Как выбрать датчик поворота руля

Среди массы комплектующих автомобиля можно выделить группу деталей с достаточно сложным функционалом, который не до конца понят многими автолюбителями. К этой группе часто относят датчик угла поворота, а также датчик положения руля. Датчик угла поворота руля - это устройство, которое измеряет угол поворота рулевого колеса и передает эту информацию в систему управления автомобилем для определения направления движения и управления стабилизацией транспортного средства. Хоть об их назначении несложно догадаться по одному лишь названию, в действительности они взаимодействуют с целым рядом автомобильных систем, отвечающих за безопасное и комфортное вождение. В данном материале Avto.pro разберется с устройством датчиков положения руля, их классификацией, неисправностями и методиками выбора. Материал будет особенно полезен владельцам новых иномарок с продвинутым оснащением.

Классификация датчиков поворота руля

Датчик поворота, иногда датчик рулевого колеса, SAS – это основные наименования устройств, ответственных за определение относительного и абсолютного угла поворотов руля, а также его направления и угловой скорости. Полное название на английском: Steering Angle Sensor (обычно сокращается до SAS). Устройство работает в тандеме с автомобильной электроникой и в случае его неисправности перестанут нормально работать такие системы: усилитель, адаптивное освещение, адаптивный круиз-контроль, активная подвеска (подруливание), активное рулевое управления, курсовая устойчивость, помощь движению по полосе. Сам датчик может быть:

• Потенциометрическим;
• Оптическим;
• Магниторезистивным.

Устройства обычно делят на две большие группы: контактные и сенсорные (бесконтактные). Контактным является потенциометрический датчик, который, как можно понять из его названия, представляет собой потенциометр (по факту сразу пару потенциометров), учитывающих направление и угол поворота руля. Оптический датчик относят к разряду сенсорных, а вот магниторезистивный часто выделяют в особую категорию устройств. Давайте подробнее рассмотрит конструкцию этих датчиков.

Как устроены потенциометрический датчик

Контактный потенциометрический датчик состоит из пары потенциометров, смещенных друг относительно друга на 90°. Устройство фиксируется на рулевой колонке. Благодаря разнесению потенциометров датчик может определять не только относительный, но и абсолютный угол поворота. По мере вращения рулевого колесо изменяется сопротивление датчика, а вместе с ним и параметры сигнала. Блок управления принимает сигналы, расшифровывает их и «понимают», как было повернуто рулевое колесо. У потенциометрических датчиков есть несколько недостатков:

• Они оснащены подвижными (скользящими) контактами, склонными к окислению и истиранию;
• Подвижные контакты могут отсоединяться под действием вибраций или ускорения.

Такие устройство сложно назвать надежными и ведущие автоконцерны отказываются от их использования в системах, требующих оценки и направления поворота рулевого колеса. К слову, схожие по своему устройству датчики также используются для определения угла открытия дроссельной заслонки, а также уровня топлива в топливном баке. Кроме того, потенциометрические датчики используются в модулях педали газа. Недостатки данных устройств отчасти компенсируются тем, что во многих случаях их работоспособность удается восстановить при помощи чистки.

Как устроены оптические датчики

В силу серьезных недостатков потенциометрических устройств автомобильные концерны начинают отказываться от их использования, а в качестве замены выбирают оптические датчики. Подобные устройства отлично показывают себя в тех случаях, когда необходимо оценить скорость вращения какого-либо объекта. Оптические датчики поворота руля состоят из:

• Кодирующего диска;
• Сегментных колес (внутреннего и внешнего);
• Светодиодов;
• Фоторезисторов.

Датчик закреплен на валу рулевой рейки. Суть его работы заключена в следующем: при проворачивании рулевого колеса свет от работающих светодиодов улавливается фоторезистором через сегмент диска с отверстием, а в самом датчике генерируется напряжение; получив импульсы определенной частоты и напряжения, электроника «понимает» на какой угол провернут руль и каково направления вращения. Благодаря особой конструкции внутреннего сегментного кольца датчик может определить угол поворота, а вот внешнее кольцо позволяет определять направления поворота. Светодиоды расположены прямо между кольцами, на наружной стороне которых расположены фоторезисторы.

По мнению специалистов, оптические датчики демонстрируют более высокую точность измерений, чем большинство электрических измерителей. Кроме того, они весьма надежны. Однако у автоконцернов появился веский повод отказаться и от них. Дело в том, что оптические датчики восприимчивы к перегревам и загрязнению. Автотранспорт эксплуатируется именно в таких условиях, так что даже если устройство не перегревается, то со временем между кольцами и на фоторезисторах скапливается пыль.

Как устроены магниторезистивные датчики

Наиболее надежными и универсальными сегодня принято считать магниторезистивные датчики угла поворота. Они не только определяют относительный и абсолютный угол, но и вычисляют угловую скорость рулевого колеса, которую должны учитывать некоторые автомобильные системы. Устройства состоит из:

• Пары измерительных шестерней (зубчатых колец) с неодинаковым числом зубцов;
• Электронной платы с магниторезисторами;
• Пары подвижных магнитов с постоянным магнитным полем.

Принцип работы датчика заключается в том, что в зависимости от изменения положения рулевой колонки меняется и положение магнитов. Это положение фиксируется магниторезисторами, которые генерируют сигналы, передающиеся электронному блоку управления. Блок расшифровывает сигналы и получают информацию как о величине угла поворота руля, так и о его скорости и направлении. Магниторезистивные датчики разделе на 2 подтипа: GMR и AMP. Первые работают на эффекте гигантского магнетосопротивления, а вторые используют анизотропный магниторезистивный элемент.

Как отмечают инженеры, наиболее практичными являются GMR-датчики. Они могут работать с магнитами малой мощности, причем незначительное увеличение воздушного зазора не сказывается на их работоспособности. Как результат, такие датчики можно изготавливать по упрощенной схеме и с использованием меньшего объема материалов. Отличить AMP- и GMR-датчики можно даже по габаритам – вторые значительно меньше, так как используют зубчатые кольца небольшого диаметра. При этом в силу специфической ценовой политики большинства производителей и автоконцернов устройства обоих подтипов могут продаваться по примерно одинаковой цене.

Подробнее о неисправностях

Датчик поворота рулевого колеса является электромеханическим устройством, так что он страдает от тех же «болезней», что и большинство автомобильных датчиков. Среди них: нарушение работоспособности вследствие загрязнения, невысокая устойчивость к нагреву, склонность к коррозии при нарушении целостности пыльника или другого защитного элемента. В случае нарушения целостности контактов или обрыва проводки устройство полностью выходит из строя. Судить о наличии неисправностей можно по косвенным признакам:

1. Загоранию индикатора на панели приборов: если светит желтый, то датчик работает неправильно, а если красный – устройство неработоспособно;
2. Запоздалый отклик колес на манипуляции с рулевым колесом;
3. Тугое или слишком свободное вращения руля, провалы, рывки автомобиля из одной стороны в другую;
4. Наличие кодов ошибок датчика, как-то

Практика успела показать, что поломка датчик может произойти очень быстро и автолюбитель никак не сможет к ней подготовиться. Итогом этого станет снижение работоспособности целого ряда вспомогательных систем, как-то ассистента сохранения полосы. То же самое наблюдается при отключении аккумулятора, нарушении геометрии зубчатых колес (если датчик магниторезистивный) и во многих других случаях. Наиболее простые, но вместе с тем и не слишком распространенные в наше время потенциометрические устройство иногда удается восстановить. Обслуживание оптических датчиков также дает результат, но далеко не во всех случаях.

Как выбрать новый датчик поворота и провести калибровку

Рекомендуем выбирать в качестве замены тот же датчик, что уже установлен в вашем автомобиле. Переход с устройств одного типа на другой возможен, но автолюбители нужно будет проконсультироваться со специалистом. В некоторых случаях датчики двух разных моделей одинакового типа оказываются взаимозаменяемыми. Например, существуют пары AMP и GMR-устройств, полностью совместимых друг с другом как механически, так и электрически. Такие датчики зачастую удается найти лишь благодаря продвинутым и регулярно обновляющимся кросс-базам электронных магазинов и маркетплейсов. Подбирать устройство можно по:

• Основным параметрам автомобиля: марке, модели, году выпуска, комплектации, параметрам двигателя;
• Каталожному номеру датчика.

Так как потенциальный покупатель обычно не знает каталожных номеров запчастей, ему стоит сразу начинать поиск по параметрам своего транспортного средства. Найдя совместимые с вашим автомобилем датчики, изучите их характеристики. Если характеристики не указаны, то попытайтесь найти их на сторонних сайтах. Отдавайте предпочтение устройствам с большим диапазоном масштабирования. Немаловажный момент: покупайте датчики от проверенных производителей. В идеале стоит брать оригинальную запчасть, однако продукция фирм, являющихся поставщиками на конвейеры автоконцернов, тоже подойдет. Хорошими примерами таких фирм являются немецкие Bosch и TRW. Более доступные по цене аналоги предлагают:

• Meat & Doria (Италия);
• Metzger (Германия);
• Koyo (Япония);
• ERA (Италия).

Оригинал может обойтись дороже аналога в несколько раз, однако если вы хотите избавиться от проблем с датчиком на долгое время, то стоит потратиться. Чем новее автомобиль, тем дороже будет покупка. Не рекомендуем брать б.у. устройства, так как их остаточный эксплуатационный ресурс может оказаться малым и в перспективе ближайшего года вам придется повторно менять датчик и проводить адаптацию (калибровку). Процедура калибровки зависит от типа устройства и модели автомобиля. В отдельных случаях водителю может потребоваться помощь специалиста. Есть несколько основных вариантов:

• Калибровка по ходу езды. Производится главным образом на автомобилях с современными магниторезистивными устройствами. Достаточно проехать на крейсерской скорости от нескольких секунд до минуты;
• Самокалибровка. Может быть произведена на некоторых моделях авто при помощи проворачивания руля до крайних положений с дальнейшим поворотом ключа;
• Калибровка при помощи диагностического сканера. Производители рекомендуют осуществлять калибровку на ровной поверхности, т.е. не поднимая автомобиль.

Как уже было указано выше, методики адаптации (калибровки) будут зависеть от модели автомобиля и установленного на нем датчика поворота. В случае необходимости применения специального диагностического оборудования автолюбители стоит обратить к официальному дилеру. Учитывайте, что новый датчик строго необходимо откалибровать, иначе ESP, поворачиваемые фары, активное управление и многие другие системы не будут нормально работать. Повторная калибровка также требуется в тех случаях, когда на автомобиле был заменен ЭБУ или блок ABS.

Вывод

Датчик угла поворота рулевого колеса – приятная опция многих современных автомобилях. Без этого устройства работоспособность множества полезных систем автомобиля окажется под вопросом. Современные оптические и магниторезистивные датчики имеют большой эксплуатационный ресурс, однако действие вибрации, высоких температур и, разумеется, времени не щадит и их. В отдельных случаях новый датчик может стоить до 1000$. В отключении устройства нет особого смысла, так что автолюбителям с ограниченным бюджетом стоит присмотреться к аналогам от азиатских производителей.