logo1

logoT

 

Угол поворота руля


Датчик угла поворота руля - устройство и функции

Наверное, многие водители слышали о датчике угла поворота руля или датчике положения руля, но мало кто осознает всю важность этого элемента рулевого управления. Вот вы знали, что от состояния датчика зависит работа всего электроусилителя руля?

Датчик угла поворота руля – элемент ЭУРа (ЭГУРа), который определяет положение руля в диапазоне 720⁰ в каждую сторону. Чаще всего датчик стоит на рулевой электро колонке под рулем, реже – на валу распределителя рулевой рейки или над травмобезопасным валом колонки.

Датчик угла поворота руля для Mercedes-Benz E-Class

Что измеряет датчик:

  • угол поворота руля;
  • направление поворота;
  • угловую скорость.

Датчик связан с блоком управления электроусилителя, который, исходя из полученных данных, корректирует работу электромотора усилителя. Исправный датчик гарантирует высокую точностью работы электроусилителя.

Помимо ЭУРа и ЭГУРа, датчик угла поворота руля может быть связан с системами:

  • курсовой устойчивости;
  • адаптивного круиз-контроля;
  • помощи движения в полосе;
  • адаптивного освещения;
  • активного рулевого управления;
  • активной подвески.

Виды датчиков

Существует три вида датчиков угла поворота руля, которые отличаются по принципам работы и конструкции:

  • потенциометрические;
  • оптические;
  • магниторезистивные.

Каталог рулевых колонок с EPS (электроусилителем руля)

Перейти

Потенциометрический датчик относится к группе контактных датчиков. Узел состоит из двух потенциометров, которые установлены на рулевой колонке. Чтобы потенциометры правильно измеряли относительные и абсолютные углы поворотов руля, один из потенциометров смещен относительно второго на 90⁰.

Как работает такой датчик? Все очень просто – чем больше угол поворота руля, тем выше сопротивление на потенциометре. Сопротивление растет пропорционально углу поворота.

Главное преимущество потенциометрического датчика – простая конструкция, а главный недостаток – низкая надежность. В современных автомобилях данный вид датчиков встречается крайне редко.

Оптический датчик – более совершенный вариант сенсорного устройства. Узел состоит из кодирующего диска, светодиодов, фоторезисторов и блока определения полных оборотов вращения.

Оптический датчик угла поворота руля

Кодирующий диск прикреплен к валу рулевой колонки и состоит из внутреннего и внешнего сегментных колец. На внутреннем кольце равномерно расположены несколько отверстий, а на внешнем кольце отверстия расположены неравномерно. Устройство внутреннего сегментного кольца позволяет определить угол поворота руля, а с помощью внешнего кольца датчик определяет направление поворота руля.

Между кольцами стоят светодиоды, а с наружной части колец установлены фоторезисторы. Количество источников света и фоторезисторов зависит от модели датчика.

Как работает оптический датчик :

  • когда водитель поворачивает руль, свет от светодиодов попадает на фоторезисторы и в электрической цепи генерируется напряжение;
  • электронный блок управления считывает данные по импульсам напряжения и рассчитывает  угол и направления поворота руля.

Оптические датчики  встречаются чаще, чем потенциометрические.

В большинстве современных электроусилителей используют магниторезистивные датчики. Магниторезистивный датчик измеряет угол и направления поворота руля, а также определяет угловую скорость, с которой вы поворачиваете руль. Поэтому  блок управления более точно определяет и задает скорость работы электромотора усилителя.

Конструкция магниторезистивного датчика:

  • корпус;
  • магниторезисторы;
  • подвижные магниты.

Центральные элементы датчика – гигантские магниторезисторы (GMR) или их аналоги, анизотропные магниторезисторы (AMR). Подвижные магниты вращаются за счет зубчатой передачи, причем каждое следующее приводное колесо имеет зубьев на один больше, чем предыдущее.

Магниторезистивный датчик угла поворота руля

Как работает магниторезистивный датчик? ля каждого положения руля существует определенное положение подвижных магнитов. Магниторезисторы определяют положение магнитов, после чего блок управления на основании полученных данных рассчитывает угол, направление и угловую скорость поворота руля.

