Sensores de velocidade e anéis de sensor: tudo o que precisa de saber

Habituámo-nos a que os sensores de velocidade se localizassem à volta do rolamento da roda, mas isto estava longe de ser sempre o caso. Antes do aparecimento do ABS, a velocidade era frequentemente medida directamente da caixa de velocidades ou do diferencial. Mais tarde, os sensores deslocavam-se para os rolamentos das rodas através dos eixos de transmissão. Ao longo dos anos apareceram inúmeras variantes. Por conseguinte, vamos cobrir estas variantes e as suas propriedades uma a uma.

Diferentes tipos de anéis de sensor

Para o sensor de velocidade para medir a rotação, o sistema ABS utiliza anéis de sensor. Estes anéis têm dentes metálicos ou pólos magnéticos alternados para gerar um sinal.

No entanto, como o anel dentado tinha alguns inconvenientes (peso, interferência de sujidade e danos) e como se desejava mais precisão e funcionalidade ao longo do tempo graças a um maior desenvolvimento, foi feito um interruptor para um anel magnético no próprio rolamento da roda. O anel está tão bem escondido no desenho que hoje em dia nem se consegue distinguir de um rolamento de roda que tenha funcionalidade de ABS.

Além disso, porque o magnetismo tinha agora passado do sensor para o anel do sensor, isto oferecia oportunidades para um maior desenvolvimento do sensor de velocidade.

A contaminação ou danos nos anéis dos sensores pode causar o desvio do sinal, levando a estranhos disfuncionamentos. Por conseguinte, recomendamos vivamente que se verifiquem os anéis dos sensores primeiro sempre que ocorra uma avaria!

Sensores passivos (DF6)

Até 2003, os veículos estavam principalmente equipados com sensores de rodas passivas, também chamados sensores DF6. Este tipo de sensor funciona na realidade sempre com anéis de sensores metálicos dentados. O próprio sensor tem um íman permanente rodeado por uma bobina.

Enquanto a roda rodar, os dentes do anel criam um campo magnético variável, que gera uma tensão sempre variável na bobina: um sinal analógico de onda seno de tensão é enviado para o ABS ECU. Quanto maior for a velocidade de rotação, maior é a amplitude do sinal. A velocidades muito baixas, contudo, a amplitude é tão pequena que o ABS-ECU não detecta um sinal. Assim, suponha-se que o sinal só é suficientemente forte a partir de cerca de 30 km/h.

Tanto o sensor passivo quanto o anel de sensor dentado são bastante fáceis de serem testados por você mesmo. Muitos equipamentos de diagnóstico podem mostrar dados ao vivo da velocidade da roda. Se você não tiver tal equipamento de diagnóstico, um escopo também pode ajudar: verifique o sinal do sensor conectando o fio de sinal do sensor ao escopo. Agora gire a roda: deve aparecer um sinal de onda (geralmente 0,5V - 1,0V). Preste muita atenção aos desvios no sinal, causados por danos a um ou mais dentes. Se você quiser apenas verificar o sensor, mova rapidamente uma chave de fenda de metal ao longo do sensor várias vezes. Embora a forma do sinal não lhe diga muito, você pode verificar se o sensor está respondendo de todo este modo.

Sensores ativos (DF10)

Desde 2003, muitos fabricantes de automóveis têm mudado para sensores ativos de rodas. Entre os que sabem, a primeira versão deste é conhecida como sensor DF10. Este tipo de sensor tem uma precisão muito maior e não depende mais da velocidade: cada pulso tem uma amplitude igual, tornando mensurável qualquer velocidade (ou seja, até mesmo a imobilização). Tal sinal também é chamado de sinal de bloqueio.

Embora os sensores DF10 já tenham muitas vantagens sobre o antigo padrão DF-6, no início estes sensores ainda usavam anéis de dente. Portanto, estes sensores ainda tinham um ímã interno para gerar seu próprio campo magnético. A partir de 2006, surgiram cada vez mais sistemas que já utilizavam um anel magnético. Estes sensores, portanto, não precisam mais de um ímã interno.

O sensor DF10 precisa de voltagem para funcionar, razão pela qual são chamados de sensores ativos. O sensor, portanto, tem dois fios: o primeiro para alimentação (muitas vezes 12V, mas 5V também ocorre ocasionalmente) e o segundo para terra. A saída de sinal para o ABS ECU passa por um destes fios: isto varia de carro para carro. Dentro do sensor encontra-se um semicondutor, também chamado de Elemento Resistivo Magneto (MRE), que pode funcionar tanto como condutor quanto como isolante. Ao girar o anel do sensor, o semicondutor ligará e desligará a saída alternadamente. Isto gera uma onda quadrada digital que é enviada para o ABS ECU. Com um escopo, é possível estudar este sinal.

Valores úteis para o diagnóstico:

Como mostrado no diagrama abaixo, o sinal de bloco tem um valor fixo de 7 mA, 14 mA ou 28 mA. Uma adição bem-vinda à funcionalidade existente, era tornar visível a inversão de marcha. Portanto, a DF10-RotDir foi criada. Além do sinal de bloco padrão, este sensor é capaz de enviar um sinal extra assim que a inversão de marcha é acionada.

Mais inteligência (DF11i)

Com o uso frequente de CAN e outros sistemas de comunicação em outros locais do automóvel, percebeu-se que um sinal de um sensor de velocidade poderia fornecer muito mais informações do que apenas a velocidade de rotação. Além da direção de rotação, para a qual a DF10-RotDir já tinha uma boa solução, uma verificação adicional do campo magnético disponível poderia ser incorporada ao sinal, por exemplo.

