O sistema de frenagem antibloqueio (ABS) monitora os parâmetros de movimento do veículo de acordo com as leituras dos sensores instalados em uma ou mais rodas.Aprenda o que é um sensor ABS e por que ele é necessário, que tipo é, como funciona e em que princípios se baseia seu trabalho - descubra no artigo.
O que é um sensor ABS
O sensor ABS (também sensor de velocidade do automóvel, DSA) é um sensor sem contato da velocidade de rotação (ou velocidade) da roda de veículos equipados com diversos sistemas eletrônicos de segurança ativa e sistemas de controle auxiliares.Os sensores de velocidade são os principais elementos de medição que garantem o funcionamento do sistema de travagem antibloqueio (ABS), do sistema de controlo de estabilidade (ESC) e do controlo de tração.Além disso, as leituras dos sensores são usadas em alguns sistemas de controle de transmissão automática, medições de pressão dos pneus, iluminação adaptativa e outros.
Todos os carros modernos e muitos outros veículos com rodas estão equipados com sensores de velocidade.Nos automóveis de passageiros os sensores são instalados em cada roda, nos veículos comerciais e caminhões os sensores podem ser instalados tanto em todas as rodas quanto nos diferenciais do eixo motriz (um por eixo).Assim, os sistemas de frenagem antibloqueio podem monitorar o estado de todas as rodas ou rodas dos eixos motrizes e, com base nessas informações, fazer alterações no funcionamento do sistema de frenagem.
Tipos de sensores ABS
Todos os DSAs existentes estão divididos em dois grandes grupos:
• Passivo – indutivo;
• Ativo — magnetorresistivo e baseado em sensores Hall.
Os sensores passivos não necessitam de alimentação externa e possuem o design mais simples, mas apresentam baixa precisão e uma série de desvantagens, por isso hoje são de pouca utilidade.Os sensores ABS ativos precisam de energia para funcionar, são um pouco mais complexos em design e mais caros, mas fornecem leituras mais precisas e são confiáveis na operação.Portanto, hoje sensores ativos estão instalados na maioria dos carros.
DSA de todos os tipos têm duas versões:
• Reto (extremidade);
•Canto.
Os sensores diretos têm a forma de um cilindro ou haste, em uma extremidade da qual é instalado um elemento sensor, na outra - um conector ou fio com conector.Os sensores angulares são equipados com um conector angular ou um fio com conector e também possuem um suporte de plástico ou metal com orifício para parafuso.
Projeto e operação de sensores indutivos ABS
Este é o sensor de velocidade mais simples em design e operação.É baseado em um indutor enrolado com um fino fio de cobre, dentro do qual existe um ímã permanente bastante poderoso e um núcleo magnético de ferro.A extremidade da bobina com núcleo magnético está localizada em frente à roda dentada metálica (rotor de pulso), montada rigidamente no cubo da roda.Os dentes do rotor possuem perfil retangular, a distância entre os dentes é igual ou ligeiramente maior que sua largura.
A operação deste sensor é baseada no fenômeno da indução eletromagnética.Em repouso, não há corrente na bobina do sensor, pois ela está rodeada por um campo magnético constante - não há sinal na saída do sensor.Enquanto o carro está em movimento, os dentes do rotor de pulso passam próximos ao núcleo magnético do sensor, o que leva a uma mudança no campo magnético que passa pela bobina.Como resultado, o campo magnético passa a ser alternado, o que, segundo a lei da indução eletromagnética, gera uma corrente alternada na bobina.Essa corrente varia de acordo com a lei do seno, e a frequência de mudança da corrente depende da velocidade de rotação do rotor, ou seja, da velocidade do carro.
Os sensores de velocidade indutivos têm desvantagens significativas - eles começam a funcionar somente quando uma determinada velocidade é superada e formam um sinal fraco.Isto torna impossível que o ABS e outros sistemas operem em baixas velocidades e muitas vezes leva a erros.Portanto, os DSAs passivos do tipo indutivo hoje dão lugar aos ativos mais avançados.
Projeto e operação de sensores de velocidade baseados no elemento Hall
Sensores baseados em elementos Hall são os mais comuns devido à sua simplicidade e confiabilidade.Eles são baseados no efeito Hall - a ocorrência de uma diferença de potencial transversal em um condutor plano colocado em um campo magnético.Tal condutor é uma placa quadrada de metal colocada em um microcircuito (circuito integrado Hall), que também contém um circuito eletrônico de avaliação que gera um sinal digital.Este chip está instalado no sensor de velocidade.
Estruturalmente, o DSA com elemento Hall é simples: é baseado em um microcircuito, atrás do qual há um ímã permanente, e um núcleo magnético de placa de metal pode ser localizado ao redor.Tudo isso é colocado em uma caixa, na parte traseira da qual há um conector elétrico ou um condutor com conector.O sensor está localizado em frente ao rotor de pulso, que pode ser feito em forma de engrenagem metálica ou de anel com seções magnetizadas, o rotor de pulso é montado rigidamente no cubo da roda.
O princípio de operação do sensor Hall é o seguinte.O circuito integrado Hall gera constantemente um sinal digital na forma de pulsos quadrados de uma frequência específica.Em repouso, este sinal tem frequência mínima ou está completamente ausente.No início do movimento do carro, seções magnetizadas ou dentes do rotor passam pelo sensor, o que acarreta uma alteração na corrente no sensor - essa alteração é monitorada pelo circuito de avaliação, que gera o sinal de saída.A frequência do sinal de pulso depende da velocidade de rotação da roda, que é utilizada pelo sistema de frenagem antibloqueio.
DSA deste tipo não tem as desvantagens dos sensores indutivos, eles permitem medir a velocidade de rotação das rodas literalmente desde os primeiros centímetros de movimento do carro, são precisos e confiáveis na operação.
Projeto e operação de sensores de velocidade magnetorresistivos anisotrópicos
Os sensores de velocidade magnetorresistivos são baseados no efeito magnetorresistivo anisotrópico, que é uma mudança na resistência elétrica de materiais ferromagnéticos quando sua orientação muda em relação a um campo magnético constante.
O elemento sensível do sensor é um “bolo de camadas” de duas ou quatro placas finas de permalloy (uma liga especial de ferro-níquel), sobre a qual são aplicados condutores metálicos, distribuindo as linhas do campo magnético de uma determinada maneira.As placas e condutores são colocados em um circuito integrado, que também abriga o circuito de avaliação para formar o sinal de saída.Este chip é instalado em um sensor localizado em frente ao rotor de pulso - um anel plástico com seções magnetizadas.O anel é montado rigidamente no cubo da roda.
A operação dos sensores AMR se resume ao seguinte.Em repouso, a resistência das placas ferromagnéticas do sensor permanece inalterada, portanto o sinal de saída gerado pelo circuito integrado também não muda ou está totalmente ausente.Enquanto o carro está em movimento, seções magnetizadas do anel de pulso passam pelo elemento sensor do sensor, o que leva a alguma mudança na direção das linhas do campo magnético.Isso provoca uma alteração na resistência das placas de permalloy, que é monitorada pelo circuito de avaliação - como resultado, é gerado um sinal digital pulsado na saída do sensor, cuja frequência é proporcional à velocidade do carro.
Deve-se destacar que os sensores magnetorresistivos permitem rastrear não só a velocidade de rotação das rodas, mas também o sentido de rotação e o momento de parada.Isso é possível devido à presença de um rotor pulsado com seções magnetizadas: o sensor monitora não apenas a mudança na direção do campo magnético, mas também a sequência de passagem dos pólos magnéticos pelo elemento sensor.
Os DSAs deste tipo são os mais confiáveis, pois proporcionam alta precisão na medição da velocidade de rotação das rodas e no funcionamento eficaz dos sistemas ativos de segurança veicular.
O princípio geral de operação dos sensores de velocidade como parte do ABS e outros sistemas
Os sistemas de travagem antibloqueio, independentemente dos sensores neles instalados, têm o mesmo princípio de funcionamento.A unidade de controle ABS monitora o sinal proveniente dos sensores de velocidade e compara-o com indicadores pré-calculados de velocidade e aceleração do veículo (esses indicadores são individuais para cada carro).Se o sinal do sensor e os parâmetros registrados na unidade de controle coincidirem, o sistema fica inativo.Se o sinal de um ou mais sensores se desviar dos parâmetros de projeto (ou seja, as rodas estão bloqueadas), o sistema é incluído no sistema de freio, evitando as consequências negativas do travamento das rodas.
Mais informações sobre o funcionamento da frenagem antibloqueio e outros sistemas ativos de segurança do carro podem ser encontradas em outros artigos do site.
Horário da postagem: 24 de agosto de 2023