ABS Jeladók: Működés, Típusok és Diagnosztika Multiméterrel

Az autóipari fejlesztések egyik nagy vívmánya a blokkolásgátló fékrendszerek (ABS) feltalálása volt. Az ABS egy olyan gépjárműben lévő rendszer, ami megakadályozza a kerekek blokkolását fékezés közben, biztosítva, hogy a jármű stabil, irányítható állapotban maradjon. Az ABS rendszer megfelelő működéséhez az ABS jeladók kulcsszerepet játszanak. Ezek a jeladók érzékelik a kerekek forgási sebességét, és információt továbbítanak az ABS modulnak, amely ez alapján szabályozza a fékrendszert.

A kerékfordulatszám-érzékelők fejlődése: az indukciós szenzoroktól a magnetorezisztív típusokig

Napjainkig a különböző magnetorezisztív szenzorváltozatokból több mint 100 millió darabot gyártottak! Az ismertetés előtt felmerülhet az a kérdés, hogy egyáltalán miért használnak az indukciós kerékforgás-érzékelők helyett más szenzorokat? Ezen szenzorok, az elvükből adódóan, azaz a mágneses tér változása által létrejövő indukciónak köszönhetően hoznak létre szinuszos feszültségjelet. Egy adott keréksebesség alatt azonban nincs kiértékelhető sebességjel, továbbá érzékenyek a szenzor és a póluskerék közötti légrés értékére.

Ezen korlátok áthidalására fejlesztettek ki más szenzorokat. Az Autószaki 1998/4. számában Csúri György tollából megjelent egy cikk az indukciós kerékfordulatszám-érzékelők kiváltására használt kétvezetékes, HALL-effektus alapján működő ABS kerékfordulatszám-érzékelőkről. A továbbiakban egy szintén kétvezetékes kerékforgás-érzékelőről lesz szó, azonban ennek a működési elve a magnetorezisztív hatáson alapul.

A magnetorezisztív szenzorok működési elve és felépítése

A Continental Temic által számos gépjárműgyártó részére (BMW, Opel, Ford) gyártott szenzorváltozatok - a későbbiekben bemutatott módon - már elinduláskor is küldik a keréksebesség-információkat, a légrés akár 3,5-4 mm-ig növekedhet a szenzorvég és a jeladótárcsa között, anélkül hogy a szenzor által küldött sebességjel romlana. Az újabb kiviteleknél már a kerék forgásiránya is meghatározásra kerül. A gépjármű hátrameneti állapota fontos paraméter a lejtőn való elindulást segítő rendszereknek (Hillholder function), illetve navigációs rendszerek részére is hasznos információ a pontos helyzetmeghatározáshoz, időszakosan kieső GPS-jelek esetén.

A szenzor működési elve voltaképpen egyszerű, mivel a magnetorezisztív szenzorok a ferromágneses anyagoknak azt a tulajdonságát használják ki, hogy ezeknek az anyagoknak mágneses tér hatására megváltozik az ellenállásuk. Az ellenállás nagyságát az áram és a mágneses erővonalak iránya között bezárt szög határozza meg. Legnagyobb az ellenállás, ha az áram és a mágneses tér iránya párhuzamos egymással. Az áram irányára merőleges mágneses tér eredményezi a legkisebb ellenállást. Mivel az ellenállás-változás nem lineáris a mágneses tér változásával, a szenzorok kialakításakor különböző eljárásokkal kompenzálják a linearitási és a hőmérséklet-változásból adódó hibát. Különösen jó magnetorezisztív tulajdonsággal rendelkezik a permalloy (20%Ni, 80%Fe).

Hogyan Javítsuk a Katalizátor Hőmérséklet Jeladó Hibáját?

A szenzor két részből áll, az első áramköri elemen található a Wheatstone-hídba kötött ellenállás-hálózat, melynek a mágnesestér-változás hatására létrejövő szinuszos feszültségjelét a második áramköri elem feldolgozza és létrehozza a szenzor négyszög kimenő jelét. A szenzor kimenő jele - a HALL elven működőével megegyezően - kétféle áramérték. Ugyanis a szenzor 7 és 14 mA között „kapcsolgat”.

