За что отвечает датчик положения руля
Что такое датчик угла поворота рулевого колеса и для чего он нужен?
Среди огромного количества автомобильных датчиков, которым и была посвящена наша отдельная статья, важную роль играет еще один неотъемлемый элемент современных автомобилей – это датчик угла поворота рулевого колеса. Как правило, располагается либо на самом рулевом механизме, либо в месте крепления рулевого колеса к рейке. Если вы не имеете никакого представления о назначении и принципе работы данного элемента, то прочитав данную статью, вы сразу же уясните для себя все нюансы относительно его функционала.
Для чего нужен датчик угла поворота рулевого колеса?
Совершенно понятно, что датчик определяет градус угла поворота, направление поворота рулевого колеса, но для чего все это нужно? Здесь необходимо вспомнить о наличии других электронных опций автомобиля, для которых наличие подобного датчика является обязательным. К таковым необходимо отнести систему круиз-контроля, относительно новейшие разработки — адаптивное освещение и адаптивная подвеска. Исходя из этого, датчик угла поворота рулевого колеса – это элемент, который необходим для работы не одной, а сразу нескольких систем.
Примечательно, что в зависимости от марки автомобиля, устройство датчика может заметно отличаться. К примеру, датчик угла поворота рулевого колеса на Мерседес, БМВ, Ауди, может заметно отличаться своим техническим составляющим. Поэтому разделяют 3 типа датчиков, которыми оснащались определенные марки и модели автомобилей.
Оптический датчик считается вполне надежным устройством, относительно других видов датчиков угла поворота. Устанавливается датчик угла поворота рулевого колеса на BMW автомобилях различных моделей, начиная от серии X, заканчивая легковыми представителями.
Магниторезистивный датчик – самый современный представитель, отличается расширенным функционалом в сравнении с собратьями. Устанавливается сей датчик угла поворота рулевого колеса на Мерседесы, да и на другие элитные марки авто.
Что касается потенциометического датчика, это устаревший тип и на современные авто он уже практически не устанавливается, ввиду имеющихся недостатков.
Принцип работы
Что касается работы датчика, возьмем за основу то же адаптивное освещение, которое оснащено поворотными фарами или дополнительными лампами, включающимися при повороте. Датчик фиксирует градус поворота рулевого колеса, отправляет эти данные в блок управления. Тот, в свою очередь, распределяет эти данные между системами и в случае с адаптивным освещением, при большом угле поворота осуществляется и поворот фары, или подключение дополнительных ламп, чтобы обеспечить водителю лучшую боковую видимость.
Разумеется, весь процесс работы приведен весьма условно, но теперь совсем не сложно представить важность этого датчика для других систем.
Надеемся, что вы получили хотя бы маленькое представление о том, что это – датчик угла поворота рулевого колеса. Отметим также, что в ряде случаев, когда с той или иной системой возникали неполадки, то виной этому являлся этот самый датчик. Поэтому диагностика правильности его работы – это одно из важнейших мероприятий.
Читайте также:
Стройка #048: Датчик положения руля.
Приобрел датчик положения руля. Вопрос — зачем? Ответ — нужен. Далее по БЖ будет ответ.
Помните год назад писал про трансиверы для CAN-шины?
www.drive2.ru/l/8911854/
Так вот. Например вот тут они и пригодились.
В современном автомобиле электроника между собой взаимодействует не посредством аналоговой передачи сигнала в виде импульсов, как например от датчика скорости (+12 масса +12 масса и считается частота импульсов) или же в виде разных уровней сигнала (например температура или положение заслонки), а в виде цифрового сигнала, как в компьютере. В этом сигнале можно закодировать что угодно и передать в любой конец машины, где есть цифровая шина обмена информацией. И на выходе уже будут фактические значения (55кмч, 2500 оборотов и т.д.), а не набор импульсов. Для этих целей была разработана промышленная цифровая шина CAN (Controller Area Network). Её ближайший родственник, которого можно наблюдать повсюду и ежедневно — USB.
