Na snímače rychlosti umístěné v obvodu ložisek kol jsme dnes již zvyklí, ale ne vždy tomu tak bylo. Před zavedením ABS se rychlost vozidla často měřila přímo na převodovce nebo diferenciálu. Později se senzory přesunuly na hnací hřídele a poté na ložiska kol. V průběhu let bylo použito mnoho variant. Probereme tedy tyto varianty a jejich charakteristiky jednu po druhé.
Různé typy senzorových kroužků
Systém ABS využívá snímací kroužky, které umožňují snímači rychlosti registrovat otáčky. Tyto kroužky mají kovové zuby nebo střídavé magnetické póly, které generují signál.
Protože však ozubený věnec měl určité nevýhody (hmotnost, závady způsobené nečistotami a poškozením) a protože následný vývoj vyžadoval větší přesnost a funkčnost, přešli výrobci na magnetický kroužek na samotném ložisku kola. Kroužek je tak úhledně integrován do konstrukce, že již nevidíte, zda má ložisko kola funkci ABS, nebo ne.
Skutečnost, že se magnetismus nyní přesunul ze senzoru na prstenec senzoru, otevřel příležitosti pro další vývoj senzoru rychlosti.
Nečistoty nebo poškození kroužků snímače mohou způsobit odchylku signálu, což může způsobit podivné poruchy. Důrazně tedy doporučujeme v případě poruchy nejprve důkladně zkontrolovat kroužky snímače!
Pasivní senzory (DF6)
Přibližně do roku 2003 byla vozidla vybavena především pasivními snímači kol, známými také jako snímače DF6. Tento typ snímače se vždy používá v kombinaci s ozubeným kovovým snímačem. Samotný senzor obsahuje permanentní magnet s cívkou kolem něj.
Když se kolo otáčí, zuby v kroužku vytvářejí proměnné magnetické pole, které generuje neustále kolísající napětí v cívce: sinusový analogový napěťový signál je přenášen do ABS ECU. Čím vyšší je rychlost otáčení, tím větší je amplituda signálu. Při velmi nízkých rychlostech je však amplituda tak malá, že ECU ABS nedetekuje žádný signál. Měli byste tedy předpokládat, že signál je dostatečně silný pouze od přibližně 20 mph.
Jak pasivní senzor, tak ozubený senzorový kroužek lze poměrně snadno sami otestovat. Mnoho diagnostických systémů může zobrazovat aktuální údaje o rychlosti kol. Pokud nemáte přístup k tomuto typu diagnostického zařízení, může vám pomoci také osciloskop: zkontrolujte signál snímače připojením signálního vodiče snímače k osciloskopu. Nyní otočte kolečkem: měli byste vidět sinusový signál (obvykle 0.5 V – 1.0 V). Pečlivě hledejte nepravidelnosti signálu způsobené poškozením jednoho nebo více zubů. Pokud chcete senzor pouze zkontrolovat, rychle přes něj několikrát přejeďte kovovým šroubovákem. Ačkoli vám tvar signálu mnoho neřekne, tato kontrola ukazuje, zda je čidlo schopné reagovat.
Aktivní senzory (DF10)
Od roku 2003 přešlo mnoho výrobců automobilů na aktivní snímače kol. Zkušení specialisté označují tuto první verzi jako senzor DF10. Tento typ snímače je mnohem přesnější a již není závislý na rychlosti: každý impuls má stejnou amplitudu, takže lze měřit všechny rychlosti (také stacionární stav vozidla). Tento typ signálu je často označován jako blokový signál.
Přestože snímače DF10 nabízejí mnoho výhod oproti staršímu standardu DF6, byly tyto snímače zpočátku stále používány s ozubenými kroužky. V důsledku toho tyto senzory obsahovaly také vnitřní magnet pro generování vlastního magnetického pole. Po roce 2006 se v těchto systémech stále častěji používalo magnetického prstence. Výsledkem je, že tyto senzory již nevyžadují vnitřní magnet.
Senzor DF10 vyžaduje k provozu napětí, proto se nazývají aktivní senzory. Senzor má dva vodiče: první pro napájení (často 12V, ale občas 5V) a druhý pro zem. Výstup signálu do ECU ABS prochází jedním z těchto vodičů: liší se u každého vozu. Senzor obsahuje polovodič, nazývaný také magneticko-odporový prvek (MRE), který může fungovat buď jako vodič nebo jako izolátor. Když se kroužek snímače otáčí, polovodič střídavě spíná výstupní signál (vysoký/nízký). To generuje digitální obdélníkový signál, který je odeslán do ABS ECU. Tento signál lze zobrazit osciloskopem.
Užitečné hodnoty pro usnadnění diagnózy:
Jak je znázorněno na obrázku níže, signál bloku má pevnou hodnotu 7 mA, 14 mA nebo 28 mA. Vítaným doplněním stávající funkcionality byla možnost zviditelnit jízdu vzad. To vedlo k vytvoření DF10-RotDir. Kromě standardního blokovacího signálu je tento snímač schopen vyslat další signál při couvání vozidla.
Vyšší inteligence (DF11i)
Když se CAN a další komunikační systémy začaly široce používat jinde ve vozidle, lidé si uvědomili, že signál ze snímače rychlosti může poskytnout mnohem více informací než jen rychlost otáčení. Kromě směru otáčení, pro který již DF10-RotDir nabízel úhledné řešení, lze nyní do signálu zabudovat také další kontrolu dostupného magnetického pole.
