En las últimas décadas, los velocímetros mecánicos de los automóviles han sido sustituidos por sistemas electrónicos de medición de la velocidad, en los que los sensores de velocidad desempeñan un papel importante.Todo sobre los sensores de velocidad modernos, sus tipos, diseño y funcionamiento, así como su correcta elección y sustitución, lea este artículo.
¿Qué es un sensor de velocidad?
El sensor de velocidad (sensor de velocidad del vehículo, DSA) es un elemento sensible del sistema electrónico de medición de la velocidad del vehículo;Un sensor de contacto o sin contacto que mide la velocidad angular del eje en la caja de cambios o en la caja de cambios del eje motriz y transmite los resultados de la medición al controlador de velocidad o al velocímetro del vehículo.
Tenga en cuenta: el artículo analiza únicamente DSA para medir la velocidad de un automóvil.Sobre los sensores de velocidad de las ruedas que funcionan como parte de los sistemas de seguridad activa (ABS y otros), descritos en otros artículos de nuestro sitio web.
Los sensores de velocidad pueden formar parte de varios sistemas de un vehículo moderno:
● Velocímetro: para medir e indicar la velocidad actual de movimiento y la distancia recorrida (usando un odómetro);
● Inyección, encendido y otros sistemas del motor: para corregir los modos de funcionamiento de la unidad de potencia, dependiendo de la velocidad del automóvil y sus cambios (durante la aceleración y el frenado);
● sistemas activos de seguridad y alarma – para corregir la velocidad y la trayectoria del vehículo en varios modos, advirtiendo de situaciones potencialmente peligrosas, etc.;
● En algunos automóviles: dirección asistida y sistemas de confort.
El DSA, al igual que el tradicional accionamiento por cable del velocímetro, se monta en la caja de cambios, caja de transferencia o caja de cambios del eje motriz, siguiendo la velocidad angular del eje secundario o intermedio.La información recibida del sensor en forma de señales eléctricas se envía al controlador de velocidad o directamente al velocímetro.Las características de las señales generadas y los métodos de conexión/integración de sensores con la electrónica del vehículo dependen de su tipo, diseño y principio de funcionamiento.Esto debe describirse con más detalle.
Funcionalidad, tipos, diseño y principio de funcionamiento de los sensores de velocidad.
Los sensores de velocidad, independientemente del tipo y diseño, generan señales que pueden enviarse directamente al velocímetro o al controlador del motor y las unidades de control electrónico asociadas.En el primer caso, el sensor se utiliza únicamente para determinar visualmente la velocidad del vehículo.En el segundo caso, los datos son utilizados por la electrónica del automóvil para controlar el motor y otros sistemas, y la señal al velocímetro proviene del controlador.En los vehículos modernos se utiliza cada vez más el segundo método de conexión.
Medir la velocidad con DSA es bastante sencillo.El sensor genera una señal de pulso (generalmente de forma rectangular), en la que la frecuencia de repetición del pulso depende de la velocidad de rotación del eje y, en consecuencia, de la velocidad del automóvil.La mayoría de los sensores modernos producen de 2.000 a 25.000 impulsos por kilómetro, pero el estándar más utilizado es 6.000 impulsos por kilómetro (para sensores de contacto, 6 impulsos por revolución de su rotor).Así, la medición de la velocidad se reduce al cálculo por parte del controlador de la frecuencia de repetición de los impulsos provenientes del DSA por unidad de tiempo, y la traducción de este valor a km/h es comprensible para nosotros.
Los sensores de velocidad se dividen en dos grandes grupos:
● Accionado directamente por el eje o contacto;
● Sin contacto.
Instalación de un sensor de velocidad de contacto en la caja de cambios
El primer grupo incluye sensores a los que se transmite el par desde el eje de la caja de cambios, el eje o la caja de transferencia mediante un engranaje impulsor y un cable de acero flexible (o un eje rígido corto).El sensor proporciona un dispositivo que lee la rotación angular del eje y la convierte en impulsos eléctricos.Los sensores de este tipo se utilizan ampliamente, ya que pueden instalarse en lugar del accionamiento de un velocímetro mecánico (lo que permite actualizar vehículos viejos sin coste adicional) y son muy fiables.
Dial maestro del sensor de velocidad sin contacto
El segundo grupo incluye sensores que no tienen contacto directo con el eje giratorio.Para medir la velocidad de dichos sensores, se instala un dispositivo auxiliar en el eje: un disco maestro o rotor.Los dispositivos sin contacto son cada vez más populares y están instalados en muchos modelos actuales de automóviles nacionales.
Todos los sensores funcionan según diferentes principios físicos.En los dispositivos de contacto, los más utilizados son el efecto Hall y el efecto magnetorresistivo (MRE), así como los optoacopladores (pares optoelectrónicos).En el corazón de los sensores sin contacto, el efecto Hall es el más utilizado y, con mucha menos frecuencia, el MRE.El diseño y principio de funcionamiento de cada tipo de sensor se describe a continuación.
