Sensores de velocidad y anillos sensores: todo lo que necesitas saber

Ahora nos hemos acostumbrado a que los sensores de velocidad estén ubicados alrededor del cojinete de la rueda, pero no siempre fue así. Antes de que apareciera el ABS, la velocidad a menudo se medía directamente desde la caja de cambios o el diferencial. Más tarde, los sensores se movieron a través de los ejes de transmisión hasta los cojinetes de las ruedas. Numerosas variantes han aparecido a lo largo de los años. Por lo tanto, trataremos estas variantes y sus características individualmente.

Diferentes tipos de anillos sensores

Para que el sensor de velocidad mida la rotación, el sistema ABS utiliza anillos sensores. Estos anillos tienen dientes de metal o polos magnéticos alternos para generar una señal.

Sin embargo, debido a que el anillo dentado tenía algunas desventajas (peso, alteración por suciedad y daños) y debido a que con el tiempo se deseaba más precisión y funcionalidad gracias a un mayor desarrollo, se hizo un cambio a un anillo magnético en el rodamiento de la rueda. El anillo está tan bien oculto en el diseño que ya ni siquiera se nota que un cojinete de rueda tiene una función ABS.

Debido a que el magnetismo ahora se había movido del sensor al anillo del sensor, esto también ofreció oportunidades para un mayor desarrollo del sensor de velocidad.

La suciedad o los daños en los anillos del sensor pueden hacer que la señal se desvíe, lo que puede provocar perturbaciones extrañas. ¡Por lo tanto, le recomendamos que primero revise minuciosamente los anillos del sensor en caso de mal funcionamiento!

Sensores pasivos (DF6)

Hasta aproximadamente 2003, los vehículos estaban equipados principalmente con sensores de rueda pasivos, también conocidos como sensores DF6. Este tipo de sensores siempre funcionan con anillos sensores de metal dentado. El sensor en sí está equipado con un imán permanente rodeado por una bobina.

Mientras la rueda gira, los dientes del anillo crean un campo magnético variable, que genera un voltaje en constante cambio en la bobina: se envía una señal de voltaje analógico sinusoidal a la ECU del ABS. Cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor será la amplitud de la señal. Sin embargo, a velocidades muy bajas, la amplitud es tan pequeña que la ECU del ABS no detecta ninguna señal. Así que suponga que la señal solo es lo suficientemente fuerte a partir de unos 30 km/h.

Tanto el sensor pasivo como el anillo sensor dentado son bastante fáciles de comprobar. Muchos equipos de diagnóstico pueden mostrar datos de velocidad de rueda en vivo. Si no tiene dicho equipo de diagnóstico, un osciloscopio también puede ofrecer una solución: verifique la señal del sensor conectando el cable de señal del sensor al osciloscopio. Ahora gire la rueda: debería aparecer una señal sinusoidal (generalmente 0.5V - 1.0V). Preste mucha atención a las desviaciones en la señal causadas por daños en uno o más dientes. Si solo desea verificar el sensor, mueva rápidamente un destornillador de metal a lo largo del sensor varias veces. Aunque la forma de la señal no dice mucho, puedes comprobar si el sensor responde.

Sensores activos (DF10)

Desde 2003, muchos fabricantes de automóviles han cambiado a sensores de rueda activos. La primera versión de esto es conocida por los expertos como el sensor DF10. Este tipo de sensor tiene una precisión mucho mayor y ya no depende de la velocidad: cada pulso tiene la misma amplitud, por lo que se pueden medir todas las velocidades (incluso en reposo). Tal señal también se llama señal de bloque.

Aunque los sensores DF10 ya tienen muchas ventajas sobre el estándar DF-6 anterior, estos sensores aún usaban anillos dentados al principio. Es por eso que estos sensores también tenían un imán interno para generar su propio campo magnético. A partir de 2006, aparecieron cada vez más sistemas que ya utilizaban un anillo magnético. Por lo tanto, estos sensores ya no necesitan un imán interno.

El sensor DF10 necesita tensión para funcionar, por eso se denominan sensores activos. Por lo tanto, el sensor tiene dos cables: el primero para la alimentación (a menudo de 12 V, pero ocasionalmente también se encuentran 5 V) y el segundo para la conexión a massa. La salida de señal a la ECU del ABS pasa por uno de estos cables: esto difiere según el automóvil. Dentro del sensor encontramos un semiconductor, también llamado elemento magnetorresistivo (MRE), que puede funcionar como conductor o como aislante. Al girar el anillo del sensor, el semiconductor activa y desactiva la salida alternativamente. Esto genera una onda cuadrada digital que se envía a la ECU del ABS. Con un alcance es posible estudiar esta señal.

Valores útiles para el diagnóstico:

Como se muestra en el siguiente diagrama, la señal de onda cuadrada tiene un valor fijo de 7 mA, 14 mA o 28 mA. Una adición bienvenida a la funcionalidad existente fue hacer visible la marcha atrás. Por eso se creó el DF10-RotDir. Este sensor es capaz, además de la señal de bloqueo estándar, de una señal adicional enviar una señal al dar marcha atrás.

Más inteligencia (DF11i)

Debido al amplio uso de CAN y otros sistemas de comunicación en otras partes del vehículo, se dio cuenta de que una señal de un sensor de velocidad podría proporcionar mucha más información que solo la velocidad de rotación. Además de la dirección de rotación, para la cual el DF10-RotDir ya tenía una buena solución, también se podría incorporar a la señal una verificación adicional del campo magnético disponible, por ejemplo.

