Vinkelsensor: Funktioner og anvendelsesområder forklaret på en nem og enkelt måde

Ved den nøjagtige registrering af data spiller de omgivende forhold en stor rolle. En vinkelsensor, der måler køretøjets hældning (støddæmpningsværdier) og anvendes til niveau- og/eller lyslængderegulering, er så at sige placeret åbent i køretøjets ophængsområde og dermed delvist udsat for krævende forhold. Derfor er vinkelsensorens modstandsdygtighed over for fugt (f.eks. vandtæthed, IP6K9K) og temperaturændringer endnu vigtigere. CIPOS®-sensor-teknologien fra HELLA fungerer ikke kun berøringsfrit og dermed mekanisk uafhængigt, men opfylder på grund af chassisets stabile konstruktion også kravene til pålideligheden. Elektronikken er f.eks. placeret i et lasersvejset hus af polyamid PA66.

Aktiveringsmekanikken skal gå let og være robust over for mekaniske påvirkninger og påvirkninger udefra. Den egenlige bevægelse konverteres via en rotor til en roterende bevægelse ved hjælp af et forbindelseselement af metal eller kunststof. Sensoren måler den nøjagtige vinkel ved hjælp af induktionsprocessen. På basis af værdierne sker reguleringen af lygternes lyslængde (lys-/mørkegrænse) via lyslængde-styreenheden med elektriske regulatorer. Derudover anvendes værdierne til aktiv chassisregulering, eller de medtages i ESP-reguleringen.

HELLA tilbyder f.eks. også sensorer med integreret lyslængde-styreenhed (Sensor Integrated Electronic Control Unit, SIECU). Du kan finde flere oplysninger om emnet lyslængderegulering, teknikken og eventuelle årsager til svigt her

En styrevinkelsensors måleprincip er ligeledes baseret på den induktive, friktionsfri CIPOS®-teknik. Sensorerne er i dag ofte integreret direkte i styremodulet for den elektromekaniske servostyring og skal derfor være små og kompakte. Den meget snævre plads kræver en robust, pålidelig og samtidig præcis måleteknik. Måleprincippet for en styrevinkelsensor registrerer fordrejningsvinklen og den store vridningsvinkel for akslen. Dette kræver en høj målehastighed og et resultat med helt nøjagtige værdier. Endvidere skal sensoren have en høj elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Derudover tilbyder separate vinkelinformationer for udgangs- og indgangsakslerne forskellige muligheder til optimering af styretøjsydelsen og funktionen.

HELLA tilbyder derudover også kombinerede styremoment- og styrevinkelsensorer. Styremomentet er den kraft udtrykt i Nm, der skal bruges for at aktivere rattet – afhængig af hastigheden, styreopgaven og styrevinklen. I den forbindelse skal den kørendes styringsinput være så sikker og komfortabel som mulig. Rattet skal dog også give et tilsvarende feedback.

Derudover skal værkstedsfagmanden, f.eks. efter indstillings- og målingsarbejde på chassiset være opmærksom på styrevinkelsensorens "nulstilling". Hvis styrevinkel og kørselsretning ikke stemmer overens, kan det give problemer med assistentsystemer som stabilitetsprogrammet. I den forbindelse følges informationerne fra den pågældende køretøjsproducent.

Hvis slidte lederbaner førhen udløste problemer ved gasspjældspotentiometeret og resulterede i en ujævn motorgang, erstatter den berøringsfri vinkelsensor med CIPOS®-teknologi i dag ligeledes denne komponent. Afhængig af gasspjældets åbningsvinkel samt aktiveringshastigheden korrigeres indsprøjtningsmængden og tændingstidspunktet. Derudover anvendes gasspjældspositionssensoren til registrering af dellasten afhængigt af motoromdrejningstallet og den indsugede luftmasse samt til fuldlastregistrering (gasspjæld helt åbnet) og deaktivering af lambdareguleringen samt blandingsberigelsen. Ved moderne køretøjer er der ikke længere en mekanisk forbindelse mellem gaspedal og gasspjæld. Afhængigt af værdierne for den elektroniske kørepedalsensor (ligeledes med CIPOS®-teknologi) aktiveres gasspjældsservomotoren af motorstyreenheden. I denne forbindelse anvendes også begrebet "Gas-by-Wire". Gasspjældets nøjagtige position meldes her permanent tilbage til motorstyreenheden.

CIPOS®-vinkelsensoren (Contact Less Inductive Position Sensor) fra HELLA kan anvendes ved et stort antal anvendelser til præcis og pålidelig måling af vinkler. Registreringen af vinklen sker i den forbindelse induktivt via en berøringsfri og slidfri procedure. Dette sikrer den høje målenøjagtighed i hele levetiden. Da der ikke skal bruges en magnet, garanterer vinkelsensoren også modstandsdygtigheden over for magnetfelter og stærkstrømsledninger. Dermed egner teknologien sig ideelt til anvendelse i elbiler. Specielt den redundante vinkelsensor (dobbeltsensor) muliggør en registrering af svigt og dermed en højere sikkerhed for hele systemet. Ved hjælp af en gentagende karakteristik af udgangssignalforløbet (afhængigt af den anvendte sensorstruktur) kan der realiseres forskellige monteringspositioner. Dette øger antallet af anvendelsesmuligheder. CIPOS®-vinkelsensoren er afhængig af krav konstrueret til følgende grænseflader til dataoverførsel: analog, PWM, PSI 5 (perifer sensorgrænseflade med totrådsledning) eller SENT.

Fordelen, f.eks. ved sensorer med SENT-grænseflade (Single-Edge-Nibble-Transmission), er den afgivne, digitale signalspænding, som på vejen fra sensoren til styreenheden ikke kan forfalskes. Derudover er der i forhold til pulsbredde- eller frekvensmoduleret dataoverførsel den fordel, at der i en dataprotokol kan overføres op til seks datapakker. Dermed er det muligt at registrere flere, forskellige måleværdier.

Forfatter: Georg Blenk, Krafthand Medien