Medición en aplicaciones de automoción: áreas de aplicación de los sensores de ángulo de giro

Las condiciones ambientales desempeñan un papel importante en el registro preciso de datos. Por ejemplo, los sensores de ángulo de giro que miden la inclinación del vehículo (valores de compresión de los muelles) y que se utilizan para la regulación del nivel y/o del alcance de las luces, se colocan prácticamente a la vista en la zona de la suspensión del vehículo. Por lo tanto, están expuestos a condiciones adversas en algunos casos. Esto hace que la insensibilidad de los sensores de ángulo de giro frente a la humedad (por ejemplo, impermeabilidad, IP6K9K) y a los cambios de temperatura sea aún más importante. La tecnología de sensores CIPOS® de HELLA no solo funciona sin contacto y, por lo tanto, es mecánicamente independiente, sino que también cumple con los requisitos de fiabilidad gracias a la construcción estable del chasis. La electrónica, por ejemplo, está alojada en una carcasa soldada por láser de poliamida PA66.

El mecanismo de accionamiento debe moverse con suavidad y ser robusto frente a los efectos mecánicos y las influencias ambientales. El movimiento en sí se convierte en un movimiento de rotación mediante un elemento de unión de metal o plástico a través de un rotor. El sensor mide el ángulo de giro exacto mediante el método de inducción. En función de los valores, la regulación del alcance de las luces (límite claro/oscuro) se lleva a cabo a través de la unidad de control del alcance de luces mediante actuadores eléctricos. Además, los valores se utilizan para la regulación activa de la suspensión o se envían al control del ESP.

HELLA también ofrece, por ejemplo, sensores con una unidad de control del alcance de las luces integrada (Sensor Integrated Electronic Control Unit, SIECU). Encontrará más información sobre la regulación del alcance de las luces, la tecnología y las posibles causas de fallo aquí

El principio de medición de un sensor de ángulo de dirección también se basa en la tecnología CIPOS® inductiva y sin fricción. En la actualidad, los sensores suelen estar integrados directamente en el módulo de control de la dirección asistida electromecánica, por lo que deben ser pequeños y compactos. El reducido espacio de instalación requiere una tecnología de medición robusta, fiable y, al mismo tiempo, precisa. El principio de medición de un sensor de ángulo de dirección detecta el ángulo de decalaje y el ángulo de torsión grande del eje. Esto requiere una alta velocidad de medición y valores absolutamente exactos en el resultado. Además, el sensor debe tener un alto nivel de compatibilidad electromagnética (CEM). Por otro lado, la información sobre el ángulo del eje de salida y de entrada por separado ofrece varias opciones para optimizar el rendimiento y la funcionalidad del sistema de dirección.

HELLA también ofrece sensores combinados de par de giro de la dirección y ángulo de dirección. El par de giro de la dirección describe la fuerza en Nm que se necesita para accionar el volante, en función de la velocidad de conducción, la tarea de dirección y el ángulo de dirección. Al mismo tiempo, los comandos de dirección del conductor deben ser tan seguros y cómodos como sea posible. Sin embargo, el volante también debe proporcionar la información adecuada.

Por cierto, el profesional del taller debe prestar atención a la "puesta a cero" del sensor de ángulo de dirección, por ejemplo, después de los trabajos de ajuste y medición en el tren de rodaje. Si el ángulo de dirección y el sentido de la marcha no coinciden, puede haber problemas con los sistemas de asistencia, como el programa de estabilidad. Deben respetarse las indicaciones del fabricante del vehículo correspondiente.

En el pasado, el desgaste de las pistas conductoras del potenciómetro de la válvula de mariposa causaba problemas y provocaba un funcionamiento irregular del motor; sin embargo, hoy en día los sensores de ángulo de giro sin contacto con tecnología CIPOS® también sustituyen ese componente. En función del ángulo de apertura de la válvula de mariposa y de la velocidad de accionamiento, se corrige la cantidad de inyección y el ángulo de encendido. Además, la señal del sensor de posición de la mariposa se utiliza para detectar la carga parcial en función del régimen del motor y de la masa de aire de admisión, así como para la detección de plena carga (mariposa totalmente abierta) y la desactivación de la regulación lambda y el enriquecimiento de la mezcla. En los vehículos modernos ya no existe una unión mecánica entre el pedal del acelerador y la válvula de mariposa. En función de los valores del sensor electrónico del pedal del acelerador (también con tecnología CIPOS®), el actuador de la válvula de mariposa es controlado por la unidad de control del motor. El término "gas-by-wire" también se utiliza en este contexto. La posición exacta de la válvula de mariposa se comunica permanentemente a la unidad de control del motor.

Los sensores de ángulo de giro CIPOS® (Contact Less Inductive Position Sensor) de HELLA pueden utilizarse en numerosas aplicaciones para medir ángulos de forma precisa y fiable. La determinación del ángulo se realiza de forma inductiva a través de un procedimiento sin contacto y, por lo tanto, sin desgaste. Así, su alta precisión de medición queda garantizada durante toda la vida útil del sensor. Al no necesitar ningún imán, los sensores de ángulo de giro garantizan también la insensibilidad a los campos magnéticos y a las líneas eléctricas. Esto hace que la tecnología sea ideal para su uso en vehículos eléctricos.

Sobre todo, los sensores de ángulo de giro redundantes (sensores dobles) permiten detectar los fallos y proporcionan, por ello, una mayor seguridad a todo el sistema. Debido a la característica repetitiva de la curva de la señal de salida (dependiendo de la estructura del sensor utilizado), se puede optar por diferentes posiciones de instalación. Esto aumenta el número de aplicaciones posibles. Los sensores de ángulo de giro CIPOS® están diseñados para las siguientes interfaces para la transmisión de datos, en función de las necesidades: analógica, PWM, PSI 5 (interfaz de sensor periférico con línea de dos hilos) o SENT.

La ventaja, por ejemplo, de los sensores con interfaz SENT (Single-Edge-Nibble-Transmission) es la salida de tensión de la señal digital, que no puede distorsionarse en el camino desde el sensor hasta la unidad de control. Además, ofrece la ventaja, frente a la transmisión de datos modulada por ancho de pulso o por frecuencia, de que se pueden transmitir hasta seis paquetes de datos en un solo protocolo de datos. Esto permite el registro de varios valores de medición diferentes.

Autor: Georg Blenk, Krafthand Medien