سنسور ترمز ضدقفل که بیشتر با نام سنسور سرعت چرخ شناخته می‌شود، یک جزء الکترونیکی حیاتی در سیستم ترمز ضدقفل (Anti-lock Braking System - ABS) و همچنین سیستم‌های کنترل پایداری (ESP/ESC) و کنترل کشش (Traction Control) است. وظیفه اصلی این سنسور، اندازه‌گیری لحظه‌ای و دقیق سرعت چرخش هر چرخ و ارسال این اطلاعات به ماژول کنترل ABS (ECU) است. این اطلاعات به ماژول ABS اجازه می‌دهد تا تشخیص دهد که آیا یکی از چرخ‌ها در حال قفل شدن است یا خیر، و در صورت لزوم، فشار هیدرولیک ترمز آن چرخ را تعدیل کند تا از قفل شدن کامل چرخ و از دست رفتن کنترل خودرو جلوگیری شود.
تاریخچه
- اولین سیستم‌های ABS در دهه ۱۹۷۰ میلادی روی خودروهای گران‌قیمت و لوکس نصب شدند.
- با پیشرفت تکنولوژی، این سیستم به خودروهای اقتصادی نیز راه پیدا کرد و امروزه تقریباً تمامی خودروهای جدید مجهز به حسگر ABS هستند.
اهمیت
سنسور ABS به دلایل متعدد برای ایمنی، پایداری و عملکرد سیستم ترمز خودرو اهمیت بالایی دارد:
-
عملکرد سیستم ABS: مهم‌ترین نقش آن، فعال‌سازی سیستم ABS است. با تشخیص تفاوت سرعت چرخش چرخ‌ها و کاهش ناگهانی سرعت یک چرخ، سنسور به ECU اعلام می‌کند که آن چرخ در حال قفل شدن است. این اطلاعات، مبنای تصمیم‌گیری ECU برای کاهش فشار ترمز آن چرخ است.
-
حفظ پایداری خودرو: با جلوگیری از قفل شدن چرخ‌ها، سیستم ABS تضمین می‌کند که راننده بتواند در هنگام ترمز شدید، فرمان‌پذیری خودرو را حفظ کند. این امر به خصوص در سطوح لغزنده (برف، یخ یا باران) بسیار حیاتی است.
-
کنترل کشش (Traction Control - TC): سنسورهای سرعت چرخ، اطلاعات لازم را برای سیستم کنترل کشش نیز فراهم می‌کنند. اگر سیستم TC تشخیص دهد که یکی از چرخ‌های محرک، سرعت بیشتری نسبت به سایر چرخ‌ها دارد (در حال هرزگردی است)، می‌تواند قدرت موتور را کم کرده یا ترمز آن چرخ را فعال کند.
-
کنترل پایداری الکترونیکی (ESP/ESC): این سیستم‌ها با مقایسه سرعت چرخ‌ها و اطلاعات سنسورهای دیگر (مانند سنسور زاویه فرمان و سنسور انحراف)، در صورت انحراف خودرو از مسیر، با ترمزگیری انتخابی چرخ‌ها، خودرو را به مسیر بازمی‌گردانند. سنسور ABS ورودی اصلی برای این محاسبات است.
-
اندازه‌گیری سرعت خودرو: این سنسورها همچنین داده‌های سرعت خودرو را برای نمایشگر کیلومتر شمار (Speedometer) و سایر ماژول‌های کنترلی فراهم می‌کنند.
ساختار و اجزا
سنسور ABS یک قطعه کوچک و مقاوم است که از اجزای زیر تشکیل شده است:
-
عنصر حسگر:
-
نوع القایی (Passive/VR): در سنسورهای قدیمی‌تر، شامل یک آهنربا و یک سیم‌پیچ است. با عبور دندانه‌های رینگ مغناطیسی از مقابل آن، یک سیگنال ولتاژ AC (متناوب) تولید می‌شود.
-
نوع فعال/اثر هال (Active/Hall Effect): در سنسورهای مدرن، شامل یک حسگر اثر هال است که سیگنال دیجیتال (موج مربعی) تولید می‌کند. این سنسورها دقیق‌تر هستند و برای کار نیاز به برق ورودی (۵ یا ۱۲ ولت) از ECU دارند.
-
-
رینگ مغناطیسی/دندانه‌دار (Tone Ring / Reluctor Ring): یک رینگ دندانه‌دار فلزی یا یک رینگ مغناطیسی که روی محور چرخ، بلبرینگ یا محفظه دیفرانسیل نصب می‌شود و سنسور با عبور از آن، پالس‌های الکتریکی را ایجاد می‌کند.
