdzić

luz łożyska koła

i tarczy impulsowej

A

B

Kontrola

działania

Kontrola

działania

Kontrola

działania

nie w
porządku

nie w

porządku

w porządku

Naprawę

przeprowadzić wg

zaleceń

producenta pojazdu

Sprawdzić zasilanie

napięciowe i okablowanie

sterownika ABS

pod kątem przerwań lub zwarć,

oraz połączenia

wtykowe

Sygnał ilości

obrotów koła skontrolować

odpowiednim** urządzeniem

testowym

KONIEC

nie w porządku

11

Pomysły dla

samochodu jutra

© Hella KGaA Hueck & Co.,

Lippstadt

9Z2 999 927-

961 XX/

06.09/

0.5

Printed in Germany

Hella Polska Sp. z o.o.
ul. Muszkieterów 15A
02-273 Warszawa
Telefon: [phone]
Fax: [phone]
Internet: www.hella.com.pl