Aby to bylo možné, musel být snímač rychlosti schopen generovat různé signály pro různé situace. To vedlo k zavedení PWM: Pulse Width Modulation. Princip tohoto protokolu je ve skutečnosti velmi jednoduchý. Pro puls je určena standardní délka (v případě DF11i je to obvykle 45 μs) a následné prodloužení pulsu o faktor 2, 4, 8 nebo 16 umožňuje sdělit další informace do ABS ECU, kromě času, kdy je impulz skutečně generován. Diagram vysvětluje tento princip jasněji.
Senzory DF11i byly navíc ‚naprogramovány‘ tak, aby zahrnovaly další chytrou funkci: rozdíl mezi nulovou rychlostí a nefunkčním senzorem. Když vozidlo stojí, DF11i bude stále pravidelně vysílat impuls do ECU ABS, aby indikoval, že snímač je stále funkční. K tomu obvykle dochází každých 737 ms ve formě pulzu, který byl prodloužen o faktor 32.
Zajímavé informace:
Pravděpodobně se budete ptát sami sebe, proč názvy všech těchto typů senzorů začínají na „DF“? Tuto moderní senzorovou technologii původně vymysleli chytří lidé ze společnosti Bosch GmbH: „DF“ znamená „Drehzahlfühler“, což je německý snímač rychlosti.
DF11i byl dokonce vyroben ve verzi s vnitřním magnetem, aby byl vhodný pro aplikace, které ještě používaly staromódní ozubený kroužek (jako řada verzí DF10). Tento typ se nazývá DF11iM. Na obrázku je rozložený pohled na tento konkrétní senzor, „M“ je magnet.
Nový standard (VDA)
Díky vývoji, jako je mimo jiné „PSI5“ pro systém airbagů, byl snímač rychlosti schopen přejít na ještě vyšší úroveň sofistikovanosti Snímač VDA je jasným krokem pryč od praxe generování jediného pulzu. Místo toho tento senzor generuje 9bitovou zprávu po pulzu, která se vyznačuje tím, že amplituda pulzu je dvakrát vyšší než amplituda bitů. To nejen umožňuje přenášet extrémně specifické informace, ale také umožňuje programování senzoru. Protokol, který se k tomu používá, se nazývá „protokol AK“. Víme, že některé senzory Infineon pracují podle protokolu AK 4.0, který byl vydán společností Daimler AG v únoru 2008, ale nyní se používají i novější varianty.
Pravděpodobně se ptáte sami sebe, co těchto 9 bitů vlastně dělá. Bohužel vám můžeme dát jen částečnou odpověď. Většina bitů je volně programovatelná, takže funkce se může lišit podle značky a modelu auta.
Při výměně vždy používejte originální snímače kol!
ACTRONICS doporučuje při výměně snímačů kol vždy zvolit OEM. Tyto snímače je nutné vybírat podle čísla podvozku, protože je k dispozici mnoho různých typů, které všechny vypadají navenek stejně. ECU pak obvykle vydá chybové kódy související s ‚impedancí‘ snímače kola.
Znečištění, poškození a vůle na ložiskách kol
V případě reklamace snímače kola vždy zkontrolujte ložiska kol, zda nejsou znečištěná, poškozená a vůlí. Signál, který má prsten generovat, má malou toleranci a malá odchylka proto může okamžitě způsobit poruchu.
Měření snímačů kol sami
Naštěstí lze všechny tyto různé typy snímačů kol stále testovat osciloskopem. Rychlým roztočením kola při zapnutém zapalování (důležité!) můžete snadno posoudit, zda senzory a senzorové kroužky stále fungují správně. Samozřejmě můžete použít i kovový (= ozubený kroužek) nebo magnetický (= magnetický kroužek) šroubovák. Musíte však správně posoudit výsledný signál. Pro srovnání byste tedy měli vždy použít typický signál. Sestavili jsme pro vás stručné shrnutí, abychom dále objasnili rozdíly mezi těmito signály:
DF6
Sinusový signál, obecně mezi 0.5 V a 1.0 V. Amplituda se zvyšuje, když se kolo otáčí rychleji.
DF10
Blokový signál s pevnou amplitudou 7mA, 14mA nebo 28mA. Frekvence blokových signálů se zvyšuje s tím, jak se kolo otáčí rychleji. Typy s funkcí RotDir generují při otáčení vzad dvouúrovňový blokový signál.
DF11i
PWM signál s dobou trvání signálu 45 μs. Při otáčení dopředu se tento signál prodlouží faktorem 4, takže „blok signálu“ by měl trvat 180 μs. Při zpětném otáčení se blok signálu prodlouží faktorem 8, tedy o trvání 360 μs. Když kolo stojí, generuje snímač každých 1440 ms signální blok s dobou trvání 32 μs (737 x základní signál). Takže vždy existuje měřitelný signál.
VDA
Snímač VDA generuje rychlostní puls, když se kolo otáčí, následovaný 9bitovým signálem. V tomto signálu jsou zahrnuty faktory, jako je směr otáčení. Pokud je kolo v klidu, signál bude stále vysílán, ale bez pulzu rychlosti. Takže vždy existuje měřitelný signál.
POZNÁMKA: V některých případech se pro přední a zadní kola používají různé snímače. Dbejte tedy na to, abyste nepřepínali polohy těchto senzorů!