A számos szenzorváltozat között alapvető különbség, hogy léteznek olyan típusváltozatok, melyek a már az indukciós kerékforgás-érzékelőknél használt póluskereket használják jeladó tárcsaként, illetve vannak olyan változatok is, ahol a kerékcsapágy tömítőgyűrűjére integrált északi és déli pólusokkal ellátott tárcsát használják jeladó tárcsaként. Abban az esetben, amikor a jeladó tárcsa a kerékcsapágy tömítőgyűrűje, akkor a gyűrű állapota egy ellenőrző kártyával ellenőrizhető. Használatával a csapágy fordított beszerelése elkerülhető, illetve a mágneses pólusok sérülése felismerhető. Az ilyen kódtárcsával ellátott csapágyak beszerelésénél tilos a tárcsa felületét megütni, ellenkező esetben a mágneses pólusok sérülhetnek.

A szenzor voltaképpen két külön tokozásban kialakított, egymással villamos kapcsolatban lévő áramköri elemet tartalmaz. A szenzor felső négyszög tokozása tartalmazza a magnetorezisztív anyagból kialakított Wheatstone-hidat. A Wheatstone-híd szilíciumhordozóra felvitt fésűs elrendezésű magnetorezisztív anyagú ellenállás-hálózat. Az 5. ábrán egy elvi vázlat látható, mely az egyenfeszültséggel megtáplált Wheatstone-híd kimenetén mérhető feszültség jelalakját magyarázza. A híd kiegyenlített állapotában - amikor a mágneses erővonalak nem hajolnak el, azaz a póluskerék foga, illetve fogárka van közvetlenül a szenzor előtt - a kimeneti feszültség 0 V, a póluskerék ettől eltérő helyzetében a kimeneti feszültség 0 V-tól eltér.

A szenzoráramkör alsó tokozása a kiértékelő elektronikát tartalmazza. A blokkvázlaton feltüntetésre került a szenzor Wheatstone-hídjának tápfeszültség-ellátását biztosító tápegység. A híd szinuszos kimenő feszültsége az erősítő áramkörbe jut, majd mivel a jel általában valamekkora zajjal terhelt, ezért ha a jel átlagértéke az átbillenési feszültség közelében van, akkor a zaj ide-oda billentené az áramkört, s végül is a zaj amplitúdója szabná meg, hogy mekkora feszültségnél ,,nyugszik meg” az egyik végállapotában. Ezek elkerülése érdekében alkalmaznak egy Schmitt trigger áramkört, melynek a hiszterézise miatt (eltérő az egyik irányba történő átbillenés feszültsége, mint a másik irányba) létrejön a helyes, zavarmentes négyszögfeszültség. Ilyen zavart okozhat a jelben például fékezés közben létrejövő vibráció is. A szenzor kimenetén látható a kétértékű áramforrás, mely végül is biztosítja a szenzor kimenő jelét, azaz a már említett kétféle áramértéket.

Megjegyzendő, hogy az állandó mágnes méretétől függ, hogy a szenzor a kerékcsapágy tömítőgyűrűjébe integrált mágneses tárcsával vagy ferromágneses póluskerékkel használható. Nagyobb geometriai mérettel rendelkező mágnes alkalmazásakor a szenzor póluskerékkel történő működéshez illesztett. Ha a csapágy mágneses tömítőgyűrűjével tud működni a szenzor, akkor a Wheatstone-híd tokozása mellett lévő kis mágnesnek (kb. 4x2x1 mm méretű) csak a kialakuló mágneses tér ,,stabilizálásában” van szerepe. Ennek megfelelően ezt a mágnest a szakirodalom stabilizáló mágnesnek nevezi.