Sensores de contacto basados en el efecto Hall
Los sensores de este tipo se basan en el efecto Hall: si un conductor plano, por cuyos dos lados opuestos pasa una corriente continua, se coloca en un campo magnético, en sus otros lados opuestos surge una tensión eléctrica.En el corazón del DSA se encuentra un chip Hall, en el que ya están integrados una oblea (generalmente de aleación permanente) y un circuito amplificador.En los sensores, el microcircuito y el imán permanecen estacionarios y el cambio en el campo magnético se realiza debido a una "cortina" giratoria, un anillo con ranuras.El anillo está conectado a un cable impulsor o eje, del cual recibe rotación.La señal de salida del DSA se envía al velocímetro o controlador a través de un conector estándar, a través del cual se suministra energía al chip Hall.
Sensores sin contacto basados en el efecto Hall
El DSA sin contacto se basa en el mismo efecto, pero no tiene partes móviles; en cambio, en el eje de la unidad (caja de cambios, caja de cambios del eje) se encuentra un rotor o disco de pulso con secciones magnetizadas.Hay un pequeño espacio entre la parte sensible del sensor (con un chip Hall) y el rotor; cuando el rotor gira, se genera una señal de pulso en el microcircuito, que se envía al controlador a través de un conector estándar.
Esquema de funcionamiento de un sensor de velocidad sin contacto.
Sensores de contacto basados en el efecto magnetorresistivo.
Diseño de sensor de velocidad con elemento magnetorresistivo.
Este tipo de DSA se basa en el efecto magnetorresistivo, la propiedad de algunos materiales de cambiar su resistencia eléctrica cuando se colocan en un campo magnético.Estos sensores son similares a los sensores Hall, pero utilizan chips con un elemento magnetorresistivo integrado (MRE) basado en materiales semiconductores.La mayoría de las veces, estos sensores tienen un accionamiento directo, el cambio en el campo magnético se lleva a cabo girando el imán multipolar del anillo, la señal generada se suministra al controlador a través de un conector estándar (a través del cual se conecta la fuente de alimentación del microcircuito con Se proporciona MRE).
Sensores de contacto optoelectrónicos
Estos DSA son los más simples en diseño, pero son menos sensibles y más inerciales que los descritos anteriormente.El sensor se basa en un optoacoplador: un LED y un fototransistor, entre los cuales se encuentra un disco con ranuras conectadas al eje de transmisión.Cuando el disco gira, el flujo luminoso entre el LED y el fototransistor se interrumpe periódicamente, estas interrupciones se amplifican y se envían al controlador en forma de señal de pulso.
Diseño de sensor de velocidad optoelectrónico.
Cómo elegir y reemplazar el sensor de velocidad correcto
Un sensor de velocidad defectuoso en un vehículo moderno puede ser fuente de diversos problemas, desde la pérdida de datos sobre la velocidad de movimiento y la distancia recorrida (el velocímetro y el odómetro dejan de funcionar) hasta la avería de la unidad de potencia (ralentí inestable, aumento del consumo de combustible, pérdida de potencia), dirección asistida y sistemas de seguridad.Por lo tanto, si el DSA se estropea, se debe sustituir lo antes posible.
Para reemplazarlo, debe tomar solo el sensor que estaba anteriormente en el automóvil o usar dispositivos entre los recomendados por el fabricante de automóviles.En algunos casos, es posible seleccionar un DSA "no nativo", pero la mayoría de las veces esto es imposible: el sensor no encaja en su lugar o da lecturas incorrectas durante la instalación.Por lo tanto, se debe recurrir a experimentos con la selección de DSA sólo en casos extremos.
El reemplazo del sensor se realiza de acuerdo con las instrucciones de este vehículo en particular (o caja de cambios, eje o caja de transferencia).Los DSA de accionamiento directo suelen tener una rosca llave en mano y un hexágono (pero no siempre; algunos productos tienen un anillo con corrugación transversal), por lo que reemplazarlos se reduce a sacar el dispositivo antiguo y atornillar uno nuevo.Los sensores sin contacto generalmente se fijan con uno o dos tornillos (pernos) roscados a través de un orificio en la brida.En todos los casos, todo trabajo debe realizarse con el terminal retirado de la batería, antes de desmontar el sensor es necesario desconectar el conector eléctrico, y antes de instalar uno nuevo limpiar el lugar de su instalación.
Es más difícil reemplazar el rotor de los sensores sin contacto; para esto es necesario desmontar parcialmente la unidad (caja, puente) y luego realizar trabajos de reparación de acuerdo con las instrucciones.
Con la selección y sustitución correctas del sensor de velocidad, el velocímetro y varios sistemas del automóvil (incluido el motor) comienzan a funcionar inmediatamente.En el futuro, DSA garantizará un funcionamiento seguro y cómodo del vehículo.
Hora de publicación: 12-jul-2023