Sensore angolo di rotazione: breve spiegazione del funzionamento e dei campi applicativi

Le condizioni ambientali giocano un ruolo importante nella raccolta accurata dei dati. Per esempio, un sensore angolo di rotazione che misura l'inclinazione del veicolo (valori di compressione) ed è utilizzato per la regolazione dell'assetto e il livellamento dei fari è collocato praticamente a cielo aperto nella zona delle sospensioni ed è quindi esposto a condizioni avverse in alcuni casi. È pertanto molto importante l'insensibilità del sensore angolo di rotazione all'umidità (ad esempio, impermeabile, IP6K9K) e alle variazioni di temperatura. La tecnologia dei sensori CIPOS® di HELLA non solo funziona senza contatto e quindi è meccanicamente indipendente, ma soddisfa anche i requisiti di affidabilità grazie alla struttura stabile del telaio. L'elettronica, per esempio, è alloggiata in una custodia in poliammide PA66, saldata al laser.

Il meccanismo di azionamento deve essere scorrevole e robusto contro gli effetti meccanici e gli influssi ambientali. Il movimento reale è convertito in un movimento rotatorio per mezzo di un elemento di collegamento in metallo o plastica attraverso un rotore. Il sensore misura l'angolo esatto di rotazione utilizzando il metodo dell'induzione. Sulla base dei valori, la regolazione dei fari (limite chiaro/scuro) viene eseguita tramite la centralina di livellamento dei fari per mezzo di attuatori elettrici. Inoltre, i valori sono utilizzati per la regolazione attiva dell'assetto o confluiscono nel controllo ESP.

HELLA offre anche sensori con una centralina integrata per la regolazione dei fari (Sensor Integrated Electronic Control Unit, SIECU). Trovate qui ulteriori informazioni sul livellamento dei fari, la tecnologia e le possibili cause di guasto.

Anche il principio di misurazione di un sensore angolo di sterzo si basa sulla tecnologia induttiva e senza attrito CIPOS®. Oggi, i sensori sono spesso integrati direttamente nel modulo di controllo del servosterzo elettromeccanico e devono quindi essere piccoli e compatti. Il piccolo spazio di installazione richiede una tecnologia di misurazione robusta, affidabile e allo stesso tempo precisa. Il principio di misurazione di un sensore angolo di sterzo rileva l'angolo di rotazione e il grande angolo di torsione dell'albero. Questo richiede un'alta velocità di misurazione e valori assolutamente esatti nel risultato. Inoltre, il sensore deve avere un alto livello di compatibilità elettromagnetica (EMC). Le informazioni separate sull'angolo degli alberi di uscita e di ingresso forniscono inoltre varie possibilità per ottimizzare le prestazioni e la funzionalità dell'impianto di sterzata.

HELLA offre anche sensori combinati di momento e angolo di sterzata. Il momento di sterzata descrive la forza in Nm che è necessaria per azionare il volante - a seconda della velocità di guida, del compito di sterzata e dell'angolo di sterzata. Allo stesso tempo, l'input di sterzata del conducente deve essere il più sicuro e confortevole possibile. Tuttavia, anche il volante deve fornire un feedback adeguato.

A proposito, in officina il tecnico deve controllare l'"azzeramento" del sensore angolo di sterzo, per esempio dopo lavori di regolazione e di misurazione sul telaio. Se l'angolo di sterzo e la direzione di guida non corrispondono, ci possono essere problemi con i sistemi di assistenza come il programma di stabilità. Si devono osservare le informazioni in merito del rispettivo produttore del veicolo.

Mentre in passato le piste conduttrici usurate del potenziometro della valvola a farfalla causavano problemi e portavano a un funzionamento irregolare del motore, oggi il sensore dell'angolo di rotazione senza contatto con tecnologia CIPOS® sostituisce anche questo componente. A seconda dell'angolo di apertura della valvola a farfalla e della velocità di attuazione, vengono corretti la quantità di iniezione e l'angolo di accensione. Inoltre, il segnale del sensore di posizione della valvola a farfalla viene utilizzato per rilevare il carico parziale in funzione del regime del motore e della massa d'aria aspirata, così come per il rilevamento del pieno carico (valvola a farfalla completamente aperta), la disattivazione della regolazione lambda e l'arricchimento della miscela. Nei veicoli moderni, non c'è più un collegamento meccanico tra il pedale dell'acceleratore e la valvola a farfalla. A seconda dei valori del sensore elettronico del pedale dell'acceleratore (anche con tecnologia CIPOS®), l'attuatore della valvola a farfalla è controllato dalla centralina del motore. In questo contesto si usa anche il termine "gas-by-wire". La posizione esatta della valvola a farfalla è costantemente inviata alla centralina del motore.

Il sensore angolo di rotazione CIPOS® (Contact Less Inductive Position Sensor) di HELLA può essere utilizzato in numerose applicazioni per misurare gli angoli in modo preciso e affidabile. L'angolo viene determinato in modo induttivo mediante una procedura senza contatto e dunque senza usura. Ciò garantisce un'elevata precisione di misurazione per l'intera vita utile del sensore. Poiché non è necessario alcun magnete, il sensore angolo di rotazione garantisce anche l'insensibilità ai campi magnetici e alle linee per correnti forti. Questo rende la tecnologia ideale per l'uso nei veicoli elettrici. In particolare i sensori ridondanti (sensori doppi) permettono di riconoscere i guasti assicurando così un livello di sicurezza più elevato dell'intero sistema. In base a una curva caratteristica ripetitiva dell'andamento del segnale di uscita (a seconda della struttura del sensore utilizzato), si possono realizzare diverse posizioni di installazione. Aumenta così il numero di applicazioni possibili. Il sensore angolo di rotazione CIPOS® è progettato per le seguenti interfacce per la trasmissione dei dati, a seconda delle esigenze: analogico, PWM, PSI 5 (interfaccia sensore periferico con linea a due fili) o SENT.

Il vantaggio, per esempio dei sensori con interfaccia SENT (Single-Edge-Nibble-Transmission), è costituito dalla tensione del segnale digitale emesso, che non può essere distorta durante il percorso dal sensore alla centralina. Inoltre, offre il vantaggio, rispetto alla trasmissione di dati a larghezza d'impulso o a modulazione di frequenza, di poter trasmettere fino a sei pacchetti di dati in un unico protocollo. Questo permette la registrazione di diversi valori misurati.

Autore: Georg Blenk, Krafthand Medien