Para tornar isto possível, o sensor de velocidade tinha que ser capaz de gerar sinais diferentes para situações diferentes. Por isso optou-se pelo PWM: Pulse Width Modulation (Modulação da largura do pulso). O princípio deste protocolo é realmente muito simples: é determinado um comprimento padrão para o pulso (no caso da DF11i, normalmente é 45 μs) e ao estender este pulso por um fator de 2, 4, 8 ou 16, o ABS-ECU recebe mais informações do que apenas o momento do pulso em si. Talvez este diagrama torne o princípio apenas um pouco mais claro:

Além disso, os sensores DF11i têm outra função inteligente 'programada em': a diferença entre a velocidade zero e um sensor que não funciona. Se o veículo estiver parado, um DF11i ainda enviará periodicamente um pulso para a ABS ECU para que ela saiba que o sensor ainda está operacional. Isto normalmente acontece a cada 737 ms com um pulso estendido por um fator de 32.

LFatos engraçados:

Não temos idéia se você notou, mas não é estranho que todos estes tipos comecem com as letras 'DF'? Isso porque as mentes brilhantes da Bosch GmbH estão no coração desta moderna tecnologia de sensores: "DF" significa "Drehzahlfühler", que é alemão para conta-rotações.

Mesmo do DF11i, outra versão foi feita com um ímã interno, para que (como algumas versões do DF10) possa funcionar com o anel dentado antiquado. Este tipo é chamado DF11iM. Abaixo está uma vista explodida de tal sensor, sendo 'M' o ímã:

O novo padrão (VDA)

Desenvolvimentos como o 'PSI5' para o sistema de airbag, entre outros, também permitiram que o sensor de velocidade desse o próximo passo. Um sensor VDA se afasta definitivamente de dar 1 pulso. Em vez disso, este sensor gera uma mensagem de 9 bits após o pulso, cuja amplitude de pulso é, por acaso, 2x a dos bits. Isto não só permite o envio de informações muito específicas, mas também torna o sensor programável. O protocolo utilizado para isto é chamado de "protocolo AK". Alguns sensores da Infineon são conhecidos por funcionarem de acordo com o protocolo AK 4.0 lançado pela Daimler AG em fevereiro de 2008, mas variantes mais novas já estão sendo usadas nesse meio tempo.

Você deve estar curioso sobre a função destes 9 bits, mas aqui só podemos responder parcialmente. Isto porque a maioria dos bits são livremente programáveis, o que significa que a função pode variar por marca e modelo de carro.

Ao substituir, use sempre sensores originais das rodas!

A RACTRONICOS recomenda sempre escolher o OEM ao substituir os sensores das rodas. Estes sensores também devem ser selecionados pelo número do chassi ou número de registro, pois há muitos tipos diferentes disponíveis que se parecem todos do mesmo modo no exterior. Montar um sensor de roda defeituoso pode desviar o mecânico, pois o sensor está funcionando em princípio, mas o sinal difere do que a ECU espera receber. A ECU normalmente começará a dar códigos de erro relacionados à "impendância" do sensor da roda.

Contaminação, dano e folga nos rolamentos das rodas

Para reclamações de sensores de rodas, sempre verifique os rolamentos das rodas quanto a contaminação, danos e folga. O sinal que o anel magnético ou dentado deve gerar tem pouca tolerância e, portanto, um pequeno desvio pode causar um mau funcionamento imediato.

Medindo os sensores das rodas você mesmo

Todos esses tipos de sensores de roda ainda são, felizmente, testáveis com um escopo próprio. Com uma alavanca em uma das rodas e com a ignição ligada (importante!), você pode avaliar com relativa facilidade se os sensores e os anéis sensores ainda estão a funcionar corretamente. Naturalmente, o uso de uma chave de fenda metálica (= anel dentado) ou magnética (= anel de imã) também pode ajudar. Entretanto, uma boa avaliação do sinal dado é muito importante. Portanto, sempre use um sinal de amostra para fazer uma boa comparação. Para esclarecer melhor as diferenças entre estes sinais, temos um breve resumo para você:

DF6

Um sinal senoidal, geralmente entre 0,5V e 1,0V. A amplitude aumenta à medida que a roda gira mais rápido.

DF10

Um sinal de bloco com amplitude fixa de 7 mA, 14 mA ou 28 mA. A freqüência dos sinais de bloco aumenta à medida que a roda gira mais rapidamente. Os tipos com função RotDir geram um sinal de bloco de dois estágios ao girar para trás.

DF11i

Um sinal PWM com um comprimento de sinal de 45 μs. Na rotação para frente, este sinal é estendido por um fator de 4, portanto, o 'bloco de sinal' deve ter o comprimento de 180 μs. Na rotação para trás, o bloco de sinal é estendido por um fator de 8, portanto, 360 μs de comprimento. Se a roda estiver parada, o sensor gera um bloco de sinal 1440 μs de comprimento (32x o comprimento do sinal) a cada 737 ms. Portanto, um sinal é sempre mensurável.

VDA

Um sensor VDA gera um pulso de velocidade quando a roda gira, seguido por um sinal de 9 bits. Fatores como a direção de rotação estão incluídos neste sinal. Se a roda não estiver girando, este sinal ainda será enviado, mas sem o pulso de velocidade. Assim, um sinal é sempre mensurável.

CUIDADO: Há casos em que há uma diferença entre o tipo de sensor usado nas rodas dianteiras e nas rodas traseiras. Portanto, cuidado para não trocá-los!