Hastighetssensorer og sensorringer: Alt du trenger å vite

Imidlertid har vi blitt vant til at hastighetssensorene sitter rundt hjullagrene, men det har ikke alltid vært slik. Før ABS gjorde sitt inntog, ble bilens hastighet målt direkte ut fra girkassa eller differensialen. Senere flyttet sensorene seg via drivaklslene til hjullagrene. I løpet av årene har det vært en rekke varianter og vi skal se nærmere på disse.

Forskjellige typer sensorringer

For at en hastighetssensor skal kunne måle rotasjon, tar ABS-systemet i bruk sensorringer. Disse ringene har metalltenner eller vekslende magnetiske poler for å kunne generere et signal.

Men siden tannringen viste seg å ha noen ulemper - som vekt eller forstyrrelser som skitt eller skade - og fordi utviklingen av ABS-systemet etterhvert krevde større presisjon, er man gått over til en magnetisk ring i selve hjullageret. Denne ringen er så integrert i hjullageret at man ikke lenger kan se om det har en ABS-funksjon.

Siden den magnetiske egenskapen har flyttet seg fra sensoren til sensorringen, ga det muligheter for å videreutvikle selve hastighetssensoren.

På grunn av skader eller forurensinger på sensorringene, kan signalene avvike fra sitt arbeidsområde og det kan føre til funksjonsfeil. Vi anbefaler derfor å alltid sjekke sensorringene grundig om det kommer opp feilmeldinger!

Passive sensorer (DF6)

Fram til omtrent 2003 ble de fleste kjøretøy utstyrt med passive hjulssensorer, også kalt DF6-sensorer. Denne typen sensorer jobber så godt som alltid med tannede sensorringer. Selve sensoren er bygget opp med en permanent magnet med en spole viklet rundt.

Når hjulet roterer, sørger sensorringen for et variabelt magnetisk felt på grunn av fortanningen. Magnetfeltet genererer et sinusformet analogt signaal i spolen, og dette signalet blir sendt til ABS-styreenheten. Jo raskere rotasjonen er, jo høyere er signalets amplitude. Ved lave hastigheter er amplituden så liten at ABS-styreenheten ikke lenger kan registrere det. Så slike systemer virker først fra ca. 30 km/t, det er fra da at signalet er sterkt nok.

Både den passive sensoren og sensorringen er relativt enkle og selv kontrollere. Mange diagnoseapparater kan vise livedata på hjulenes hastighet. Om man ikke har slikt utstyr tilgjengelig, kan man også bruke et scoop. Kontroller hjulsensoren ved å koble til scoopet til signaltråden og drei på hjulet. Det skal nå vises et sinusformet signal, stort sett på mellom 0,5 og 1,0V. Se nøye etter avvik i signalet som kan bety skadet senssorring. Ønsker du bare å kontrollere sensoren, kan man gjøre det ved å bevege en skrutrekker raskt frem og tilbake langs sensroren. Selv om signalets form ikke sier så mye, kan man i alle fall sjekke om sensoren reagerer.

Aktive sensorer (DF10)

Rundt 2003 ble den aktive sensoren, kjent som DF-10, tatt i bruk. Denne typen sensor har en mye bedre nøyaktighet og er ikke lenger avhenig av bilens hastighet. Hver puls har lik amplitude og derfor kan hvilken hastighet som helst, også stillestående, måles. Et slikt signal kalles også et blokksignal.

Selv om DF10-sensoren hadde flere fordeler sammenlignet med DF6-typen, ble det i begynnels også her brukt tannkranser. Derfor hadde også denne typen en intern, permanent magnet for selv å kunne generere et magnetfelt. Fra 2006 dukket det opp stadig flere systemer hvor det ble tatt i bruk en magnetring og sensorene på disse systemene har ikke en intern magnet.

DF10-sensoren må ha spenning for å kunne fungere, derfor blir de kalt aktive sensorer. Sensoren har derfor to lednigner: Den første for spenning (ofte 12V, men også 5V finnes), og den andre for jording. Signal-output til ABS-styreenheten kommer fra en av disse to, det kan være forskjellig fra bil til bil. I sensoren finner vi en halvleder, såkalt "Magneto Resistive Element" (MRE), som fungerer både som leder og som isolator. Dette generer et digitalt blokksignal som blir sendt til ABS'ens styrenhet. Med et scoop kan man se signalet.

Praktiske verdier for diagnose

Som man ser i diagrammet under her, har blokksignalet en fast verdi på 7, 14 eller 28 mA. En velkommen bonus på bestående funkjsonalitet, er muligheten til å registrere om bilen kjører bakover. Derfor kom DF10-RotDir i tillegg. Denne sensoren er ved siden av standardsignalet, i stand til å sende et ekstra signal så fort bilen ruller bakover.

Mer intelligens (DF11i)

Gjennom stadig økende bruk av CAN og andre kommunikasjonssystemer i kjøretøyet, innså man at signalet fra hastighetssensoren kunne brukes til mer informasjon en bare rotasjonshastigheten. Ved siden av dreieretningen, hvor DF10-RotDir var løsningen, kunne man for eksempel bygge inn en ekstra kontroll av det tilgjengelige magnetfeltet.