Магниторезистивные датчики  самые современные и надежные из всех описанных.

Причины и признаки неисправностей датчика

Датчик угла поворота - электромеханический узел. Соответственно, его слабые места - металлические элементы и проводка. Например, если лопнул защитный пыльник на валу распределителя, вал начнет ржаветь и если вовремя не устранить проблему, коррозия постепенно доберется и до датчика. Также если датчик стоит на рулевой рейке и на него попала влага и грязь, элементы электрической цепи могут выйти из строя и датчик перестанет работать или будет неправильно определять угол, направления и скорость поворота руля.

Датчик угла поворота руля – точный и хрупкий элемент. Его показания сбиваются, если смещен физический ноль, нарушена геометрия подвески, отключился аккумулятор. Признаки неисправностей датчика положения руля:

  • желтый (ошибка в работе) или красный (полное отключение усилителя) индикаторы на приборной панели. Внешне индикатор выглядит как руль;
  • руль вращается туго, рывками, проваливается, дергается из стороны в сторону;
  • колеса с запозданием откликаются на повороты руля, автомобиль ведет в сторону.

Датчик, установленный на рулевой колонке

Что делать, если возникла проблема в работе датчика угла поворота руля? Вариант только один – ехать на специализированное СТО по ремонту рулевого управления. Только опытный мастер с подходящим оборудованием и инструментами, найдет причину неисправности рулевой колонки и устранит ее без серьезных последствий для всего рулевого управления.

Калибровка датчика угла поворота руля.

Датчиками угла поворота руля (SAS) уже никого не удивишь. Ведь они применяются с начала 1990-х. Однако с развитием систем электронного контроля устойчивости (ESC) их калибровка после планового техобслуживания только недавно стала насущной потребностью. Наряду с тем, что для большинства работ, связанных с обслуживанием системы рулевого управления потребуется выполнение еще одного действия, это также означает и потенциально выгодную возможность обслуживания для автомастерских, знающих об этой особенности. В настоящей статье мы подробнее рассмотрим датчики SAS, их функции, причины, по которым необходима их калибровка, а также по каким признакам можно определить неисправный датчик. Эта информация позволит вам правильно выполнить обслуживание системы рулевого управления, откалибровать датчик и передать исправный автомобиль довольному клиенту. ..

Что такое датчик угла поворота руля? 

За последнее десятилетие автопроизводители внедрили в систему рулевого управления множество датчиков. В их число входят датчики поворота руля, которые по несколько штук устанавливаются внутри рулевой колонки. Являясь неотъемлемой частью системы курсовой устойчивости автомобиля, эти датчики передают точные данные о положении рулевого колеса и скорости его поворота. Он также обменивается данными с датчиками поворота автомобиля вокруг вертикальной оси, акселерометром и датчиками скорости вращения колес для измерения динамики автомобиля; понимания того маневра, который выполняет автомобиль, и того маневра, который пытается сделать водитель, а также для необходимых корректировок в работе гидравлического блока системы ABS для сохранения управляемости автомобиля.

Как работает датчик угла поворота руля?

Существует два вида датчиков поворота руля: аналоговые и цифровые. Последние устанавливаются на большинство современных автомобилей. Аналоговые датчики имеют 5-вольтовое опорное напряжение, заземление на массу и сигнальный выход. При полном повороте рулевого колеса датчик генерирует сигнал от 0 до 5 вольт.  Разница в напряжении используется для определения скорости вращения и угла поворота. В отличие от аналоговых цифровые датчики используют для измерения скорости вращения, угла поворота, направления поворота и другой важной информации свет светодиода. 
 
В и в том и в другом случае датчик SAS регистрирует несоответствия между положением рулевого колеса и направлением движения автомобиля. Используя эти данные система курсовой устойчивости подключается и помогает водителю удерживать автомобиль на нужной траектории. Например, в случае обнаружения недостаточной поворачиваемости для исправления ситуации система автоматически активирует тормоз заднего колеса со стороны, в которую осуществляется поворот. 

Выходят ли датчики положения руля из строя?