L300 üzemanyag jeladó javítása

Fejlettebb szenzorok: forgásirány, légrés és adatkommunikáció

Az előzőekben ismertetett szenzor továbbfejlesztett változatai már a kerék forgásirányát, a szenzor és a jeladótárcsa közötti légrés nagyságát is érzékelik. A mért adatokat a már ismertetett kerékfordulatszám-jelek közé beszúrt adat-bitek segítségével közlik. A kerékforgásirány meghatározásánál felmerül az a probléma, hogy ehhez bizony legalább két szenzorra lenne szükség. Ha a szenzorokat elég közel helyeznénk el egymáshoz - azaz póluskerék alkalmazásakor egy fog és fogárok távolságnyin belül, vagy mágneses csapágytárcsa esetén egy északi és déli póluson belül -, akkor logikai áramkörök alkalmazásával a két szenzor kimeneti jele alapján el lehetne dönteni a kerék forgásirányát. Azonban egy szenzor alkalmazásával ez is lehetséges.

Az alapelv voltaképpen egyszerű. A már ismertetett Wheatstone-hidat a tervezők „megfelezték”, azaz voltaképpen egy tokozáson belül két egymástól független magnetorezisztív ellenállás-hálózatot hoztak létre. A két fél híd kimenő feszültségének egymáshoz képesti eltolódásából a kerék forgásiránya meghatározható. A mérőhidak kimeneti feszültségének amplitúdójából a jeladókerék és a szenzor közötti távolság is meghatározható.

A szenzor által mért adatokat alacsony keréksebességnél a két sebességimpulzus közé szúrja be a szenzorelektronika. Azonban a keréksebességjel magas áramértéke ennél a szenzornál már nem 14 mA, hanem 28 mA! Az áram alacsony értéke változatlanul 7 mA. A kódolt információ úgynevezett Manchester-kódolású. Ennél a kódolási formánál a kódoló minden bit-időt két egyenlő részre vág, ahol a bináris „0” küldése esetén az első intervallumban magas, míg a második alatt alacsony szint jelenik meg a vonalon. Bináris „1” elküldése esetén az előbbi folyamat inverze valósul meg, az első intervallumban alacsony, a másodikban pedig magas szint kerül a csatornára. Azaz ha a bit-idő közepén a jel felfutó, akkor az 1-et, ha lefutó, akkor az 0-t jelent. Mivel minden bit-idő közepén lesz egy átmenet, így a vevő könnyen összeszinkronizálódhat az adóval. A Manchester-kódoló hátránya, hogy a felére csökkent impulzusszélesség miatt a bináris kódoláshoz elegendő sávszélesség kétszeresét igényli. Azonban az esetleges hibás adatátvitel könnyedén kiszűrhető, mivel ha a bit-idő közepén nincs le- vagy felfutó jel, akkor az hibaként detektálható.

A 10. ábra (ami a fenti kép) felső részén látható a jelfolyam, melyen jól nyomon követhető, hogy az ilyen típusú szenzor már három áramszinten küldi a jeleket az elektronikának. A sebességjel 7 és 28 mA között, míg a sebességjelek között lévő kódolt információ 7 és 14 mA között változik. A 28 mA értékű, magas kerékfordulatszám-jelnek a fordulatszám-információn túl szinkronizálás is a feladata, mivel utána következik a 9 adat-bit. Egy bit-idő 50 μs hosszúságú. A 10. ábra alsó részén 0-tól 8-ig számozott adatbitek magyarázata a következő: A 0-tól 3. bit-ig az elektronika számára biztosít információkat a magnetorezisztív ellenállás hálózaton mérhető feszültségamplitúdó nagyságáról. Ebből számunkra a 0. bit kiemelt fontosságú, mivel annak magas értéke azt jelzi, hogy a légrés a jeladótárcsa és a szenzor között túl nagy. A légrés további növekedése esetén a szenzor már nem lesz működőképes. A 4. bit a kerék forgásirányát jelzi, annak magas értékekor a kerék forgásiránya pozitív. Az 5., 6. és 7. bit a már előbb említett légrést számszerűsíti. Hibátlan jelképzés fennálló lehetséges légrésnagysága 8 részre van felosztva (3 bittel ennyi adat kódolható), ennek a pontos értékét a szenzor közli az elektronikával. Így a légrés értéke és esetleges változása pontosan mérhetővé válik. Ezen mérési adatok így mind a gyártás utáni teszteknél, illetve gépkocsiba beszerelt állapotban is felhasználhatóak. A 8. bit a kódsorozat esetleges adathibái kiszűrésében jut szerephez (páros paritás).

