Le système de freinage antiblocage (ABS) surveille les paramètres de mouvement du véhicule en fonction des lectures de capteurs installés sur une ou plusieurs roues.Découvrez ce qu'est un capteur ABS et pourquoi il est nécessaire, de quels types il s'agit, comment il fonctionne et sur quels principes son travail est basé - découvrez-le dans l'article.
Qu'est-ce qu'un capteur ABS
Le capteur ABS (également capteur de vitesse automobile, DSA) est un capteur sans contact de la vitesse de rotation (ou vitesse) de la roue des véhicules équipés de divers systèmes électroniques de sécurité active et de systèmes de commande auxiliaires.Les capteurs de vitesse sont les principaux éléments de mesure qui assurent le fonctionnement du système de freinage antiblocage (ABS), du système de contrôle de stabilité (ESC) et de l'antipatinage.En outre, les lectures des capteurs sont utilisées dans certains systèmes de commande de transmission automatique, les mesures de la pression des pneus, l'éclairage adaptatif et autres.
Toutes les voitures modernes et de nombreux autres véhicules à roues sont équipés de capteurs de vitesse.Sur les voitures particulières, des capteurs sont installés sur chaque roue, sur les véhicules utilitaires et les camions, les capteurs peuvent être installés aussi bien sur toutes les roues que dans les différentiels des essieux moteurs (un par essieu).Ainsi, les systèmes de freinage antiblocage peuvent surveiller l'état de toutes les roues ou des roues des essieux moteurs et, sur la base de ces informations, apporter des modifications au fonctionnement du système de freinage.
Types de capteurs ABS
Tous les DSA existants sont divisés en deux grands groupes :
• Passif – inductif ;
• Actif — magnétorésistif et basé sur des capteurs Hall.
Les capteurs passifs ne nécessitent pas d'alimentation externe et ont la conception la plus simple, mais ils ont une faible précision et un certain nombre d'inconvénients, ils sont donc peu utiles aujourd'hui.Les capteurs ABS actifs ont besoin d'énergie pour fonctionner, sont de conception un peu plus complexe et plus chers, mais fournissent les lectures les plus précises et sont fiables en fonctionnement.Par conséquent, des capteurs actifs sont aujourd'hui installés sur la plupart des voitures.
Les DSA de tous types ont deux versions :
• Droit (fin);
•Coin.
Les capteurs directs ont la forme d'un cylindre ou d'une tige, à une extrémité duquel est installé un élément de détection, à l'autre - un connecteur ou un fil avec un connecteur.Les capteurs d'angle sont équipés d'un connecteur angulaire ou d'un fil avec un connecteur, et ils disposent également d'un support en plastique ou en métal avec un trou de boulon.
Conception et fonctionnement des capteurs inductifs ABS
Il s'agit du capteur de vitesse le plus simple en termes de conception et de fonctionnement.Il est basé sur un inducteur enroulé avec un mince fil de cuivre, à l'intérieur duquel se trouvent un aimant permanent assez puissant et un noyau magnétique en fer.L'extrémité de la bobine à noyau magnétique est située à l'opposé de la roue dentée métallique (rotor d'impulsion), montée rigidement sur le moyeu de la roue.Les dents du rotor ont un profil rectangulaire, la distance entre les dents est égale ou légèrement supérieure à leur largeur.
Le fonctionnement de ce capteur repose sur le phénomène d’induction électromagnétique.Au repos, il n'y a pas de courant dans la bobine du capteur, car elle est entourée d'un champ magnétique constant - il n'y a aucun signal à la sortie du capteur.Pendant que la voiture roule, les dents du rotor à impulsions passent à proximité du noyau magnétique du capteur, ce qui entraîne une modification du champ magnétique traversant la bobine.En conséquence, le champ magnétique devient alternatif, ce qui, selon la loi de l'induction électromagnétique, génère un courant alternatif dans la bobine.Ce courant varie selon la loi du sinus et la fréquence du changement de courant dépend de la vitesse de rotation du rotor, c'est-à-dire de la vitesse de la voiture.
Les capteurs de vitesse inductifs présentent des inconvénients importants : ils ne commencent à fonctionner que lorsqu'une certaine vitesse est dépassée et forment un signal faible.Cela rend impossible le fonctionnement de l'ABS et d'autres systèmes à basse vitesse et entraîne souvent des erreurs.Par conséquent, les DSA passifs de type inductif cèdent aujourd’hui la place à des DSA actifs plus avancés.
Conception et fonctionnement de capteurs de vitesse basés sur l'élément Hall
Les capteurs basés sur des éléments Hall sont les plus courants en raison de leur simplicité et de leur fiabilité.Ils sont basés sur l'effet Hall - l'apparition d'une différence de potentiel transversale dans un conducteur plan placé dans un champ magnétique.Un tel conducteur est une plaque métallique carrée placée dans un microcircuit (circuit intégré Hall), qui contient également un circuit électronique d'évaluation qui génère un signal numérique.Cette puce est installée dans le capteur de vitesse.
Structurellement, le DSA avec un élément Hall est simple : il est basé sur un microcircuit, derrière lequel se trouve un aimant permanent, et une plaque métallique-noyau magnétique peut être située autour.Tout cela est placé dans un boîtier au dos duquel se trouve un connecteur électrique ou un conducteur avec un connecteur.Le capteur est situé en face du rotor d'impulsion, qui peut être réalisé soit sous la forme d'un engrenage métallique, soit d'un anneau à sections aimantées, le rotor d'impulsion est monté rigidement sur le moyeu de la roue.
Le principe de fonctionnement du capteur Hall est le suivant.Le circuit intégré Hall génère en permanence un signal numérique sous la forme d'impulsions carrées d'une fréquence particulière.Au repos, ce signal a une fréquence minimale ou est totalement absent.Au début du mouvement de la voiture, des sections magnétisées ou des dents du rotor passent devant le capteur, ce qui entraîne une modification du courant dans le capteur - cette modification est surveillée par le circuit d'évaluation qui génère le signal de sortie.La fréquence du signal d'impulsion dépend de la vitesse de rotation de la roue utilisée par le système de freinage antiblocage.
Les DSA de ce type sont dépourvus des inconvénients des capteurs inductifs, ils permettent de mesurer la vitesse de rotation des roues littéralement dès les premiers centimètres du mouvement de la voiture, sont précis et fiables en fonctionnement.
Conception et fonctionnement de capteurs de vitesse magnétorésistifs anisotropes
Les capteurs de vitesse magnétorésistifs sont basés sur l'effet magnétorésistif anisotrope, qui est une modification de la résistance électrique des matériaux ferromagnétiques lorsque leur orientation change par rapport à un champ magnétique constant.
L'élément sensible du capteur est un "gâteau de couches" de deux ou quatre fines plaques de permalloy (un alliage spécial fer-nickel), sur lesquelles sont appliqués des conducteurs métalliques, répartissant les lignes de champ magnétique d'une certaine manière.Les plaques et les conducteurs sont placés dans un circuit intégré, qui abrite également le circuit d'évaluation pour former le signal de sortie.Cette puce est installée dans un capteur situé en face du rotor d'impulsion - un anneau en plastique avec des sections magnétisées.L'anneau est monté rigidement sur le moyeu de roue.
Le fonctionnement des capteurs AMR se résume à ce qui suit.Au repos, la résistance des plaques ferromagnétiques du capteur reste inchangée, donc le signal de sortie généré par le circuit intégré ne change pas non plus ou est totalement absent.Pendant que la voiture roule, des sections magnétisées de l'anneau d'impulsion passent devant l'élément de détection du capteur, ce qui entraîne un certain changement dans la direction des lignes de champ magnétique.Cela provoque une modification de la résistance des plaques de permalloy, qui est surveillée par le circuit d'évaluation. En conséquence, un signal numérique pulsé est généré à la sortie du capteur, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de la voiture.
A noter que les capteurs magnétorésistifs permettent de suivre non seulement la vitesse de rotation des roues, mais aussi le sens de leur rotation et le moment d'arrêt.Ceci est possible grâce à la présence d'un rotor à impulsions avec des sections magnétisées : le capteur surveille non seulement le changement de direction du champ magnétique, mais également la séquence de passage des pôles magnétiques devant l'élément de détection.
Les DSA de ce type sont les plus fiables, ils offrent une grande précision dans la mesure de la vitesse de rotation des roues et du fonctionnement efficace des systèmes de sécurité active des véhicules.
Le principe général de fonctionnement des capteurs de vitesse dans le cadre de l'ABS et d'autres systèmes
Les systèmes de freinage antiblocage, quels que soient les capteurs qui y sont installés, ont le même principe de fonctionnement.L'unité de commande ABS surveille le signal provenant des capteurs de vitesse et le compare avec des indicateurs pré-calculés de vitesse et d'accélération du véhicule (ces indicateurs sont individuels pour chaque voiture).Si le signal du capteur et les paramètres enregistrés dans la centrale coïncident, le système est inactif.Si le signal d'un ou plusieurs capteurs s'écarte des paramètres de conception (c'est-à-dire que les roues sont bloquées), le système est alors inclus dans le système de freinage, évitant ainsi les conséquences négatives du blocage des roues.
Plus d'informations sur le fonctionnement des freins antiblocage et d'autres systèmes de sécurité active des voitures peuvent être trouvées dans d'autres articles du site.
Heure de publication : 24 août 2023