Sensor do ângulo de rotação: Explicação resumida do modo de funcionamento e dos campos de aplicação

As condições ambiente têm um papel importante na medição precisa dos dados. Assim, um sensor do ângulo de rotação que mede a inclinação do veículo (valores de deflexão) e que é utilizado para a regulação do nível/do alcance dos faróis, está posicionado de forma praticamente exposta às condições adversas na zona de suspensão do veículo. Consequentemente é particularmente importante a resistência do sensor do ângulo de rotação à humidade (p. ex. estanqueidade à água, IP6K9K) e oscilações de temperatura. A tecnologia do sensor CIPOS® da HELLA não só funciona sem qualquer contacto direto e mecânico, como também cumpre todos os requisitos de estanqueidade e de resistência, graças à sua construção resistente e compacta. O sistema eletrónico, por exemplo, está encapsulado dentro de uma carcaça em poliamida PA66 soldada a laser.

O mecanismo de acionamento tem de ser suave e particularmente robusto em relação a influências mecânicas e ambientais. O movimento é convertido num movimento rotativo através da utilização de um elemento de ligação em metal ou plástico e um rotor. O sensor mede o ângulo de rotação exato recorrendo ao método de indução. Com base nos valores medidos, a regulação do alcance dos faróis (limite claro/escuro) é realizada no respetivo módulo de comando por atuadores elétricos. Além disso, os valores são utilizados para o controlo ativo do sistema de suspensão ou para a regulação do ESP (programa eletrónico de estabilidade).

A HELLA também tem no seu programa sensores com módulo de comando do alcance dos faróis integrado (Sensor Integrated Electronic Control Unit, SIECU). Mais informações sobre a regulação do alcance dos faróis, a tecnologia e possíveis causas de avaria podem ser consultadas aqui

O princípio de medição de um sensor do ângulo de viragem também se baseia na tecnologia indutiva e sem fricção CIPOS®. Hoje em dia, frequentemente, os sensores estão diretamente integrados no módulo de comando da direção assistida eletromecânica, pelo que têm de ser particularmente pequenos e compactos. O pequeno espaço de instalação requer uma tecnologia de medição robusta, fiável e igualmente precisa. O princípio de medição de um sensor do ângulo de viragem regista o deslocamento angular e o grande ângulo de torção do eixo. Esse procedimento exige uma alta velocidade de medição e resultados absolutamente precisos. Além disso, o sensor deve apresentar elevados níveis de compatibilidade eletromagnética (CEM). Complementarmente, informações angulares adicionais, sobre o eixo de saída e de entrada, oferecem várias possibilidades para a otimização da performance e funcionalidade do sistema de direção.

A HELLA também tem no seu programa sensores combinados do ângulo de viragem e do binário de direção. O binário de direção descreve a força em Nm que é necessária para operar o volante — dependendo da velocidade de marcha, da tarefa de direção e do ângulo de viragem. Nesse contexto, as manobras de viragem devem ser o mais seguras e confortáveis possível. No entanto, o volante tem de fornecer um feedback adequado.

Entre outros, o profissional da oficina tem de prestar atenção à "zeragem" do sensor do ângulo de viragem, por exemplo, após os trabalhos de ajuste e de medição no sistema de suspensão. Se o ângulo de viragem e o sentido de marcha não coincidirem, podem surgir problemas nos sistemas de assistência, tais como o programa de estabilidade. Neste caso, devem ser consideradas as informações do respetivo fabricante automóvel.

Enquanto no passado, o desgaste nas placas de circuitos impressos do potenciómetro das válvulas borboleta causavam problemas e originavam um funcionamento irregular do motor, hoje em dia, o sensor do ângulo de rotação sem contacto com a tecnologia CIPOS® também substitui esse componente. A quantidade de injeção e o ângulo de ignição são corrigidos consoante o ângulo de abertura da válvula borboleta e da velocidade de acionamento. Além disso, o sinal do sensor de posição da válvula borboleta é utilizado para identificar a carga parcial em função da velocidade de rotação do motor e da massa do ar de admissão, bem como para a identificação da carga total (válvula borboleta totalmente aberta) e a desativação da regulação da sonda lambda e do enriquecimento da mistura. Nos veículos modernos já não existe qualquer ligação mecânica entre o pedal do acelerador e a válvula borboleta. O motor de ajuste da válvula borboleta é acionado pelo módulo de comando do motor, consoante os valores do sensor eletrónico do pedal do acelerador (também com tecnologia CIPOS®). O termo "Gas-by-Wire" é também utilizado neste contexto. Neste contexto, a posição exata da válvula borboleta é continuamente comunicada ao módulo de comando do motor.

O sensor de ângulo de rotação CIPOS® (Contactless Inductive Position Sensor) da HELLA pode ser utilizado em inúmeras aplicações para medir ângulos de forma precisa e segura. Neste caso, a identificação do ângulo é realizada indutivamente através de um método sem contacto direto e consequentemente livre de desgaste. Desta forma é assegurada a elevada precisão ao longo de toda a vida útil. Uma vez que não é necessária a utilização de um íman, o sensor do ângulo de rotação é igualmente insensível a campos magnéticos e cabos de alta tensão. Assim, esta tecnologia é ideal para a utilização em veículos elétricos. Em particular, o sensor do ângulo de rotação redundante (sensor duplo) permite a deteção de avarias e, assim, uma maior segurança de todo o sistema. Graças a uma curva característica repetitiva do sinal de saída (dependendo da estrutura do sensor utilizado), são possíveis diferentes posições de instalação. Esta característica aumenta o número de aplicações possíveis. Consoante os requisitos específicos, o sensor do ângulo de rotação CIPOS® pode ser utilizado nas seguintes interfaces para a transmissão de dados: analógico, PWM, PSI 5 (interface de sensor periférica com cabo de dois fios) ou SENT.

A vantagem dos sensores com interface SENT (Single-Edge-Nibble-Transmission), por exemplo, consiste na tensão do sinal digital que não é distorcida entre o sensor e o módulo de comando. Além disso, em comparação com a transmissão de dados por modulação da largura de impulsos ou de frequência, esta tem a vantagem de permitir a transmissão de até seis pacotes de dados num único protocolo de dados. Assim, é possível o registo de diferentes valores de medição.

Autor: Georg Blenk, Krafthand Medien