Датчик угла поворота рулевого колеса является одним из датчиков положения, которые широко используются в электронных системах автомобиля. В отличие от других датчиков датчик угла поворота рулевого колеса определяет угловое перемещение в широком диапазоне (свыше 720° в каждую сторону или четыре полных оборота рулевого колеса). Датчик устанавливается на рулевой колонке между переключателем и рулевым колесом, реже – на рулевом механизме.
Датчик угла поворота рулевого колеса служит для определения угла поворота (относительный угол), направления поворота (абсолютный угол) и угловой скорости рулевого колеса. Перечень функций определяется потребностями конкретной системы автомобиля. Таким образом, с помощью датчика угла поворота рулевого колеса определяется направление движения, которое задает водитель.
В качестве датчика угла поворота рулевого колеса используется несколько типов датчиков, построенных на различных физических принципах измерений: потенциометрический, оптический и магниторезистивный.
Потенциометрический датчик угла поворота рулевого колеса
Потенциометрический датчик угла поворота рулевого колеса относится к контактным датчикам. Он включает два потенциометра, закрепленных на рулевой колонке. Один потенциометр смещен относительно другого на 90°, что позволяет определять относительный и абсолютный углы поворота рулевого колеса. Изменение сопротивления потенциометра пропорционально углу поворота рулевого колеса. Ввиду невысокой надежности, связанной с наличием подвижных контактов, потенциометрические датчики в рулевом управлении в настоящее время почти не применяются.
Оптический датчик угла поворота рулевого колеса
Более совершенным сенсорным устройством является бесконтактный оптический датчик угла поворота рулевого колеса. Датчик объединяет кодирующий диск, источники света, светочувствительные элементы, блок определения полных оборотов вращения.
Кодирующий диск жестко закреплен на рулевой колонке. Он имеет два сегментарных кольца – внутреннее и наружное. На внутреннем кольце равномерно по окружности размещены прямоугольные отверстия, на наружном кольце отверстия расположены неравномерно. Конструкция внутреннего кольца позволяет определять величину угла поворота рулевого колеса. С помощью внешнего кольца оценивается направление вращения рулевого колеса в любой момент времени.
Между кольцами расположены источники света – светодиоды. Снаружи колец установлены светочувствительные элементы – фоторезисторы. Количество светодиодов и фоторезисторов различается в зависимости от конструкции датчика. При попадании луча света от светодиода на датчик, в электрической цепи генерируется напряжение, при отключении света – напряжение падает. На основании импульсов напряжения электронный блок управления рассчитывает угол и направление поворота рулевого колеса.
Магниторезистивный датчик угла поворота рулевого колеса
Магниторезистивный датчик угла поворота рулевого колеса является более универсальным устройством, т.к. помимо относительного и абсолютного угла поворота рулевого колеса позволяет определять его угловую скорость. Конструктивно датчик включает два магниторезистивных элемента, закрепленных в корпусе датчика. Магниторезисторы взаимодействуют с двумя подвижными магнитами.
В основе датчика лежат гигантские магниторезисторы (GMR) или анизотропные магниторезисторы (AMR). Каждый из магнитов вращаются посредством зубчатой передачи. Приводные зубчатые колеса имеют различное количество зубьев, отличающееся на единицу. Измерения построены на том, что для каждого положения рулевого колеса существует свое положение магнитов, которое фиксируют магниторезисторы. На основании этого электронный блок управления определяет величину угла поворота, его направление и скорость.
На примере этих датчиков можно научиться базовым операциям с электронной аппаратурой авто — правке дампа eeprom, работе с программатором, работе с can, работе со сканерами.
На автомобилях Toyota и Lexus датчик угла поворота руля (SAS – steering angle sensor) стоит под рулевым колесом и закреплен прямо на шлейфе SRS.
Основная деталь датчика — вращающееся кольцо-шестерня, которое не имеет физических ограничений по оборотам, его можно крутить бесконечно. Но у него есть программное ограничение по оборотам– если вы при включенном зажигании провернёте датчик больше чем на два оборота от нулевого положения, то он уйдёт во внутреннюю ошибку. При этом на приборной панели загорится индикаторная лампа стабилизации, показания угла поворота станут неизменными (около 850 градусов) и в блоке ABS будет нестираемая ошибка.
Как можно перекрутить датчик? Да легко! достаточно снять рулевой вал или рулевую рейку и установить обратно не в том положении. Шлейф SRS может даже не порваться, так как у него по 2,5 «оборота на сторону», а вот датчик отправится в Вальгалу. Видел такое неоднократно.
Окей, датчик мы успешно сломали. Ну или не мы сломали, рукожопов ведь и кроме нас полно. Теперь давайте разбираться, как его починить.
Прежде всего снимите датчик с авто, работать предстоит на столе. Снимайте всборе со шлейфом и зафиксируйте его центральную часть. Если шлефйф SRS еще не порван, не поленитесь выставить его в «ноль» Понять истинное нулевое положение SRS можно по специальным меточкам, которые совмещаются только в нулевом положении. ну или аккуратненько по-старинке найдите крайние положения. Когда найдёте середину — скидывайте датчик угла.
В принципе, для дальнейшей работы не важно искать ноль датчика до ремонта, но и оставлять шлейф в натянутом положении как то непрофессионально.
Теперь датчик у вас в руках. Прилагаю распиновку контактов, нам предстоит включить и проверить датчик после ремонта прямо на столе, так как машины рядом может не оказаться.
16.10.2018 Автор: Master Service 6102
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?
Техническая информация о датчике
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.
Существует три вида датчиков угла поворота руля, которые отличаются по принципам работы и конструкции:
- потенциометрические;
- оптические;
- магниторезистивные.
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.