Датчик положения руля в Субару передает данные именно через CAN-шину, с которой все устройства, которым он (ДПР) необходим получают данные.
Датчик куплен еще летом, насколько не изменяет память — от импрезы GRB, совместим с форестером SH, легаси BL/BP (именно от нее у меня руль и подрулевой переключатель).
Сейчас, когда торпеда жаждет быть собранной совершенно логично прокинуть все необходимые провода под ней, всё что нужно, а чтобы кинуть — нужно испытать как оно работает.
Вот руки и дошли.
Для начала покажу как устроен датчик.
Да, мне пришлось датчик разобрать для того, чтобы посмотреть точную распиновку — где питалово, а где CAN-шина. А если разобрать, то заодно нанести новую смазку.
В датчике присутствует реперный диск плюс оптопары (скорее всего) для считывания зубцов, плюс микросхема для определения положения магнитного поля (находится под белой шестерней, в шестерне металлическая пластина по форме микросхемы).
По завершению сборки и перед установкой на машину датчик НЕОБХОДИМО установить в ноль!
Собственно как и руль и подрулевой шлейф…А то потом будете прыгать и вспоминать кузькину мать почему VDC работает не как нужно…Потому что можно поставить датчик так, что он вообще работать не будет 🙂
Теперь тестирование.
Датчик подключен к компу через связку CAN-трансивер на базе CAN-контроллера MCP2515 и микроконтролер Arduino MEGA2560.
После изучения передаваемых данных был написан код для микроконтроллера Arduino, результат которого можно наблюдать на этом видео (angle — угол поворота руля, rounds — количество оборотов).
Датчик угла поворота автомобильного руля
Электронные системы современных автомобилей требуют большого количества данных, считываемых с датчиков, для бесперебойной работы программируемых функций. Одним из важных приборов, дающим информацию для электроусилителя руля, является датчик угла поворота рулевого колеса. Этот элемент системы управления автомобилем играет важную роль для безопасности при эксплуатации транспортного средства.
Измерение угла поворота руля датчиком
Какие виды бывают
В зависимости от производителя, модели автомобиля и года выпуска, применяются несколько типов датчиков, при помощи которых измеряется угол поворота руля, а также сопутствующие величины (скорость и направление поворота):
Последний — самый функциональный и современный вид сенсорных устройств, устанавливается на элитные марки автомобилей.
Принцип действия
Рассмотрим потенциометрическую систему. Она самая простая и компактная, не нуждается в электронных элементах в своем составе. Ее преимуществом является устойчивость к электромагнитным помехам. Работа прибора основана на пропорциональном изменении сопротивления датчика при различных углах поворота руля. Два переменных резистора, при повороте руля водителем, изменяют свое сопротивление, что фиксируется приемным электронным блоком.
Недостатком данных датчиков является изнашиваемость движущихся элементов.
В оптических сенсорах, применяют источник света в виде светодиодов, который попадает на фоторезисторы некоторыми импульсами через специально размеченный диск. При вращении рулевой колонки, срабатывает датчик угла поворота руля — фоторезисторы уменьшают свое сопротивление при попадании на них света, и наоборот. Диск состоит из внутренней и наружной плоскостей. Каждая из них предназначена для подачи светового сигнала, дающего информацию о разных параметрах — угле поворота и направлении движения руля.
К недостаткам системы относится отсутствие универсальности измерения. Такой параметр, как угловая скорость вращения недоступен. Для его регистрации применяются магниторезистивные элементы.
В магниторезистивном датчике поворота и измерения скорости движения рулевого колеса имеются движущиеся магниты. Они вращаются относительно неподвижных магниторезисторов, закрепленных в корпусе, при помощи зубчатых колес с определенным числом зубьев. Во время вращения магнитов происходит изменение магнитного поля, что влечет за собой изменение сопротивления резисторов.
В данный момент, магнитные приборы самые востребованные в России, а также на мировом рынке автомобилестроения, так как они достаточно точно помогают в регулировке работы электропривода руля.