-
بدنه سنسور (Sensor Housing): بدنه مقاوم پلاستیکی یا فلزی که سنسور را از آسیب‌های محیطی محافظت می‌کند.
-
کانکتور الکتریکی (Electrical Connector): یک سوکت که سنسور را به سیم‌کشی خودرو و ماژول کنترل ABS متصل می‌کند.
نحوه عملکرد
عملکرد سنسور ABS بر پایه اندازه‌گیری تغییرات میدان مغناطیسی یا تولید پالس‌های دیجیتال است:
-
چرخش چرخ: با حرکت خودرو، چرخ می‌چرخد و رینگ دندانه‌دار یا مغناطیسی نیز همراه آن می‌چرخد.
-
تولید سیگنال (نوع القایی): دندانه‌های فلزی رینگ، هنگام عبور از مقابل سنسور القایی، میدان مغناطیسی را قطع و وصل کرده و یک سیگنال ولتاژ متناوب (AC) تولید می‌کنند. فرکانس این سیگنال مستقیماً متناسب با سرعت چرخ است.
-
تولید سیگنال (نوع فعال/اثر هال): سنسور اثر هال با عبور قطب‌های مغناطیسی رینگ، پالس‌های دیجیتال (موج مربعی) تولید می‌کند. این سنسورها سیگنال‌های واضح و دقیقی را حتی در سرعت‌های بسیار پایین (هنگام توقف) تولید می‌کنند.
-
ارسال سیگنال به ECU: سیگنال سرعت چرخ به صورت لحظه‌ای و مداوم به ماژول کنترل ABS/ESP ارسال می‌شود.
-
محاسبه توسط ECU:
-
ترمزگیری عادی: ECU سرعت چهار چرخ را مقایسه می‌کند.
-
ترمزگیری شدید: اگر ECU تشخیص دهد که سرعت یک یا چند چرخ به صورت ناگهانی کاهش یافته و آستانه لغزش را رد کرده است (در حال قفل شدن است)، به شیرهای هیدرولیک دستور می‌دهد که فشار روغن ترمز آن چرخ را کاهش دهند تا چرخ مجدداً به چرخش درآید.
-
پایداری: ECU از این سنسورها برای تشخیص تفاوت سرعت چرخ‌های چپ و راست در پیچ‌ها استفاده می‌کند که اطلاعات حیاتی برای سیستم ESP است.
-
انواع
سنسورهای ABS عمدتاً بر اساس فناوری تولید سیگنال به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:
-
سنسورهای ABS پسیو:
-
نوع قدیمی‌تر و ارزان‌تر.
-
از القای الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند و ولتاژ AC تولید می‌کنند.
-
دارای دقت کمتر در سرعت‌های بسیار پایین.
-
-
سنسورهای ABS اکتیو:
-
نوع مدرن‌تر و رایج‌تر.
-
از اثر هال یا سنسورهای مگنتورزیستیو استفاده می‌کنند و سیگنال دیجیتال (موج مربعی) تولید می‌کنند.
-
دقت بالا حتی در سرعت صفر و قابلیت تشخیص جهت چرخش چرخ را نیز دارند.
-
نشانه‌های فرسودگی و خرابی
خرابی سنسور ABS می‌تواند کل سیستم‌های ایمنی خودرو را تحت تأثیر قرار دهد. شایع‌ترین نشانه‌های خرابی سنسور ABS عبارتند از:
-
روشن شدن چراغ ABS و ESP/ESC: شایع‌ترین نشانه. ماژول ABS به محض تشخیص سیگنال نامنظم یا قطع شده از یک سنسور، چراغ‌های هشدار ABS و در صورت وجود، ESP را روشن می‌کند.
-
از کار افتادن سیستم ABS در ترمزگیری شدید: اگر سنسور خراب باشد، ECU اطلاعات دقیقی از سرعت چرخ‌ها ندارد و سیستم ABS هنگام ترمزگیری شدید فعال نمی‌شود (چرخ‌ها قفل می‌شوند).
-
از کار افتادن کیلومتر شمار: در برخی خودروها، اطلاعات سرعت خودرو از یکی از سنسورهای ABS گرفته می‌شود. خرابی آن سنسور می‌تواند باعث از کار افتادن کیلومتر شمار شود.
-
عملکرد اشتباه سیستم ABS: در موارد نادر، سنسور ممکن است سیگنال‌های نویزدار یا ناپیوسته بفرستد که باعث فعال شدن بی‌مورد و ناگهانی ABS در سرعت‌های پایین یا در شرایط غیرضروری شود.
-
ثبت کد خطا: ECU به سرعت کد خطای مربوط به مدار یا عملکرد سنسور خاص را ثبت می‌کند (مانند C0035 برای سنسور چرخ جلو سمت راننده).
روش‌های تعمیر و نگهداری
سنسور ABS یک قطعه حساس است که به دلیل موقعیت قرارگیری در معرض آلودگی و آسیب فیزیکی قرار دارد.
-
بازرسی فیزیکی: سنسورها و سیم‌کشی آن‌ها را از نظر آسیب فیزیکی، پارگی، یا خوردگی بررسی کنید.
-
تمیزکاری: در صورت امکان، رینگ دندانه‌دار یا مغناطیسی و نوک سنسور را از آلودگی، گرد و غبار ترمز و براده‌های فلزی تمیز کنید. تجمع این آلودگی‌ها می‌تواند دقت سنسور را کاهش دهد.
-
تست مقاومت (برای سنسورهای پسیو): می‌توان با مولتی‌متر مقاومت سنسورهای القایی را بررسی کرد. مقادیر خارج از محدوده مشخص شده توسط سازنده، نشان‌دهنده خرابی است.
-
بررسی سیگنال (برای سنسورهای اکتیو): بهترین روش، بررسی سیگنال با اسیلوسکوپ است تا صحت شکل موج (موج مربعی واضح) و فرکانس آن در حین چرخش چرخ تأیید شود.
-
تعویض در صورت خرابی: در صورت خرابی داخلی، سنسور ABS قابل تعمیر نیست و باید با یک قطعه جدید با مشخصات سازنده جایگزین شود. در هنگام تعویض باید فاصله بین نوک سنسور و رینگ دندانه‌دار به دقت تنظیم شود.
فناوری‌های نوین
تکنولوژی سنسورهای ABS پیوسته در حال پیشرفت است:
-
سنسورهای زاویه خمش با داده‌های چرخ: سنسورهای پیشرفته‌تر، با سنسورهای زاویه خمش ادغام شده‌اند تا اطلاعات دقیق‌تری برای سیستم‌های کنترل پایداری پیشرفته (مانند سیستم‌های پیش‌بینی‌کننده) فراهم کنند.
-
سنسورهای یکپارچه در بلبرینگ چرخ: در خودروهای مدرن، رینگ مغناطیسی و سنسور ABS به صورت یکپارچه در بلبرینگ چرخ تعبیه شده‌اند که این امر دقت، قابلیت اطمینان و مقاومت در برابر آسیب‌های محیطی را به شدت افزایش می‌دهد.
-
سیستم ترمز الکترونیکی: در سیستم‌های آینده، سنسور ABS نقش حیاتی‌تری در کنترل کاملاً الکترونیکی ترمز خواهد داشت.
سوالات متداول
-
وظیفه اصلی سنسور ABS چیست؟
-
اندازه‌گیری سرعت چرخش هر چرخ و گزارش آن به ECU ABS.
-
-
شایع‌ترین نشانه خرابی سنسور ABS چیست؟
-
روشن شدن چراغ‌های ABS و ESP/ESC در صفحه کیلومتر.
-
-
چه تفاوتی بین سنسورهای پسیو و اکتیو وجود دارد؟
-
پسیو ولتاژ AC تولید می‌کند و اکتیو ولتاژ دیجیتال (مربعی) تولید می‌کند و دقیق‌تر است.
-
-
آیا رانندگی با سنسور ABS خراب خطرناک است؟
-
بله، زیرا سیستم‌های ایمنی ABS، TC و ESP از کار می‌افتند و در هنگام ترمز شدید یا لغزش، کنترل خودرو از دست می‌رود.
-
-
چرا بعد از خرابی ABS، کیلومتر شمار نیز از کار می‌افتد؟
-
در برخی مدل‌ها، سیگنال سرعت خودرو از یکی از سنسورهای ABS تأمین می‌شود.
-
جمع‌بندی
سنسور ABS، این اندازه‌گیر سرعت چرخ، یک قطعه حیاتی و اساسی در سیستم‌های ایمنی فعال خودروهای امروزی است. عملکرد دقیق آن تضمین می‌کند که سیستم‌های ABS، کنترل کشش و پایداری الکترونیکی بتوانند به درستی عمل کنند. این سنسور با فراهم کردن داده‌های لحظه‌ای، مانع از قفل شدن چرخ‌ها در ترمزگیری‌های اضطراری شده و به راننده کمک می‌کند تا کنترل خودرو را در شرایط سخت حفظ کند. لذا، هرگونه سهل‌انگاری در رفع خرابی این سنسور، می‌تواند ایمنی رانندگی را به صورت جدی به خطر اندازد.