Не смотря на то, что датчики поворота руля спроектированы для исправной работы на всем протяжении эксплуатации автомобиля, как и другие электронные компоненты они подвержены износу. Они также могут получить повреждения при выполнении обслуживания других элементов усилителя рулевого управления. Поэтому на всякий случай полезно знать основные признаки неисправности этих датчиков. Существует несколько распространенных признаков, на которые стоит обратить внимание:

  • Включен предупреждающий индикатор: в случае выхода датчика поворота руля из строя загорается индикатор неисправности, связанный с системой курсовой устойчивости, указывающий на то, что система была отключена и требует обслуживания. На большинстве автомобилей в этом случае загорается индикатор антипробуксовочной системы, однако может загореться и индикатор неисправности двигателя.
  • Люфт рулевого колеса: если датчик поворота руля неисправен или установлен неправильно, он может посылать неверные данные в электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Это может стать причиной неправильных действий со стороны системы курсовой устойчивости, проявляющихся в виде люфта руля или неправильного отклика на поворот руля.

Почему необходимо выполнять калибровку датчика угла поворота руля?

Поскольку автомобили, оборудованные системами ESC и ADAS, такими как система контроля положения автомобиля относительно дорожной разметки и система автономного экстренного торможения, а также другими системами обеспечения безопасности, используют данные с датчиков поворота руля, после выравнивания угла установки колес или замены компонентов, способных повлиять на угол схождения и тяги теперь требуется выполнение калибровку этих датчиков. Это позволит данным системам получать точную информацию о движении автомобиля как для его прогнозирования, так и для корректировки с целью обеспечения безопасности. Если датчик попорота руля не будет откалиброван, а угол поворота руля будет слишком большим, система курсовой устойчивости будет работать неправильно и в итоге отключится. 

Как откалибровать датчик поворота руля?

Не смотря на значительные различия в выполнении данной процедуры в зависимости от производителя и модели автомобиля, существуют основные методы калибровки датчиков поворота руля, для обеспечения их взаимодействия с другими датчиками, входящими в состав этих систем.

  • Самокалибровка: На некоторых новых автомобилях имеется возможность самокалибровки или автокалибровки путем поворота руля от упора до упора и до центрального положения с последующим поворотом ключа. В других автомобилях для запуска калибровки необходимо выполнить ряд команд. 
  • Ходовые испытания: На более новых автомобилях, оборудованных более совершенными датчиками скорости, имеется функция автоматической калибровки датчиков поворота руля во время последующего движения автомобиля по прямой траектории в течение заданного времени. На крейсерской скорости это занимает всего несколько секунд.
  • Калибровка с использованием диагностического сканера: Для калибровки датчиков поворота руля на некоторых автомобилях требуется диагностический сканер. В некоторых системах регулировки угла установки колес даже имеется встроенная функция калибровки датчиков поворота руля, благодаря чему после выравнивания колес отпадает необходимость в отдельной процедуре диагностики. 

 Большинство производителей рекомендуют выполнять калибровку датчика поворота руля на земле, а не на подъемнике. В случае возникновения сомнений для правильного выполнения процедуры необходимо свериться с руководством по техобслуживанию, предоставленным производителем.
 
Помните, не зависимо от конструкции автомобиля и порядка выполнения процедуры, калибровка датчика поворота руля с сегодняшнего дня должна стать неотъемлемой частью процедуры выравнивания угла установки колес и соответствующим образом отразиться на ее стоимости для клиента. Для независимых автомастерских это означает появление еще одной дополнительной услуги.
 

Датчик угла поворота руля 101

Что и зачем измерять углы поворота

Измерение позиционного угла и скорости поворота имеет решающее значение для систем электронного контроля устойчивости (ESC), антиблокировочных тормозных систем (ABS) и усовершенствованных систем помощи водителю ( АДАС). Инструменты сканирования называют эти датчики угла поворота рулевого колеса (SAS) и обычно отображают информацию в градусах. В сочетании с входными данными от рыскания, акселерометров и скорости вращения колес компьютер может определить, является ли автомобиль недостаточной, избыточной или неуправляемой.

