Датчик угла поворота рулевого колеса для чего нужен

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 19.09.2024

Датчики угла поворота руля (Steering Angle Sensor, SAS) применяются на многих автомобилях с начала 1990-х. С тех пор их важность только возрастает, поскольку определение угла поворота руля является одной из основ функционирования многочисленных систем помощи водителю, таких как адаптивное освещение, удержание автомобиля в полосе и электронный контроль устойчивости. Вместе с тем растет важность правильного обслуживания датчика после ремонта системы рулевого управления. В частности, речь идет о калибровке SAS.

Почему он так важен?

Виды датчиков

SAS непрерывно отправляет информацию о положении рулевого колеса. Система контроля управляемости постоянно сравнивает эту информацию с показаниями акселерометра и других датчиков, определяющих истинное направление движения автомобиля. Используя эти данные, система курсовой устойчивости подключается и помогает водителю удерживать автомобиль на нужной траектории. Например, в случае обнаружения недостаточной поворачиваемости система автоматически активирует тормоз заднего колеса со стороны, в которую осуществляется поворот, для исправления ситуации.

Несмотря на то, что датчики поворота руля спроектированы для обеспечения исправной работы на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля, они, как и другие электронные компоненты, подвержены неполадкам. Датчики также могут выходить из строя при ДТП, неграмотном обслуживании или ремонте системы рулевого управления. Именно поэтому устанавливается сразу несколько дублирующих чувствительных элементов, которые обладают функцией самокалибровки и самоконтроля. В случае неполадки датчик сообщит о неисправности индикатором, связанным, как правило, с системой курсовой устойчивости.

В большинстве случаев благодаря надежной конструкции и большому заложенному ресурсу датчик SAS исправно работает в течение всего срока службы автомобиля. Однако автовладельцам стоит помнить о наличии этого важного элемента, а также о его влиянии на функции современных машин.

Что это такое и зачем он нужен

Датчик положения руля (steering angle sensor) – это элемент электроусилителя рулевого колеса. Он находится под рулём или на валу колонки. На некоторых моделях его находят под капотом на рулевой рейке, например на Ford Focus 2 поколения. В зависимости от вида, есть различие в конструкции и принципе работы.

Он отвечает за корректность работы электроусилителя. С датчика поворота руля считывается такая информация:

Кроме этого, его данными пользуются:

Блоки ESP (на разных автомобилях система курсовой устойчивости называется по-разному).
Помощник удержания в полосе.
Адаптивный круиз-контроль.
Система головного освещения.

Кроме того, адаптивная подвеска пользуется его услугами, и другие системы современного автомобиля. Как видите, датчик угла – важный элемент всей в машине.

Какие виды существуют и как они работают

Их можно разделить на три вида:

Магниторезистивные;
Оптические – считывают положение руля при помощи света;
Потенциометрические – следят за изменением напряжения на специальной дорожке при повороте рулевого колеса.

Магниторезистивные датчики

Самые современные из представленных датчиков. Они более надежные, но чтобы купить их, нужно потратить больше денег, чем на другие виды. Принцип работы основан на движении магнитов, закрепленных на валу шестеренок. Они, в свою очередь, приводятся в движение от главной шестерни, размещенной на валу рулевой колонки или руля.

Между шестеренками расположены магниторезистивные датчики. Они считывают положение магнитов, их скорость движения и угол поворота.

Достоинства:

Надежность;
Точность измерений;
Простота конструкции.

Недостатки:

Из минусов можно отметить только их цену. Она выше, в сравнение с другими видами. Несмотря на это, этот тип самый распространенный в современных автомобилях. Но чаще встречается в машинах премиального класса.

Оптические датчики положения рулевого колеса

Принцип их работы основан на оптических эффектах – свет горит или нет. Поэтому, в их конструкции используются светодиоды и фотоэлементы. Они улавливают свет от диодов.

На валу руля расположены кодирующие диски. На внешней их стороне находятся фоточувствительный элемент, источник света расположен внутри. В диске, а их бывает несколько, есть отверстия.

Свет от диодов, при вращении рулевого колеса, неравномерно попадает на фоторезистор. Импульс от него поступает на плату, которая формирует сигнал в блок управления электроусилителем. Так определяется угол положения руля и направление поворота.

Недостатки:

Этот датчик угла руля не может уловить скорость вращения рулевого колеса. Поэтому, он менее эффективный. Его сигнал не может использоваться в некоторых современных электронных помощниках водителя.

Потенциометрические

Это один из старых типов. Принцип его работы основан на изменении сопротивления электропроводящей пластины. Чем выше сопротивление, тем ниже напряжение на выводе. Эти показания считывает ЭБУ и дает команды моторчику ЭУР.

Это один большой переменный резистор. Потенциометры расположены под 90 градусов между собой и касаются токопроводящей пластины.

Когда крутиться руль, изменяется сопротивление между этими датчиками. Принцип работы, как у переменного резистора. Больше накрутил – увеличил сопротивление, а значит, уменьшил напряжение на выводе.

Достоинства:

Простота конструкции и дешевизна.
Устойчивость к электромагнитным помехам в сети автомобиля.
Его проще калибровать.

Недостатки:

Токопроводящая дорожка изнашивается. Да все подвижные элементы этого датчика положения руля со временем протираются. Это приводит к некорректным показаниям. Что напрямую влияет на точность срабатывания электродвигателя электроусилителя.

Почему он выходит из строя

Здесь всё просто – любое механическое устройство подвержено износу. Так и датчик угла положения руля тоже ломается по этой причине. В зависимости от типа, срок эксплуатации сильно отличается.

Перетираются шлейфы, провода. Могут окислиться пины контактных колодок. Реже выходят из строя магниторезистивные элементы. Но быстрее сотрутся пластиковые шестеренки внутри датчика положения рулевого колеса.

Кроме этого, если до него доберётся влага, то встречайте ржавчину на его элементах. Она не проводит ток, а значит, он выйдет из строя. Особенно это касается датчиков угла, расположенных на рулевой рейке.

Признаки неисправности

Кстати сказать, это могут быть признаками неисправности электроусилителя, а не только его датчика угла.

Как проверить

Проверка проводиться при помощи автомобильного сканера. Это можно сделать самостоятельно или отвезти машину на сервис. Там специалисты точно проведут диагностику системы рулевого управления, и определяться с неисправностями.

Дело в том, что ошибка по сканеру может висеть не только из-за неисправности самого датчика поворота руля, но и из-за других поломок смежных систем, которые завязаны на нём.

Визуальный способ проверки

Осматриваем внешнее состояние:

Повреждение корпуса и пыльников (если они есть).
Смотрим состояние внутренних элементов. Для этого его придется разобрать.
Состояние контактов и колодок. Окисленные пины нужно очистить и обработать.
Проверяем, как себя чувствуют соединительные шлейфы и провода. Нет ли на них обрыва. Часто обрывают шлейф при калибровке датчика угла поворота руля.

Электрический способ

Проверяют, меняется ли сопротивление при вращении потенциометров. Не уходит ли оно в бесконечность, то есть обрыв в цепи.

Современные датчики угла имеют три провода на выходе: плюс, минус и сигнал. Смотрят, формируется ли сигнал на сигнальном проводе при вращении реперного диска.

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.

Каталог рулевых колонок с EPS (электроусилителем руля)

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.

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.

Считается, что произвести регулировку фар автомобиля можно только на специализированном сервисе, где имеются необходимое оборудование, стенды и т.д. Конечно, это предпочтительно, но никто не исключал возможности регулировки фар своими руками, ведь большинство из нас именно так и .

Одной из часто возникающих проблем с дизельным двигателем, является сбой в работе топливных форсунок. Конструктивные особенности дизельного мотора, низкокачественное топливо – все это со временем приводит к проблемам, связанным с форсунками. Мотор начинает работать нестабильно, повышается расход топлива, двигатель запускается неохотно, а из выхлопной трубы вырываются клубки черного дыма. Все .

Управление автомобилем всегда должно быть плавным, а механизмы в полной исправности. Как пример, система DAS (адаптивного рулевого управления), которая вместо механических устройств использует электронику. Расскажем о принципе работы и как устроен механизм. Управление автомобилем всегда должно быть плавным, а механизмы в полной исправности. Как пример, система DAS (адаптивного рулевого управления), которая вместо механических устройств использует электронику. Расскажем о принципе работы и как устроен механизм.

Каждый водитель по-своему привык управлять автомобилем, некоторые легко управляют автомобилем, другие же вцепившись в руль, объезжают каждое препятствие. Водитель со стажем по рулевому управлению скажет, насколько исправна ходовая часть автомобиля или же нарушена балансировка колес. Но некоторых водителей такая вибрация выводит из себя или же тяжелое управление на длинных дистанциях утомляет.

Что из себя представляет адаптивное рулевое управление

Большинство производителей только присматриваются к механизму адаптивного управления рулем на основе электроники, а не механики. Компания Nissan разработала и внедрила данную систему на серийных автомобилях. Чтоб иметь понятие, стоит в данной системе отсутствует жесткая механическая связь от руля до колес в случае активного DAS.

Кроме автомобилей Nissan, данный механизм стали устанавливать на автомобили Infiniti Q50 начиная с 2013 года. Электроника позволяет подогнать работу рулевого управления под конкретные условия движения и дорожное покрытие.

В привычном нам рулевом управлении, крутящий момент руля передается на рулевую рейки, далее на механизмы и на колеса. Здесь же совсем по-другому, основано на электронике крутящий момент считывает сервопривод и передает обработанную информацию на приводы колес.

С каких механизмов состоит система

Главные составные механизмы начиная от рулевого колеса и до колес. Первое в списке идет сервопривод рулевого колеса (1), этот механизм отмечает за передачу того момента когда водитель поворачивает руль. Электромагнитное сцепление (2), блоки управление электронные (3) именно они на основе полученных данных передают сигналы и последние элементы это сервоприводы рулевых механизмов (4).

Относительно датчиков, то тут используется два вида, первые это те, которые отвечают за угол поворота руля. Блоки управления, получив информацию с этого датчика, вычисляют на какой угол должны повернутся передние колеса. Второй датчик для усилия на колеса устанавливается на рулевом механизме передних колес. Используется для формировки обратной связи с рулем зависимо от условий движения.

Преимущества Direct Adaptive Steering

Преимущество системы адаптивного рулевого управления над стандартной системой это и быстродействие, более точное управление, вибрация на рулю отсутствует, к тому же на базе этой системы можно реализовать новые функции.

Система DAS (Direct Adaptive Steering) позволяет выбрать водителю каким будет руль управления, его реакцию и усилие для поворота. Для этого существуют специальные настройки, так же есть три запрограммированные программы управления: стандарт, тяжелый и легкий.Комфортное управление автомобилей обеспечивает прямой цифровой канал к рулевой рейке от руля, так же это обеспечит точность движения по траектории, а это достаточно сильно влияет на безопасность. Еще одним небольшим секретом системы является прямолинейное движение при боковых помехах в виде ветра, при этом не нужно будет подруливать. Характерное чего не заметит водитель это вибрация на руль при движении по неровной поверхности.

Кроме выше указанного, благодаря электронной начинке, система позволяет реализовать и другие функции, особенно то, что касается активной безопасности или беспилотного управления. Как результат на основе DAS реализована система движения по полосе, благодаря которой автомобиль удерживается на полосе, автоматически подкручивая руль в нужную сторону.

Если есть плюсы, то есть и минусы. Но он пока что только один, тяжело смирится с тем, что вы будете управлять автомобилем виртуально, то есть крутить руль без какого либо усилия, а все остальные действия будет выполнять электроника.

Как работает система DAS

Начало работы системы стартует из получения сигналов разных датчиков. Далее эти сигналы поступают на блоки управления. Как и в любом механизме должна быть защита и подстраховка, в данном случае безопасность обеспечивают три блока для управления сигналами. Они производят постоянный контроль один другого, с готовностью в любой момент подменить друг друга. Так же блоки управления работают в пару с другими системами, чтоб вести автоматические расчеты других систем.

Соответственно с зашитой логикой и программой блоки управления создают управление исполнительными механизмами как сервопривод рулевого механизма, сервопривод колес и электромагнитное сцепление возле руля. Рассмотрим механизмы и их назначение по отдельности. Благодаря сервоприводу рулевого механизма колеса повернутся на определенный угол, как правило, на каждое колесо инженеры установили свой сервопривод.

Для симуляции реальности поворота руля с усилием используется сервопривод руля, создается ощущения скольжения колес по дороге. Одним из важных элементов безопасности является электромагнитное сцепление. Во время подачи электроэнергии сцепление будет в разомкнутом состоянии, а рулевое управление будет проходить по проводам. Если же электроэнергия не поступает, то механизм блокируется, а управление колесами происходит на обычном уровне, с помощью механики. Как правило, электромагнитное сцепление ставят в разрыв рулевой колонки, иначе фокус не получится.

Принцип работы не такой то и сложный, когда водитель начинает вращать руль, датчик поворота руля считывает угол изменения положения и передает информацию на блоки управления. Далее идут расчеты, насколько нужно повернуть передние колеса. Таким образом, сервопривод перемещает рулевую рейку и обеспечивает поворот колес в соответствии с рассчитанным углом.

В это же время, рассчитав угол поворота, блок управления посылает обратно на сервопривод руля сигнал и имитирует усилие поворота колес. Как видим принцип работы механизма не сложный, но все же требует большой точности механизмов и их согласованности. Кроме этого стоит следить за исправностью всего механизма.

Видео принципа работы системы DAS:

Читайте также: