Raddrehzahlsensoren sind eine wichtige Komponente , die für Systeme wie ABS oder ESP benötigt wird. Sensordaten sind auch für Fahrwerkskontrollsysteme, Berganfahrassistenten und andere ähnliche Systeme wichtig. Die Aufgabe der Sensoren ist es, Informationen über die aktuelle Geschwindigkeit jedes einzelnen Rades zu liefern. In der einfachsten Variante wirkt das ABS-Steuergerät dem Blockieren der Räder entgegen, indem es die Bremskraft reduziert, wenn ein Rad blockiert. In komplexeren ESP-Systemen erkennt das Steuergerät zusätzlich den Verlust der Traktion beim Anfahren oder Beschleunigen und nutzt Daten anderer Sensoren (Lenkradeinschlag, Beschleunigung, Fahrzeugdrehung), um aktiv dem Schleudern entgegenzuwirken und die gewünschte Flugbahn beizubehalten.
Wie wir sehen, hat die Funktion dieser unscheinbaren Komponenten Auswirkungen auf die Fahrsicherheit. Es gibt zwei grundlegende Varianten von ABS-Sensoren: aktive Sensoren und induktive Sensoren. Sie unterscheiden sich sowohl in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise als auch in ihren Diagnosemethoden. Aus diesem Grund ist es nützlich, zunächst den Sensortyp identifizieren zu können.
Induktive (Reluktanz- oder passive) Sensoren waren die ersten, die aufkamen. Diese Komponente hat eine einfache Struktur – sie besteht aus einem Magneten, der den Kern des Sensors bildet, und einer Spule. Der Sensor und ein rotierendes Zahnrad (Impulsring) bilden einen magnetischen Kreis. Die Drehbewegung des Impulsrings bewirkt eine Änderung des Magnetfelds in der Spule. Das sich ändernde Magnetfeld induziert in der Spule eine Wechselspannung, die einer Sinuswelle nahe kommt und das Ausgangssignal des Sensors darstellt.
Der Vorteil von induktiven Sensoren ist, dass sie einfach aufgebaut sind und keine Stromversorgung benötigen. Der Nachteil ist, dass die Ausgangsspannung von der Radgeschwindigkeit abhängt, so dass sie bei niedrigeren Geschwindigkeiten weniger genau sind. Da das ABS-Steuergerät auf eine Spannung oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts reagiert, hat das System eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit, unterhalb derer es keine Radbewegung erkennen kann. Diese Sensoren sind in der Regel größer und schwerer als aktive Sensoren. Sie arbeiten mit einem Impulsring, der z.B. mit einer Radnabe oder einer Halbwelle verbunden ist. Der Ring kann auch Teil einer Bremsscheibe sein.
Aktive Sensoren (auch als Hall-Sensoren bezeichnet) sind elektronische Schaltungen, die mit einem Magnetfeldsensor (der ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor sein kann) integriert sind. Die Sensoren selbst sind nicht für die Verwendung mit einem Controller geeignet, daher werden sie mit einer integrierten elektronischen Schaltung kombiniert (normalerweise eine kleine integrierte Schaltung im Sensorgehäuse). Wenn der Sensor mit einem Stahlimpulsring arbeiten soll, wird ein Magnet, der ein Magnetfeld erzeugt, neben dem Hall-Effekt-Sensor angebracht. Magnetoresistive (magnetoresistive) Sensoren hingegen arbeiten mit einem mehrpoligen Magnetring zusammen. Der Hauptvorteil von Hallsensoren und magnetoresistiven Sensoren besteht darin, dass sie keine Mindestraddrehzahl benötigen, um zu funktionieren. Sie messen das Signal praktisch vom Start des Fahrzeugs an. Das liegt daran, dass das ABS-Sensorsystem ein rechteckiges Signal mit festen Pegeln in Abhängigkeit von der Erkennung des Magnetfelds erzeugt.
Der aktive Sensor selbst erzeugt kein Signal – er benötigt Strom von der Steuerung. Die Methode der Informationsübermittlung ist von industriellen Lösungen bekannt – der Geschwindigkeitssensor erzeugt ein Stromsignal. Dies ist eine bequeme Lösung – ein Paar Drähte reicht aus, um den Sensor mit Strom zu versorgen und Daten zu empfangen. Ein typischer Sensor zieht im inaktiven Zustand einen Grundstrom (etwa 7 mA), der sich verdoppelt (14 mA), wenn der Sensorausgang aktiv ist. Der Stromausgang erhöht die Störfestigkeit und erleichtert auch die Diagnose auf der Seite des Steuergeräts. Ein fehlerhafter ABS-Sensor kann vom Steuergerät erkannt werden, wenn der aufgenommene Strom nicht korrekt ist. Dies ist auch der Fall, wenn der Stromkreis des Sensors unterbrochen ist.
Der Kunde kommt in der Regel in die Werkstatt, nachdem die ABS- oder ESP-Kontrollleuchte auf dem Armaturenbrett aufgeleuchtet ist. Aber ein Ausfall der ABS-Sensoren macht sich nicht nur durch das Aufleuchten der ABS-Warnleuchte bemerkbar, sondern auch durch das Blockieren der Räder bei starkem Bremsen. ABS-Sensoren gehören zu den Komponenten, die aufgrund ihrer Lage sehr anfällig für Schäden sind. Die Nähe zur Straße erhöht das Risiko von Schmutz, Feuchtigkeit oder mechanischen Schäden sowohl am Sensor selbst als auch am dazugehörigen Impulsrad.
Zunächst sollten die Sicherungen, die für den Betrieb des Systems verantwortlich sind, überprüft werden. Dieser einfache Schritt vermeidet viele Missverständnisse. Es lohnt sich, den Zustand der Bremsanlage – Bremsscheiben und Bremsbeläge – zu beurteilen. Am besten testen Sie die Funktion der Bremsen auf einem Rollenprüfstand. Führen Sie dann einen Scan mit einem Diagnosetester durch, um nach ABS-Fehlern zu suchen. Es ist eine gute Idee, die Untersuchung des ABS-Systems mit einer Sichtprüfung der mechanischen Komponenten zu beginnen. Achten Sie insbesondere auf die Sensorverkabelung, deren Beschädigung ein häufiges Problem darstellt. Eine Fehlfunktion des ABS-Sensors kann z.B. durch übermäßiges Spiel im Radlager verursacht werden. Wenn sich der Impulsring zu weit vom Sensor entfernt, führt dies zu einem falschen Signal.
Welche Methode Sie anwenden müssen, hängt von der Art des Sensors ab. Wenn wir nicht wissen, mit welchem Sensor wir es zu tun haben, können wir seine Versorgungsspannung messen. Dazu trennen wir den Sensor vom Controller und messen die Spannung an der Steckerseite des Controllers. Wenn der Sensor nicht mit Strom versorgt wird, haben wir es mit einem induktiven Sensor zu tun (denken Sie natürlich daran, dass die Ursache auch ein unterbrochener Stromkreis oder ein beschädigter Controller sein kann). Zunächst müssen wir natürlich die Frage beantworten, wo sich der ABS-Sensor befindet, genauer gesagt, wo der Sensorstecker zu finden ist. Je nach Fahrzeug werden längere oder kürzere Anschlusskabel verwendet, und manchmal haben Sensoren einen Stecker im Gehäuse (z.B. Golf V-ABS-Sensor). Wenn Sie den QST-5 Sensortester verwenden, müssen Sie den Sensortyp vor der Messung nicht bestimmen, das macht der Tester für Sie. Es genügt, den Sensor selbst nach dem Abziehen des Steckers an den Tester anzuschließen (die Art des Anschlusses ist beliebig).
Wir können den induktiven Sensor überprüfen, indem wir seinen Widerstand mit einem Multimeter messen. Das Ergebnis sollte bei einer Reihe von Sensoren ähnlich sein. Theoretisch können wir die Induktivität messen (der Sensor ist eine Spule), aber nicht jedes Universalgerät bietet diese Messung an, und der Wert selbst kann groß sein (in der Größenordnung von 1 H oder mehr). Wenn wir ein QST-5 haben, können wir es besser machen – wir kennen nicht nur den Widerstand und die Induktivität der Sensorspule, sondern können gleichzeitig die Parameter des Ausgangssignals ablesen. Wenn wir das Rad während des Tests drehen, können wir den Strom und die maximale Spannungsamplitude und Frequenz ablesen. Auf diese Weise können wir vergleichen, ob sich die Sensoren ähnlich verhalten.
Benutzer des Oszilloskops haben außerdem die Möglichkeit, die Gleichmäßigkeit der erzeugten Impulse visuell zu überprüfen. Mit Hilfe des Oszilloskops können wir zum Beispiel sehen, wie ein beschädigter Zahn des Rades, das mit dem Sensor zusammenarbeitet, das Signal stört.
Im Falle eines aktiven Sensors können wir ohne zusätzliche Hilfsmittel wenig tun. Wir können allenfalls die Versorgungsspannung überprüfen – siehe oben. Wir werden solche Sensoren nicht mit einem Multimeter überprüfen – erstens werden wir so nicht herausfinden, ob der Sensor überhaupt funktioniert, und wenn das Messgerät die Messung bei einer höheren Spannung durchführt, könnten wir den Sensor sogar beschädigen. Wir können den aktiven Sensor mit dem QST-5 Gerät überprüfen. Wir können nicht nur das Sensorsignal beobachten, sondern auch die Impulse pro voller Umdrehung zählen. Dazu genügt es, die Position des Rades zu markieren und es im Laufe des Tests um genau eine volle Umdrehung zu drehen. Die Anzahl der Impulse wird auf dem Bildschirm des Geräts abgelesen.
Wenn wir den Sensor mit einem Oszilloskop diagnostizieren, können wir mit den meisten Daten rechnen. Es ist wichtig, daran zu denken, dass die Messung des ABS-Sensors kein Signal mit hoher Amplitude liefern wird. Wir schließen das Oszilloskop zwischen einem der Sensorausgänge und der Masse des Steuergeräts an. Auf diese Weise messen wir die Spannung über dem internen Widerstand im Steuergerät. Auf diese Weise können wir indirekt das Signal messen, das ein Stromsignal ist. Bei aktiven Sensoren ist der Zustand des Magnetrings besonders wichtig. Der Ring befindet sich normalerweise an der Seite des Radlagers. Denken Sie daran, dass eine Sichtprüfung auf Schäden wenig bringt. Wir können eine Testkarte für Magnetringe verwenden, aber der sicherste Weg ist, die Anzahl und Regelmäßigkeit der Impulse mit einem Oszilloskop zu überprüfen. Nur so können Sie überprüfen, ob die Magnetfeldstärke für den entsprechenden Sensor geeignet ist. Denken Sie daran, dass der Ring magnetisch beschädigt werden kann, z.B. durch die Aufbewahrung in der Nähe eines starken Magneten.
Es lohnt sich, sich ein Grundwissen über ABS-Sensoren anzueignen, denn das hat spürbare Auswirkungen auf die Arbeit in der Werkstatt. Oft sind diese Komponenten nicht billig, insbesondere wenn sie in die Radnabe integriert sind. Bessere Kenntnisse auf diesem Gebiet bedeuten genauere Diagnosen und weniger unnötig ausgetauschte Komponenten. Denken Sie daran, dass ABS- und ESP-Systeme einen erheblichen Einfluss auf die Fahrsicherheit haben. Der Austausch des ABS-Sensors und anderer Systemkomponenten sollte in Übereinstimmung mit dem Servicehandbuch des Herstellers durchgeführt werden.
Autor: Produktingenieur Piotr Libuszowski
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