SAS обычно является частью группы датчиков за рулевым колесом. Кластер датчиков будет иметь более одного датчика положения руля, а некоторые датчики состоят из трех датчиков для резервирования и для подтверждения данных от SAS. Модуль ABS/ESC должен получать два сигнала для проверки положения рулевого колеса, и эти сигналы часто не совпадают по фазе друг с другом. Некоторые группы датчиков включают способ измерения крутящего момента, прикладываемого к колесу.

Некоторые кластеры SAS и сенсорные модули подключаются к шине Controller Area Network (CAN) — высокоскоростной сети последовательных данных, которая обменивается данными на двоичном языке с другими модулями или узлами. Когда вы подключаете свой сканер к транспортному средству, он становится узлом в сети. Эта связь позволяет обмениваться информацией датчика угла поворота рулевого колеса с системой рулевого управления с электроусилителем, а такой информацией, как крутящий момент, приложенный к рулевому колесу, — с системой контроля устойчивости.

Высокоскоростные шины CAN используют всего два провода на модуль или узел для передачи огромных объемов данных. Это означает, что узлу, как и модулю SAS, необходимо интерпретировать и создавать сигналы, которые могут быть поняты другими модулями на шине.

Модуль SAS может подключаться непосредственно к модулю ABS/ESC на шине CAN или может быть частью общей сети CAN в виде петли, соединяющей различные модули автомобиля.

Просеивание данных

Лучший способ проверить модули на высокоскоростной шине CAN — это использовать сканирующий прибор. Большинство инструментов просматривают данные напрямую, но некоторые инструменты сканирования могут не иметь возможности напрямую просматривать поток данных в поисках сигнала SAS из-за проблем с программным обеспечением инструмента. Если вы находитесь в такой ситуации, обратите внимание, как срабатывание датчика, переключателя или компонента может изменить активность на шине данных.

Осциллограф, подключенный между массой шасси и шинными проводами в OBD II DLC, смотрящий на напряжение, может видеть пакеты данных, передаваемые по шине.

На датчике SAS CAN прямого типа вы можете увидеть, как датчики взаимодействуют с модулем ABS/ESC при повороте колеса. Невозможно сказать, что передается, но можно увидеть, общаются ли они.

На некоторых автомобилях блок датчиков SAS является частью модуля, который может включать в себя функции указателей поворота, рулевого колеса, элементов управления аудиосистемой и стеклоочистителей. Этот модуль представляет собой не коробку, а часть колонны, и из него может выходить несколько линий CAN. Часто кластер SAS не может быть заменен сам по себе, вместо этого требуется замена всего устройства.

Сброс датчиков угла поворота рулевого колеса

Для многих автомобилей требуется сброс или повторная калибровка SAS после выполнения регулировки или замены деталей в системе рулевого управления. Существует три типа процедур сброса:

  • Во-первых, некоторые системы выполняют самокалибровку самостоятельно.
  • Во-вторых, для некоторых автомобилей требуются специальные провода или заземление или кнопки, которые необходимо нажимать.
  • В-третьих, некоторые системы требуют повторной калибровки с помощью сканера.

Даже если SAS не откалиброван, большинство автомобилей могут определить, движется ли он по прямой. Если угол находится достаточно далеко за пределами диапазона, это может привести к установке кода неисправности и отключению системы ESC.

На некоторых автомобилях Chrysler для повторной калибровки датчика после развала-схождения или разряженной батареи достаточно просто повернуть колеса от упора до упора, центрировать колесо и повернуть ключ. Это «автоматическое обучение» становится все более распространенным на новых автомобилях. Но для некоторых систем потребуется сканер для запуска процесса автоматического обучения.

Существует множество вариантов сканирующих инструментов для сброса SAS; некоторые инструменты сканирования даже интегрированы в систему выравнивания. После завершения сброса с помощью диагностического прибора прибор может порекомендовать вам перевернуть рулевое колесо от упора до упора. У некоторых даже есть процедура установки упоров руля для электроусилителя руля.

Хорошей практикой является перед каждым сбросом (независимо от марки или модели) передвигать руль от упора до упора. Также важно подключить сканер для проверки работы SAS. Сначала число может не варьироваться от 0º до 360º. Число может быть слишком отрицательным или маловероятным. После выполнения процедуры повторного обучения числа должны соответствовать требованиям для прямого движения.