Основные признаки неисправности
Иногда сенсоры устанавливают на рейку рулевой колонки, что увеличивает количество попадаемой пыли. Данное обстоятельство приводит к отказу электронной части датчика. Механическая часть подвергается коррозии.
О неисправности системы сигнализирует желтый либо красный свет на приборном табло. Водитель может почувствовать одностороннее усиление руля при поворотах или более слабое на одну из сторон. Явно почувствовать сбой можно, если вращение происходит очень туго, рывками.
Видео по теме
Датчик угла поворота рулевого колеса: виды, устройство, принцип работы и цены
Рассмотрим принцип работы и устройство датчика угла поворота руля. Так же в статье наведены виды элементов, цена, причины и признаки неисправности, плюсы и минусы. В конце статьи видео-обзор замены датчика. Рассмотрим принцип работы и устройство датчика угла поворота руля. Так же в статье наведены виды элементов, цена, причины и признаки неисправности, плюсы и минусы. В конце статьи видео-обзор замены датчика.
Датчик угла поворота рулевого колеса предназначен для определения положения руля в диапазоне 720 градусов в каждую из сторон (влево или вправо). Чаще всего такой датчик производитель располагает на рулевой колонке, под самим рулем. Намного реже такой механизм устанавливают на валу распределителя или же над самым валом колонки. Рассмотрим, для чего предназначен механизм, его устройство и принцип работы.
Разновидность датчиков поворота руля
На сегодня мало кого из автолюбителей можно удивить наличием датчика угла поворота рулевого колеса, но вот разобраться в важности механизма и разновидностях может мало кто. Именно от этого датчика зависит управление рулевым механизмом, а так же вспомогательными системами безопасности и комфорта. Основой задачей такого механизма считается считывание угла поворота руля. Так же вычисление направления поворота руля, и с какой скоростью поворачивается руль автомобиля.
В свою очередь датчик связан с блоком управления электроусилителя руля. Последний, в зависимости от полученных данных элемента, корректирует работу электромотора усилителя. Именно такой исправный элемент гарантирует работу и точной всего электроусилителя руля. Как правило, с механизмом угла поворота рулевого колеса связывают такие системы безопасности:
Что касается разновидности датчиков угла поворота рулевого колеса, то специалисты выделяют три основные виды, которые можно встретить в наши дни. Принцип работы и конструкция таких элементов существенно отличается:
Рассмотрим каждый из видов, чтоб понять, в чем основная разница и как отличается принцип срабатывания.
Как устроен датчик поворота руля
Самым простым среди трех перечисленных вариантов считается потенциометрический датчик, он относится к разряду контактных механизмов. Основой для подобного вида элемента служат два потенциометра, которые чаще всего устанавливают на рулевой колонке автомобиля. Для корректной работы такого вида механизма, один из установленных потенциометров сдвигают на 90 градусов, относительно другого.
Второй вид датчика угла поворота рулевого колеса оптический – относится к разряду сенсорных элементов. В состав такого оптического элемента входит кодирующий диск, специальные светодиоды, фоторезисторы для съема информации, а так же электронный блок для определения полного оборота руля. Современные производители могут видеоизменять устройство элемента, но основное устройство и принцип работы остается одинаковым.
Последний, третий вид датчика угла поворота рулевого колеса – магниторезистивный. Именно такого типа элементы чаще всего встречаются в современных автомобилях и имеют минимальный процент поломок и недочетов. Как и предыдущие два типа элементов, он так же измеряет направление, частоту и угол поворота рулевого колеса автомобиля. Благодаря устройству, электронный блок управления более точно определяет данные и задает скорость работы электрического усилителя руля.
В перечень магниторезистивного элемента вход корпус, магниторезисторы, а так же подвижные магниты. Центральную часть элемента занимают большие магниторезисторы, так же известные, как элементы GMR или же их аналоги анизотропные магниторезисторы, маркируемые как AMR. Благодаря наличию зубчатой передачи в составе механизма, подвижные магниты могут вращаться. Интересный факт в том, что каждое последующее зубчатое колесо в механизме датчика имеет на один зуб больше, чем предыдущее, соответственно при ремонте стоит отчетливо сохранять рядность установки.
Как работает датчик поворота руля
Первым по списку идет датчик угла поворота рулевого колеса на основе потенциометра. Выше уже рассмотрено устройство такого механизма, что касается принципа работы, то он прост, с увеличением угла поворота рулевого колеса, увеличивается сопротивление на потенциометре. Сопротивление элемента пропорциональное относительно угла поворота руля.
Преимущество такого вида – это простота конструкции, но с минусов – ненадежная конструкция. Чаще всего потенциометрический датчик устанавливают на бюджетные модели или вовсе пытаются искоренить с рулевого механизма. Соответственно, на современных автомобилях он встречается очень редко.
Второй датчик – оптический, его принцип работы намного сложней, чем первого, но соответственно и качество работы на порядок лучше. Основную функцию работы выполняет кодирующий диск, который крепится к валу рулевой колонки автомобиля. В состав диска входят внешние и внутренние кольца. Как правило, на внутреннем кольце расположено несколько равномерных отверстий, на внешнем кольце отверстия расположили неравномерно.
Именно за счет такого расположения отверстий, устройство внутреннего кольца позволяет определить, на какой угол повернуто рулевое колесо. Внешнее кольцо позволяет элементу определить, в каком направлении осуществляется поворот руля. Для снятия информации, между кольцами инженеры установили светодиоды, а с наружной стороны колец установлены фоторезисторы (другими словами передатчик и приемник). Сколько светодиодов и фоторезисторов установлено на датчик, зависит от производителя и модели.Принцип работы такого датчика не сложный, когда водитель поворачивает рулевое колесо, свет от светодиодов попадает на фоторезисторы. В этот момент электрическая цепь генерирует напряжение, отверстия в кольцах прерывают луч света, соответственно меняется и напряжение. Электронный блок управления считывает данные относительно появления импульсов напряжения, их частоту и шифр (из-за этого детали и получили название кодового диска). В соответствии с полученными данными, рассчитывается направление поворота руля и угол рулевого колеса автомобиля. Именно за счет такого устройства, оптические датчики встречаются чаще в современных автомобилях.
Последний вид датчиков, принцип работы которого стоит рассмотреть – магниторезистивный. В отличие от предыдущих двух элементов, работа данного вида сложнее. Каждый поворот руля получает свое определенное положение подвижных магнитов элемента. В свою очередь магниторезисторы определяют положение подвижных магнитов и передают информацию на электронный блок управления. На основе полученных данных ЭБУ рассчитывает угол поворота руля, скорость, а так же направление. Благодаря такому устройству и точности работы, магинторезистивные элементы считаются самыми надежными и распространенными в современных автомобилях.
Какие бывают поломки датчиков руля
Как говорят, нет нечего идеально, соответственно и датчики угла поворота рулевого колеса так же выходят из строя. Так как это электромеханический узел автомобиля, поломку определить намного сложней и водитель без опыта попросту не сможет понять, рабочий элемент или нет. Самыми слабыми местами таких элементов считается проводка и металлические элементы, так как они постоянно подвижны.
Распространенной проблемой может быть защитный пыльник на распределительном валу. В случае его поломки, вал начинает ржаветь, несвоевременное устранение проблемы может довести ржу до датчика, а значит и он быстро выйдет из строя. Не менее пагубно на механизм угла поворота рулевого колеса влияет пыль и влага. Особенно это касается той ситуации, когда механизм располагается на рулевой рейке. Как показывает практика, в большинстве случаев первой выходит из строя электрическая цепь или же сама электроника. Такая ситуация намного хуже всех остальных, датчик в лучшем случае полностью выйдет из строя, в худшем варианте будет передавать неправдивые данные и неправильно определять угол наклона руля, направление и скорость.
Какой бы не был по типу элемент угла поворота руля – это точный и хрупкий механизм. Специалисты говорят: если смещается физический ноль, нарушена геометрия или отключался аккумулятор, то показания элемента угла могут быть не точными. Определить поломку или неисправность датчика угла поворота руля можно несколькими путями. Первое это индикатор на панели приборов, желтый – признак в ошибке работы, красный – полное отключение механизма. Сам же индикатор выглядит в виде руля, может моргать или постоянно гореть.
Еще несколько признаков неисправности механизма угла поворота рулевого колеса – тугое вращение руля, может вращаться рывками, появляются провалы или же дергается со стороны в сторону. Самый частый признак поломки датчика то запоздалый отклик поворота колес на поворот рулевого колеса, в результате автомобиль водит со стороны в сторону.
Плюсы и минусы наличия датчика угла
Наличие датчика угла поворота рулевого колеса в автомобиле это всегда плюс. Во-первых, параллельно будет установлен электроусилитель руля, во-вторых, на борту автомобиля может быть установлено множество активных систем безопасности. Например, система мониторинга движения по полосе, адаптивный круиз-контроль и прочие. Система отрабатывает поставленные задачи, точно выполняет указания водителя и улучшает безопасность автомобиля.
Среди минусов датчика угла поворота рулевого колеса возможность быстрого выхода из строя в самый неподходящий момент. В случае поломки, многие говорят о дорогом обслуживании, к тому же в большинстве случаев необходимо будет ехать в специальный сервисный центр. Другими словами, если элемент угла поворота руля выходит из строя, то самостоятельно его отремонтировать практически невозможно или же нужно искать донора. Так же минус в том, как и любая электроника, со временем механизм может начать давать сбои, а значит, некачественно будут работать другие активные системы безопасности.
Цена датчика угла руля автомобиля
Стоимость датчика угла поворота рулевого колеса автомобиля во многом зависит от марки, модели, а так же от самого вида элемента. Один и тот же механизм по виду не подойдет на разные автомобили. Производители автомобилей делают разные крепежи, контактные планки и прочие хитрости, чтоб снизить к минимуму возможность самостоятельного ремонта или замены.
Цены наведены на магниторезистивные датчики. Несмотря на то, что структура строения и принцип работы одинаковый, по внешнему виду они существенно отличаются, аналогично отличаются и по крепежу. Положительно или негативно наличие подобного датчика в автомобиле – мнение каждого. Как показывает статистика и практика, большинство автомобильных производителей внедряют такой механизм, так как на его основе строятся системы активной безопасности. Соответственно для водителя упрощается управление автомобилем, и повышается безопасность.
Видео-обзор замены датчика угла руля на Hyundai Tucson:
Датчик угла поворота руля
ну и последняя на этой неделе тема для мозгового штурма
Датчик угла поворота рулевого колеса
Для реализации функций системы DSC требуется полный угол поворота рулевого колеса. Измерение полного угла поворота рулевого колеса осуществляется датчиком угла поворота. Так как из-за недостаточного объема памяти программное обеспечение не могло быть инсталлировано в ЭБУ системы DSC, был разработан отдельный блок управления с собственным ЗУ неисправностей.
Расположение в автомобиле
Датчик угла поворота рулевого колеса расположен на валу рулевого управления.
Датчик угла поворота рулевого колеса имеет два потенциометра, смещенных на 90° градусов относительно друг друга. Определяемые потенциометрами углы поворота рулевого колеса в сумме составляют один полный оборот, то ест ь через каждые +/- 180° эти значения повторяются. Датчик угла поворота рулевого колеса распознает это и считает обороты рулевого колеса. Таким образом, полный угол поворота рулевого колеса складывается из текущего измеренного значения угла поворота и числа оборотов.
Для того, чтобы угол поворота рулевого колеса был известен в любой момент, требуется непрерывное измерение всех рулевых движений, даже на стоящем автомобиле. Чтобы достичь этого, к датчику угла поворота рулевого колеса через контакт 30 постоянно подается электрический ток. Таким образом, рулевые движения регистрируются даже при выключенном зажигании.
Определенные потенциометрами значения угла поворота рулевого колеса сохраняются даже после пропадания тока (не относится к значению числа оборотов рулевого колеса).
Для того, чтобы даже после пропадания тока датчик угла поворота рулевого колеса оставался работоспособным, была создана специальная программа, рассчитывающая число оборотов рулевого колеса на основе значений угловой скорости колес (у многих моделей кроме угловой скорости колес также используется перемещение рулевого колеса от упора к упору). Этот процесс называется инициализацией или контактированием.
Если с начала движения до достижения скорости прим. 20 км/ч контактирования не происходит, активизируется сигнальная лампа системы DSC, и в ЭБУ системы DSC записывается неисправность. Процесс контактирования повторяется после каждого включения зажигания при отсутствии значения числа оборотов рулевого колеса.
Исключение составляют полноприводные автомобили: В данном случае тотчас после пропадания тока на датчике угла поворота рулевого колеса пассивно включается система DSC, и в ЭБУ системы DSC записывается неисправность. В отличие от автомобилей с обычным приводом процесс контактирования не прерывается при достижении какой-то предельной скорости, а продолжается, пока система DSC не получит корректного значения угла поворота рулевого колеса. Начиная с этого момента сигнальная лампа системы DSC выключается, и система DSC готова к работе.
В обоих случаях в датчик угла поворота рулевого колеса неисправность не записывается.
Для дальнейшего обеспечения функционирования в ЭБУ системы DSC на основании значений угловой скорости колес рассчитывается угол поворота рулевого колеса, который сравнивается со значением, измеренным датчиком угла поворота. Благодаря такому контролю правдоподобности предотвращается эксплуатация автомобиля с некорректным согласованием. Неверное нулевое положение может быть следствием неправильно проведенного согласования или изменения геометрии рулевого управления в результате повреждения или ремонтных работ.
Для обеспечения функционирования следует произвести точное согласование датчика с автомобилем. При согласовании идентификационный номер закладывается в EEPROM и впоследствии при каждом ”включении зажигания” сравнивается с принимаемым комбинацией приборов идентификационным номером.
Замена датчика угла поворота рулевого колеса
После замены датчика угла поворота рулевого колеса нужно выполнить сначала его кодирование, а затем согласование с помощью диагностической программы ABS/DSC.
Для своих внутренних расчетов датчику угла поворота рулевого колеса требуются данные по конкретной модели, заимствуемые в процессе кодирования.
При согласовании текущее положение рулевого колеса (как положение для прямолинейного движения) записывается в долговременную память EEPROM датчика угла поворота рулевого колеса. Поэтому при согласовании передние колеса и рулевое колесо должны быть приведены точно в положение для прямолинейного движения.
Кроме того, в долговременную память EEPROM датчика угла поворота рулевого колеса записывается также идентификационный номер из комбинации приборов.
После успешно выполненного согласования информация в ЗУ неисправностей датчика угла поворота автоматически стирается.
Согласование необходимо производить после проведения следующих работ:
•Замена датчика угла поворота рулевого колеса
•Замена ЭБУ системы DSC
•Регулировочные работы в части геометрии рулевого управления
•Работы на рулевом управлении или передней оси
Подача напряжения на датчик угла поворота рулевого колеса осуществляется в виде постоянного тока от контакта 30, также оснащенного отдельным предохранителем. Кроме того, датчик угла поворота рулевого колеса получает напряжение от контакта 87 или, в зависимости от модели, контакта 15. Эта цепь подачи напряжения защищена другим предохранителем.
Счетчик частотности:
•В случае распознавания неисправности после выключения зажигания счетчик частотности начинает считать по возрастанию с шагом в ”1” значение. Максимальное значение — ”31”.
•Если во время следующей поездки неисправность больше не обнаруживается, показание счетчика частотности уменьшается на ”1” значение. Минимальное значение — ”0”.