Para que esto fuera posible, el sensor de velocidad tenía que poder generar diferentes señales para diferentes situaciones. Por eso eligieron PWM: modulación de ancho de pulso. El principio de este protocolo es realmente muy simple: se determina una longitud estándar para el pulso (en el caso de DF11i, generalmente es de 45 μs) y al extender este pulso por un factor de 2, 4, 8 o 16, el ABS obtiene -ECU lleva más información que solo la frecuencia del pulso en sí. Quizás este diagrama aclara un poco el principio:

Además, los sensores DF11i tienen otra función inteligente 'programada': la diferencia entre velocidad cero y un sensor que no funciona. Cuando el vehículo está parado, un DF11i seguirá enviando periódicamente un pulso a la ECU del ABS para informarle que el sensor aún está operativo. Esto suele ocurrir cada 737 ms con un pulso alargado por un factor de 32.

Hechos curiosos:

No tenemos idea si te has dado cuenta, pero ¿no es extraño que todos estos tipos comiencen con las letras 'DF'? Eso es porque el cerebro de Bosch GmbH está en la base de esta moderna tecnología de sensores: 'DF' significa 'Drehzahlfühler', que en alemán significa sensor de velocidad.

Incluso se ha fabricado una versión del DF11i con un imán interno, de modo que (al igual que varias versiones del DF10) puede funcionar con el antiguo anillo dentado. Este tipo se llama DF11iM. A continuación se muestra una vista ampliada de dicho sensor, 'M' es el imán:

El nuevo estándar (VDA)

Gracias a desarrollos como 'PSI5' para el sistema de airbag, entre otras cosas, el sensor de velocidad también ha podido dar el siguiente paso. Un sensor VDA se aleja definitivamente de dar 1 pulso. En cambio, este sensor genera un mensaje de 9 bits después del pulso, cuya amplitud de pulso es el doble que la de los bits. Esto no solo permite enviar información muy específica, sino que también hace que el sensor sea programable. El protocolo utilizado para esto se denomina "protocolo AK". Se sabe que ciertos sensores de Infineon funcionan de acuerdo con el protocolo AK 4.0 publicado por Daimler AG en febrero de 2008, pero ya se están utilizando variantes más nuevas.

Probablemente tenga curiosidad acerca de la función de estos 9 bits, pero solo podemos responder parcialmente. La mayoría de los bits se pueden programar libremente, por lo que la función puede diferir según la marca y el modelo del automóvil.

¡Use siempre sensores de rueda originales cuando los reemplace!

ACTRONICS recomienda elegir siempre OEM al reemplazar los sensores de rueda. Estos sensores también deben seleccionarse por número de chasis o placa de matrícula, porque hay muchos tipos diferentes disponibles que se parecen en el exterior. La instalación de un sensor de rueda incorrecto puede desviar al mecánico, porque el sensor funciona en principio, pero la señal se desvía de lo que la ECU espera recibir. La ECU generalmente dará códigos de error relacionados con la 'impedancia' del sensor de la rueda.

Contaminación, daños y juego en los cojinetes de las ruedas

En caso de quejas del sensor de la rueda, compruebe siempre los cojinetes de la rueda en busca de suciedad, daños y juego. La señal que debe generar el anillo magnético o el anillo dentado tiene poca tolerancia y, por lo tanto, una pequeña desviación puede provocar inmediatamente un mal funcionamiento.

Automedición con sensores de rueda

Afortunadamente, todos estos tipos de sensores de rueda aún pueden probarse con un visor. Al darle una gran manivela a una rueda cuando el encendido está encendido (¡importante!), puede evaluar con relativa facilidad si los sensores y los anillos de los sensores todavía funcionan correctamente. Por supuesto, el uso de un destornillador de metal (= anillo dentado) o magnético (= anillo magnético) también puede ofrecer una solución. Una buena evaluación de la señal dada es muy importante. Por lo tanto, utilice siempre una señal de muestra para poder comparar adecuadamente. Para aclarar aún más las diferencias entre estas señales, tenemos un breve resumen para ti:

DF6

Una señal de onda sinusoidal, normalmente entre 0,5 V y 1,0 V. La amplitud aumenta a medida que la rueda gira más rápido.

DF10

Una señal de onda cuadrada con una amplitud fija de 7 mA, 14 mA o 28 mA. La frecuencia de las señales de bloque aumenta a medida que la rueda gira más rápido. Los tipos con la función RotDir generan una señal de bloqueo de dos etapas cuando funcionan en reversa.

DF11i

Una señal PWM con una longitud de señal de 45 μs. Al correr hacia adelante, esta señal se extiende por un factor de 4 gd, por lo que el 'bloque de señal' debe tener una longitud de 180 μs. Cuando se ejecuta en reversa, el bloque de señal se extiende por un factor de 8, es decir, 360 μs de largo. Cuando la rueda está parada, el sensor genera un bloque de señal de 1440 μs de largo (32 veces la longitud de la señal) cada 737 ms. Así que siempre hay una señal medible.

VDA

Un sensor VDA genera un pulso de velocidad cuando se gira la rueda, seguido de una señal de 9 bits. En esta señal se incluyen factores como el sentido de giro. Si la rueda no gira, se seguirá enviando esta señal, pero sin el pulso de velocidad. Así que siempre hay una señal medible.

NÓTESE BIEN: Hay casos en los que hay una diferencia entre el tipo de sensor utilizado en las ruedas delanteras y en las ruedas traseras. ¡No intercambie estos sensores entre sí!