Подключение ADAS

Угол поворота рулевого колеса используется многими функциями ADAS, от обнаружения мертвых зон до автономного вождения. Если датчик угла поворота рулевого колеса не откалиброван, это может привести к ложному срабатыванию многих систем ADAS. Самая досадная неисправность — ложное срабатывание системы выезда из полосы движения. Даже самая маленькая ошибка в SAS может заставить автомобиль думать, что водитель пытается выехать на встречную полосу. Некоторые системы могут просто трясти сиденье, в то время как другие системы могут пытаться направить автомобиль обратно в полосу движения.

Датчики: датчик угла поворота рулевого колеса

Как это работает

Практические рекомендации

Технический совет

оборудован ESC для общей безопасности. Электронный контроль устойчивости (ESC) представляет собой серию датчиков, которые работают с компьютером для повышения устойчивости автомобиля, обнаруживая и уменьшая потерю сцепления с дорогой. Наиболее важными датчиками в системе ESC являются:

  • Датчик скорости рыскания
  • Датчик бокового ускорения
  • Датчик скорости вращения колеса
  • Датчик угла поворота рулевого колеса/крутящего момента на рулевом колесе

Эти датчики полагаются друг на друга, чтобы дать модулю ESC (обычно часть модуля ABS) точную информацию, соединяющую рулевое колесо с колесами, такую ​​как скорость поворота или контроль тяги. Поскольку датчики должны передавать точную информацию, важно, чтобы всякий раз при изменении системы рулевого управления датчик угла поворота рулевого колеса сбрасывался или повторно калибровался.

Сегодня многие автомобили оснащены усилителем рулевого управления с переменным усилием, EPS (электроусилитель руля) и ADAS (усовершенствованные системы помощи водителю), такие как LKA (система удержания полосы движения), а также полуавтономными системами вождения, которые полагаются на точную информацию, поступающую от рулевого управления. датчик угла поворота/крутящего момента.

Как работают датчики угла поворота рулевого колеса и крутящего момента рулевого колеса

Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) определяет, куда водитель хочет повернуть, согласовывая рулевое колесо с колесами автомобиля. Датчик угла поворота рулевого колеса, расположенный внутри рулевой колонки, всегда имеет более одного датчика, объединенного в единый блок для резервирования, точности и диагностики.

Аналоговые датчики используют разность напряжений для определения угла и направления поворота, в то время как цифровые датчики используют светодиод, который измеряет угол поворота рулевого колеса. Затем датчик считывает и отправляет как минимум два сигнала, часто несовпадающих по фазе, в модуль ESC, который затем использует алгоритм для обеспечения точности рулевого управления от рулевого колеса до колес.

SAS также предоставляет информацию о скорости поворота рулевого колеса. Быстрое вращение рулевого колеса является нормальным явлением при движении автомобиля на низкой скорости, но не является нормальным при движении по шоссе. Если водитель крутит руль с большой скоростью во время движения на высокой скорости, система ESC интерпретирует это как указание на то, что автомобиль потерял контроль над намеченным направлением.

На автомобилях с ESC и электроусилителем рулевого управления (EPS) также может быть установлен датчик крутящего момента на рулевом колесе, который определяет, какое усилие водитель прикладывает к рулевому колесу. Он работает как торсион, так как слегка крутится, когда водитель поворачивает рулевое колесо/рулевой вал.

Как работает электронный контроль устойчивости 

Информация, которую модуль ESC получает от датчиков рыскания, бокового акселерометра, SAS, датчиков крутящего момента на рулевом колесе и датчиков скорости вращения колес, затем сравнивается с информацией в программном обеспечении модуля ESC. Если в информации есть какие-либо несоответствия, ESC поможет скорректировать автомобиль, чтобы водитель мог сохранить управление.

Например, когда система ESC обнаруживает потерю рулевого управления, она автоматически подает сигнал ECM на снижение крутящего момента двигателя. На большинстве автомобилей с электронными дроссельными заслонками это достигается за счет уменьшения угла дроссельной заслонки. Если снижение крутящего момента не может вернуть контроль над автомобилем, модуль ESC/ABS задействует тормоза на нужных колесах, чтобы помочь вернуть автомобилю управление по курсу.