For å muliggjøre dette måtte hastighetssensoren kunne generere forskjellig signaler for forskjellige situasjoner. Man valgte derfor å ta i bruk PWM: "Puls Width Modulation". Prinsippet til denne protokollen er egentlig veldig enkel: Det blir fastlagt en standardlengde, for eksemperl 45µs, og denne pulsen blir da forlenget med en faktor på 2. 4. 8 eller 16. ABS-styreenheten får da mer informasjon enn bare selve pulsen. Kanskje vil dette skjemaet tydeliggjøre prinsippet:

I tillegg fikk DF11i-sensoren enda en "smart" funksjon innprogrammert: Forskjellen mellom nullhastighet og defekt sensor. Står kjøretøyet stille, vil en DF11i-sensor periodisk sende et signal som er forlenget med en faktor 32 til ABS-styreenheten hvert 737. ms.

Artige fakta

Vi vet ikke om du allerede hadde lagt merke til at alle sensortyper begynner med bokstavene DF? Dette kommer av at de smarte hodene hos Bosch GmbH, som la grunnlaget for de moderne sensorene rett og slett laget en forkortelse for det tyske order for turtallssensor: "Drehzahlfühler".

Av DF11i-typen er det laget en versjon med intern magnet slik som på DF10. Disse fungerer sammen med en gammeldags tannring og denne typen kallers DF11iM. Under her en sprengskisse av en slik sensor. "M" er magneten:

Ny standard (VDA)

Gjennom utviklinger som for eksempel "PSI5" for blant annet kollisjonsputesystemet, har også hastighetssensoren kunnet ta et steg videre. En VDA-sensor har definitivt gått bort fra 1-pulssignal. I stedet generer denne sensoren en melding på 9 bits etter pulsen, hvor forøvrig puls-amplituden er dobbelt så stor som den fra bits-meldingen. Dermed er det ikke bare mulig å sende spesifikk informasjon, men det gjør sensoren programerbar i tillegg. Protokollen som brukes til dette kalles "AK-protokoll". Det er kjent at bestemte sensorer fra Infineon virker etter AK-protokoll 4.0 som ble lansert av Daimler AG i februar 2008, men imidlertid er nyere versjoner tatt i bruk.

Du lurer sikkert på funksjonen til 9-bits, men det kan vi bare gi et delvis svar på. De fleste bitsene er nemlig fritt programerbare, noe som gjør at funksjoner kan skille fra bilmerke til bilmerke.

Bruk alltid originalsensorer!

ACTRONICS anbefaler å alltid bruke OEM-sensorer om de må byttes ut. Sensorene bør alltid skaffes på grunnlag av bilens chassisnummer eller registeringsnummer. Dette fordi det kan være forskjellige typer sensorer som alle ser like ut på utsiden. Monterer man en feilaktig sensor, kan mekanikeren bli ledet på et villspor fordi sensoren i prinsippet fungerer, men signalet avviker fra hva styreenheten forventer å motta. ABS-styreenheten vil da ofte gi feilkoder som har med impedanse i hjulssenoren å gjøre.

Forurensing, skade og slakk i hjullagre

Ved funksjonsfeil på hjulsensorer er det alltid viktig å kontrollere for skitt, skade eller slakk. Signalet som magnetringen eller tannkransen skal genere har liten toleranse for avvik og kan dermed trigge feilkoder.

Selv måle på hjulsensorene

Alle disse typene hjulsensorer er det heldigvis fortsatt mulig å teste med et scoop. Ved å gi hjulet fart med tenning på (viktig!), kan man relativt lett vurdere om sensorer og sensorringer virker som de skal. Bruk av en skrutrekker av metall (tannkrans) eller med magnet (magnetring) kan gi svar. En god vurdering av det avgitte signalet er svært viktig, så bruk alltid et forbildesignal til sammenligning. For å gi forståelse av de forskjellige egenskapene mellom disse signalene, har vi laget en kort oppsummering:

DF6

Eet sinussignal, som oftest mellom 0,5 og 1,0V. Amplituden øker med hastigheten.

DF10

Et blokksignal med en fast amplitude på 7. 14 eller 28 mA. Blokksignalets frekvens øker med hastigheten. Versjoner med "RotDir"-funksjon generer et to-stegs blokksingal når hjulet dreier bakover.

DF11i

Et PWM-signal med en signallengde på 45µs. Når hjulet roterer forover er dette signalet forlenget med faktor 4. Det betyr at blokksignalet varer i 180 µs. Om hjulet roterer bakover er blokksignalet forlenget med faktor 8 og skal da altså være 360µs langt. Står hjulet stille vil sensoren hvert 737 ms genere et signal på 1440 µs, altså med en faktor på 32. Det vil alltid være et målbart signal.

VDA

En VDA-sensor vil ved et roterende hjul genere en hastighetspuls, fulgt av et 9 bits signal. Faktorer som rotasjonsretning blir sendt med i dette signalet. Om hjulet ikke går rundt, vll dette signalet fortsatt sendes, men da uten hastighetspulsen. Det er altså alltid et målbart signal.

NB! Det er tilfeller kjent hvor det er forkjellig typer ABS-sensorer på for- og bakaksel. Disse sensorene må ikke byttes om med hverandre!