Lassú keréksebességnél és a kerék álló helyzetében a fenti kommunikációs protokoll 150 ms-enként ismétlődik. Ekkor mivel a keréksebesség-jelek viszonylag lassan vagy egyáltalán nem követik egymást, a protokollindítást a már említett 28 mA értékű keréksebességjel helyett egy 14 mA-es jel indítja, mivel ez elengedhetetlen a szinkronizáláshoz. Gyors keréksebességnél, amikor a sebességjel közé ,,nem fér be” a teljes adatsor, akkor az első 3 bit hosszúságra rövidül le a közlendő információ. Ennél nagyobb sebességeknél, már csak a keréksebességjelek ,,élnek”, az adatsor továbbítása megszűnik.

ABK motor főtengely jeladó problémák

Magnetorezisztív szenzorok jellemzői

Az ismertetett áramkör alkalmazásával kialakított érzékelő főbb jellemzői:

ABS jeladó hibák és tünetek

Az ABS jeladó létfontosságú eleme az ABS rendszernek, így fontos, hogy mindig megfelelően működjön. A sebesség jeladók meghibásodása számos, gyakran félreérthető tünetet produkálhat, amelyek befolyásolják a jármű vezethetőségét, biztonságát és teljesítményét.

Az egyik leggyakoribb jel, hogy az ABS jeladóval probléma van, az az ABS figyelmeztető lámpa megvilágítása a műszerfalon. Az ABS lámpa kigyulladása, valamint a menetstabilizáló és a kipörgésgátló elvesztése gyakran együtt jár, mivel ha az ABS rendszer meghibásodott keréksebesség-érzékelőt észlel, az ABS rendszer számítógépe általában a menetstabilizáló és a kipörgésgátló rendszert is kikapcsolja. Nem jó ötlet az ABS lámpa bekapcsolt állapotában vezetni, mert ez azt jelenti, hogy az ABS nem működik megfelelően. Ez azt jelenti, hogy a járműve nem úgy viselkedik, ahogyan azt tervezték erős fékezéskor. Az ABS lámpa világíthat azért is, mert a rendszer a fékfolyadék rendellenesen alacsony szintjét érzékeli. A fékfolyadék alacsony szintjét az autó fékezéséből lehet észrevenni.

Egyéb tünetek közé tartozik, hogy az ABS rendszerrel kapcsolatos problémák esetén a fékpedál érzékenyebbé vagy keményebbé válhat, egyes esetekben atipikus zajok hallhatók a fékezés során. Az ABS rendszer vezérlője csikorgó vagy zúgó hangot adhat. Egyes járművekben enyhe rezgést is érezhet. Ha az ABS és a kipörgésgátló lámpa egyszerre gyullad ki, annak oka általában a kerék vagy a sebességérzékelő hibája, illetve az ABS kocka meghibásodása. Ha az ABS figyelmeztető lámpája folyamatosan világít, azonnal ellenőriztetnie kell a fékeket. De ne menjen azonnal egy szervizbe, mert lehet, hogy az autója már nem vezethető biztonságosan.

Mi is az az ABS? Egy hidraulikus egység, ami a fékfolyadék nyomását állítja elő. Ha a rendszer érzékel egy blokkoló kereket, akkor csökkenti a nyomást, majd ismét növeli a nyomást. Ezt a műveletet képes másodpercenként 20-szor megtenni. A fedélzeti autódiagnosztikai készülékek gyakran végzik el a mért értékek összehasonlítását a referenciaértékekkel. Ennek célja a gépkocsi állapotának időről időre történő felülvizsgálata. Ha tűréshatáron kívüli eltérést detektál az eszköz, hibaüzenetet küld, ami egy tárolóba kerül, utólag is lekérhető hibakódok formájában.

ABS jeladó diagnosztika multiméterrel és egyéb eszközökkel

Amikor az ABS rendszer problémát észlel, hibakódot generál, amely a rendszer memóriájában tárolódik, és bekapcsolja a figyelmeztető lámpát. A megállapított hibakód nem hozza magával azt, hogy megoldottnak tekinthetjük a probléma feltárását. Az életben azt láttuk, hogy a hibakód kiolvasása legtöbbször mindössze egy része a probléma azonosításához szükséges teljes vizsgálatsorozatnak. Az OBD diagnosztika már sokkal több hasznos információt szolgáltat a gépjármű állapotáról, de még ez sem jelenti azt, hogy megoldottuk a hiba behatárolását.

A diagnosztikai folyamat első lépése a kódok lekérdezése, mind az igény szerinti, mind a memóriakódoké, függetlenül attól, hogy a sárga ABS figyelmeztető lámpa világít-e vagy sem. Ezeket a későbbi felhasználás céljából rögzítjük. A következő lépés a jármű tesztelése az úton. Ez képet ad arról, hogy az „alap fékrendszer” hogyan működik, valamint az esetleges felfüggesztési és/vagy kormányműproblémákról, amelyek hozzájárulhatnak az ABS-problémákhoz, vagy eltúlozzák azokat. Nem hagyjuk magunkat megtéveszteni a fékrendszer mechanikus részeinek vagy a hidraulikának problémájával, amely ABS-problémaként jelentkezhet. A műhelybe visszatérve ismét ellenőrizzük a hibakódokat. Az eredetileg rögzített, de a menetpróba után nem visszajövő memóriakódokat ezen a ponton figyelmen kívül kell hagyni.

A magnetorezisztív jeladók ellenőrzése

A szenzor unipoláris, azaz csak egyféle bekötés esetén működik helyesen, fordított bekötésnél a szenzor áramfelvétele többszöröse a jelképzésnél mérhető áramértékeknek. A szenzor fordított bekötés ellen védett, de csak a 115 Ω-os terhelő ellenállás alkalmazásakor viseli ezt el hosszabb ideig!

Az eddigiek alapján belátható, hogy a szenzor áramfelvétele - a beleintegrált kétértékű áramgenerátornak köszönhetően - 7 és 14 mA között ,,ugrál” a kerékfordulatszám függvényében. A négyszög feszültségjel úgy jön létre, hogy az ABS elektronikában a szenzorral sorba kötötten megtalálható egy terhelő ellenállás is. Az indukciós kerékfordulatszám-szenzorral ellentétben ezen szenzor már a gépjármű álló helyzetében is szolgáltat jelet. A kerék pozíciójától függően alacsony (7 mA) vagy magas (14 mA) áramerősség jön létre, ezáltal a gépjármű álló helyzetében is a szenzor működése már ellenőrizhetővé válik az öndiagnosztika számára!

A jeladó vizsgálható természetesen tesztműszerrel, de kiszerelt állapotban is. Kiszerelt állapotban a jeladóra tápfeszültséget kell kapcsolni, amikor a szenzor előtt mágnest mozgatunk, akkor a szenzorral sorba kötött árammérőn 7, illetve 14 mA körüli áramfelvételt lehet mérni. A szenzorvizsgálathoz az áramkörgyártó által javasolt bekötési rajz látható a 8. ábrán. A szenzorral sorba kötve egy 115 Ω-os terhelő ellenállás alkalmazását javasolja a gyártó.

Az ábra alapján a szenzorkimenetnél a terhelő ellenállás és a test közti feszültséget oszcilloszkóppal megmérjük, akkor nagyságrendileg 0,8-1,6 V között változó négyszögfeszültséget mérhetünk. A gyakorlatban a vizsgálatot lefolytathatjuk terhelő ellenállás nélkül is egy sorba kötött árammérővel. Például, a tápfeszültség helyes polaritása esetén a szenzor áramfelvétele 14 mA körülire áll be. Amikor a szenzor felé mágnessel, vagy mágnesezhető anyaggal közelítünk, a szenzor áramfelvétele a 7mA körüli értékre esik.

Fontos: Fordított polaritású bekötés esetén, sorbakötött terhelőellenállás nélkül, a szenzor áramfelvétele közel 0,5 A értékű. Ezt a terhelést a szenzor csak rövid ideig viseli el! Fordított polaritású bekötésnél, sorbakötött 115 ohmos terhelőellenállás alkalmazásakor is az áramfelvétel 60 mA feletti, azaz jóval nagyobb, mint a jelszintű áramérték!

Mindegyik szenzor műanyag tokozásában található egy állandó mágnes, ennek a mérete dönti el, hogy a szenzor vagy fogazott tárcsával kompatibilis, vagy kerékcsapágyba integrált mágneses tömítőgyűrűvel. Emiatt a szenzor működtetése a teszt alatt akár egy késpengével is megoldható. A fenti mozdulatsort periodikusan ismételve az 5. ábrán (ami a fenti kép) látható feszültségváltozást mérhetjük a terhelőellenálláson.

Általános diagnosztikai eljárások

A mai személyautók, teherautók és kamionok egyre nagyobb számú funkcióját vezérlik ma már digitális fedélzeti berendezések. Ezek hibatárolóba tárolják a naplózott információkat, tényleges és korábban regisztrált történések kódjait, a legfontosabb fedélzeti eszközök állapotait. Berendezéseink úgynevezett OBD olvasóval és OBD kábellel kapcsolódunk a gépjármű fedélzeti diagnosztikai csatlakozófelületére, amelyen keresztül begyűjtjük a szükséges információkat. A kapott adatok analízisét egy céleszközzel végezzük. A legjobb berendezések 400-500 ezer forintnál kezdődnek, a profi (pl. A hibakódok kiolvasása a leggyakoribb feladat, de a megállapított hibakód nem hozza magával azt, hogy megoldottnak tekinthetjük a probléma feltárását. Az élet viszont azt mutatja, hogy sokszor nagyon mellé lehet fogni a diagnosztikai információkból. Gyakran tapasztaltunk olyat, hogy tele volt a hibatároló régi, több hónapos adatokkal, amelyek egy része régóta nem volt érvényes, ezért javasoljuk az ismételt hibakód kiolvastatást.

Ha diagnosztikai eljárásokról van szó, a diagnosztikához az eszközök széles skálájára van szükség, de az adott feladathoz a legpraktikusabb eszközt igyekszünk használni. Ilyen lehet például laboratóriumi oszcilloszkóp vagy egy ellenállásmérő multiméter. Oszcilloszkóp használatakor az érzékelő jelének ellenőrzésekor például egy mágneses érzékelőnek egy analóg szinuszhullámot kell mutatnia. Nem olvasunk ki többet a vizsgálati eredményekből, mint amit valójában látunk. Az alapos szemrevételezés fontos, amikor diagnosztizálásról van szó. Sok problémát gyorsan diagnosztizáltunk már úgy, hogy csak „szemrevételeztük” a feltételezett problémás területet, mielőtt elővettük volna az összes vizsgálati eszközt. Először szemrevételezéssel ellenőrzünk. Ha ezen a ponton nem derül fény semmilyen problémára, megnézhetjük a kapcsolási rajzot.

Tegyük fel például, hogy a „bal első keréksebesség-érzékelő alacsony bemeneti jelszintje” kódot érzékeljük: ebből azonnal tudjuk, hogy az ECU-hoz érkező jelvezetéken alacsony a feszültség. Abban a ritka esetben, amikor úgy érezzük, hogy hibás az ECU, mindig duplán ellenőrizzük az ECU tápellátását és földelését. Ezt egy ohmméterrel NEM lehet elvégezni. Az egyetlen módja ennek az, hogy feszültségeséses tesztet végzünk az ECU összes táp- és földelési áramkörén. Előfordul, hogy olyan járművel találkozik, amely problémákat mutat, de nincs hibakód. Ilyenkor az ABS-rendszer alapos ismerete segíthet.

tags: #abs #jelado #merese #multimeterrel #információk

• Központi zár hibaelhárítás Punto esetén
• legendás terepjáró
• Lada felni kompatibilitás
• Részletes útmutató körözésről és elfogatóparancsról
• a Brabus által átalakított Mercedes modellek