Если SAS автомобиля не откалиброван после регулировки или при установке запасной части, водитель будет постоянно бороться с системой ESC. Это может привести к отключению системы ESC, если угол слишком велик, или, что еще хуже, вызвать неожиданное изменение направления при повороте руля. На некоторых автомобилях может потребоваться сброс SAS даже после отключения аккумулятора.

Признаки неисправного или неисправного датчика угла поворота рулевого колеса

Датчики угла поворота рулевого колеса выходят из строя нечасто, поскольку они рассчитаны на весь срок службы автомобиля, но иногда факторы, не зависящие от большинства владельцев транспортных средств, могут привести к износу или отказу датчика полностью. К счастью, есть два предупреждающих знака, если деталь вышла из строя или вышла из строя, что сообщит водителю, когда датчик угла поворота рулевого колеса необходимо заменить.

  • Загорается контрольная лампочка контроля тяги или контрольная лампочка двигателя

Когда датчик начинает выходить из строя, информация, которую он собирает или отправляет, скорее всего, будет неточной, или, если датчик выходит из строя, информация не будет собираться вообще. Если есть какие-либо несоответствия в информации от SAS, отправляемой на ESC, код ошибки отправляется в модуль управления двигателем (ECM), который затем включает сигнальную лампу на приборной панели. Для большинства автомобилей сигнальной лампой будет контрольная лампа тяги, но некоторые автомобили будут показывать вместо или в дополнение к контрольной лампе двигателя. Эти сигнальные лампы сообщают водителю, что система ESC автомобиля отключена и должна быть доставлена ​​для обслуживания.

  • Люфт или неравномерное движение рулевого колеса, особенно после регулировки или замены рулевого управления

Если датчик установлен неправильно, поврежден или выходит из строя, информация, которую он собирает и отправляет в модуль ESC, будет неточной. Это может привести к тому, что модуль EPS (электроусилитель руля) будет обеспечивать ввод или регулировку рулевого управления в неподходящее время, что чаще всего приводит к увеличению люфта на рулевом колесе или делает рулевое колесо ослабленным. Это происходит из-за того, что количество рулевого управления, которое вы предоставляете, не точно передается на колеса. Если вы чувствуете, что между рулевым колесом и фактическим рулевым управлением автомобиля отсутствует связь, автомобиль следует доставить на сервисную проверку.
 
Авторемонтные мастерские нередко забывают выполнить сброс или повторную калибровку датчика угла поворота рулевого колеса после завершения регулировки/замены компонента рулевого управления или отсоединения/замены аккумуляторной батареи. Обязательно дважды проконсультируйтесь с техническим специалистом, прежде чем выезжать на автомобиле на дорогу.

Сброс датчика угла поворота рулевого колеса

Сегодня на дорогах более 40 миллионов автомобилей используют системы ESC, которые требуют повторной калибровки датчика угла поворота рулевого колеса после развала-схождения или установки подвески или детали рулевого управления в соответствии с инструкциями производителя. Существует два способа сброса датчика угла поворота рулевого колеса в зависимости от автомобиля:
 

  • Самокалибровка

Некоторые автомобили могут автоматически калибровать SAS, просто повернув рулевое колесо от упора до упора и в центральное положение. Некоторые автомобили также будут иметь набор команд, которые необходимо выполнить для запуска калибровки. Новые автомобили с более совершенными датчиками скорости вращения колес могут автоматически сбрасывать свои собственные SAS в следующий раз, когда автомобиль движется по прямой линии в течение заданного периода времени, обычно всего несколько секунд на скорости шоссе.

  • Сброс сканера

На некоторых автомобилях требуется сброс диагностического прибора для повторной калибровки SAS. Некоторые типы оборудования для выравнивания даже имеют встроенную функцию сброса SAS сканирующего прибора, что избавляет техника от необходимости использовать сканирующий прибор для функции сброса SAS после выполнения выравнивания.


Learn more

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf