Sensore angolo sterzo a 170 velocità massima: guida completa e dettagliata
Molti conducenti hanno sentito parlare del sensore dell'angolo dello sterzo o del sensore di posizione dello sterzo. Tuttavia, pochi comprendono appieno l'importanza di questo elemento di controllo. Sapevate che il funzionamento dell'intero servosterzo elettrico dipende dalle condizioni del sensore?
Informazioni tecniche sul sensore
Il sensore dell'angolo dello sterzo è un elemento del servosterzo elettrico che determina la posizione dello sterzo in un intervallo di 720 gradi in ciascuna direzione. Il sensore è spesso installato sul piantone elettrico sotto il volante, meno frequentemente sull'albero distributore.
Cosa misura questo sensore: Angolo di sterzata del volante, Direzione di sterzata, Velocità di sterzata. Il sensore è collegato al controller del servosterzo che, sulla base dei dati ricevuti, regola il funzionamento del motore del servosterzo. Un sensore funzionante garantisce il corretto funzionamento del servosterzo.
Oltre all'assistenza del servosterzo, il sensore dell'angolo di sterzata può essere collegato a moduli quali: Cruise control adattivo, Assistente di mantenimento della corsia, Illuminazione adattiva, Sistema di sterzo attivo, Sospensioni attive.
Tipi di sensori
Esistono tre tipi di sensori dell'angolo di sterzata, che differiscono per principi di funzionamento e struttura: Potenziometrico, Ottico, Magnetoresistivo.
Sensore potenziometrico: i sensori potenziometrici appartengono al gruppo dei sensori a contatto. Il gruppo è costituito da due potenziometri montati sul piantone dello sterzo. Per garantire una misurazione corretta degli angoli relativi e assoluti del volante, un potenziometro è sfalsato di 90 gradi rispetto all'altro. Come funziona questo sensore? È semplice: maggiore è l'angolo di sterzata del volante, maggiore è la resistenza sul potenziometro. La resistenza aumenta in modo proporzionale all'angolo di rotazione. Il vantaggio principale dei sensori potenziometrici è la loro struttura semplice, mentre lo svantaggio principale è la scarsa affidabilità. Nelle auto moderne, questo tipo di sensore è molto raro.
Sensore ottico: il sensore ottico è una versione più avanzata del dispositivo tattile. Il gruppo è composto da un disco di codifica, LED, fotoresistori e un blocco che determina i giri completi. Il disco di codifica è fissato all'albero del piantone dello sterzo ed è costituito da anelli segmentali interni ed esterni. L'anello interno ha diversi fori distanziati in modo uniforme, mentre l'anello esterno ha fori distanziati in modo irregolare. La struttura dell'anello segmentale interno consente di determinare l'angolo di rotazione del volante, mentre il sensore determina la direzione di rotazione utilizzando l'anello esterno. I LED sono posizionati tra gli anelli e i fotoresistori sono installati all'esterno degli anelli. Il numero di sorgenti luminose e fotoresistori dipende dal modello del sensore. Come funziona il sensore ottico? Quando il conducente gira il volante, la luce dei LED colpisce i fotoresistori, generando tensione nel circuito elettrico. L'unità di controllo elettronico legge gli impulsi di tensione e calcola l'angolo e la direzione di rotazione del volante. I sensori ottici sono più comuni di quelli potenziometrici.
Sensore magnetoresistivo: la maggior parte dei moderni sistemi di servosterzo elettrico utilizza sensori magnetoresistivi. Il sensore magnetoresistivo misura l'angolo di sterzata e la direzione del volante e rileva la velocità angolare con cui si gira il volante. Pertanto, l'unità di controllo determina e regola con maggiore precisione la velocità del motore elettrico. Struttura del sensore magnetoresistivo: Alloggiamento, Magnetoresistori, Magneti mobili. I magnetoresistori sono giganti (GMR) o AMR. I magneti mobili ruotano attraverso un ingranaggio, con ogni ruota motrice successiva che ha un dente in più rispetto alla precedente. Come funziona il sensore magnetoresistivo? Per ogni posizione del volante, c'è una determinata posizione dei magneti mobili. I magnetoresistori determinano le posizioni dei magneti e, sulla base dei dati ottenuti, l'unità di controllo calcola l'angolo di sterzata, la direzione e la velocità angolare del volante. I sensori magnetoresistivi sono i più moderni e affidabili tra tutti i tipi descritti.
Cause e segnali di guasto del sensore
Il sensore dell'angolo di sterzata è un gruppo elettromeccanico. Pertanto, i suoi punti deboli sono gli elementi metallici e il cablaggio. Ad esempio, se il coperchio protettivo dell'albero distributore si rompe, l'albero inizierà ad arrugginirsi. Se questo problema non viene risolto in tempo, la corrosione raggiungerà gradualmente il sensore. Inoltre, se il sensore è installato sulla cremagliera dello sterzo e vi penetrano umidità e sporcizia, gli elementi del circuito elettrico potrebbero guastarsi e il sensore smetterà di funzionare o rileverà in modo errato l'angolo di sterzata, la direzione e la velocità di rotazione del volante.
Il sensore dell'angolo del volante è un meccanismo preciso e delicato. Le sue letture vengono rifiutate se lo zero fisico viene spostato, la geometria delle sospensioni viene violata o la batteria viene scollegata. Segni di guasto del sensore di posizione del volante: Spie gialle (guasto) o rosse (spegnimento completo del servosterzo) sul cruscotto. Il volante è difficile da girare, ci sono scatti e vibrazioni da un lato all'altro. Le ruote rispondono con un ritardo alle sterzate e l'auto tira da un lato.
Se si verifica un problema con il sensore, c'è solo un'opzione: recarsi presso un'officina specializzata per riparare il sistema di sterzo. Solo un tecnico esperto con le attrezzature e gli strumenti adeguati potrà individuare la causa del malfunzionamento e ripararlo senza conseguenze gravi per l'intero sistema di sterzo. Il sensore angolo sterzo è un componente fondamentale del sistema di controllo elettronico della stabilità del veicolo (sistema ESC). Il sensore angolo di sterzata serve infatti a rilevare con precisione la posizione delle ruote in base all'angolo di ingresso dello sterzo, e lavora in sinergia con i vari sensori del sistema di controllo stabilità, accelerometro e sensore velocità delle ruote per monitorare l’assetto dinamico del veicolo e inviare le informazioni alla centralina ABS per avere il controllo ottimale del veicolo. In pratica, il sensore di coppia collegato al piantone dello sterzo rileva l’angolo con cui si sposta il piantone mentre si sterza con il volante e tale dato è inviato alla centralina per controllare la sterzata della vettura e la stabilità del veicolo.
Il sensore angolo sterzo si trova generalmente all’interno del piantone sterzo (sul retro dello sterzo) e in caso di malfunzionamento, anche se progettato per durare tutta la vita del veicolo, va prontamente sostituito dall'autoriparatore professionista utilizzando il ricambio aftermarket del sensore. I sensori angolo sterzo possono essere di tipo analogico o digitale. Quando la ruota gira, il sensore analogico emette un segnale tra 0 e 5 volt: la differenza di tensione serve per determinare l'angolo della sterzata e la velocità di rotazione. Nei sensori angolo sterzo di tipo digitale è invece un LED a misurare angolo e velocità di sterzata, rilevando lo scostamento tra la posizione dello sterzo e la direzione di marcia del veicolo. In questo caso il sistema ESP di controllo della stabilità interviene per correggere il problema e mantenere il controllo della vettura. Il sensore SAS lavora in sinergia con il servosterzo elettrico e la pompa servosterzo. Quando il guidatore gira il volante, il sensore rileva l’intensità della sterzata e l’angolo di sterzata attivando il motore elettrico per ridurre lo sforzo necessario a sterzare. Dialogando con la centralina ABS e ESP, il sistema rileva la traiettoria dell’auto e attiva le correzioni necessarie per non far perdere di stabilità il veicolo.
Il sensore angolo sterzo appartiene alla categoria dei sensori dell’angolo di rotazione, che vengono utilizzati in tutti i casi in cui si deve misurare un movimento di rotazione. Nel tempo i sensori basati sul potenziometro meccanico sono stati via via sostituiti da sensori basati sulla tecnologia di misura a induzione, che non prevede nessun attrito. Sempre più spesso, inoltre, i sensori angolo sterzo sono allocati nel modulo di controllo del servosterzo elettromeccanico. Ciò richiede sensori che siano di dimensioni il più possibile ridotte ma al tempo stesso che abbiano una resistenza tale da funzionare in tutte le condizioni e garantire sempre misurazioni affidabili, rapide e precise, con un adeguato grado di compatibilità elettromagnetica, caratteristica che diventa particolarmente importante quando si ha a che fare con veicoli elettrici. Su alcune auto possono essere installati anche avanzati sensori combinati che rilevano il momento e l’angolo di sterzata. Il momento di sterzata indica la forza necessaria per azionare il volante, in base alla velocità e all’intensità della sterzata e all’angolo di sterzata, in modo che anche il feedback del volante sia adeguato.
Come tutti i componenti elettronici, anche il sensore angolo sterzo può danneggiarsi o non funzionare più correttamente. I sintomi di un sensore angolo di sterzata difettoso possono essere in certi casi evidenti, traducendosi in anomalie in fase di sterzata di cui il guidatore facilmente si accorge. Un sensore difettoso può dunque impattare sulla risposta del veicolo in fase di sterzata, con problemi a mantenere la traiettoria o a tenere correttamente le curve. Il problema potrebbe anche riguardare la scatola dello sterzo, ma per prima cosa è opportuno verificare con la diagnosi il corretto funzionamento del sensore sterzo.
Con la diffusione dei sistemi di controllo elettronico della stabilità (ESC), l’intervento di ripristino del SAS è diventato di routine per gli autoriparatori, anche nei casi in cui non si riscontri un guasto al sensore angolo sterzo. La calibrazione del sensore angolo di sterzo diventa quindi un’operazione imprescindibile per assicurare il corretto funzionamento dei vari dispositivi e dell’intero sistema di controllo della stabilità. Un sensore sterzo non correttamente calibrato porta infatti in breve tempo all’accensione della spia ESC e alla disabilitazione del sistema ESC. Oltre alla procedura di reset del sensore angolo sterzo, nei veicoli dotati di ADAS è spesso richiesta la ri-calibrazione del sensore quando si va a intervenire su dispositivi come il mantenimento di corsia o la frenata automatica d’emergenza o il cruise control adattivo. Il sensore angolo sterzo interagisce infatti con tutti gli altri sensori dei dispositivi ADAS ed è quindi necessario calibrare il sensore della sterzata con i componenti di questi sistemi che entrano in gioco. Nei veicoli più recenti può essere sufficiente la calibrazione automatica, procedura che avviene in automatico ruotando lo sterzo prima da una parte e poi dall’altra. In altri casi è necessario seguire la procedura prevista dal costruttore e attivare la serie di comandi prevista per avviare la calibrazione del sensore. Nella maggior parte dei veicoli è necessario lo strumento diagnostico per ricalibrare il sensore. In alcuni dispositivi di allineamento è presente una funzione automatica di ripristino del sensore angolo sterzo, non richiedendo quindi di utilizzare successivamente lo strumento di diagnosi. È in genere consigliato di eseguire la calibrazione del SAS con il veicolo a terra e non su un sollevatore.
Esempi pratici e dati
Il prezzo è indicato senza IVA. Migliori Bosch Motorsport LWS7.3.6 è un sensore di angolo di sterzata che misura un angolo di sterzata assoluto di ±780° e una velocità angolare fino a 1,016 °/s, trasmessa tramite CAN a 500 kbaud / 100 Hz. Principio di rilevamento assoluto Giant Magneto Resistive (GMR): non è necessaria la calibrazione. Alimentazione a 12 V, connettore a 4 pin. Disponibile a magazzino. Il sensore di angolo di sterzata LWS7.3.6 fornisce la misurazione assoluta dell'angolo di sterzata su un intervallo di ±780° e la velocità angolare in tempo reale fino a 1,016 °/s tramite CAN a 500 kbaud. Il sensore utilizza l'effetto magnetoresistivo gigante (GMR) per rilevare la posizione angolare assoluta: ingranaggi di misura dentati con diversi rapporti di dentatura e magneti integrati producono variazioni di campo sugli elementi GMR man mano che l'albero ruota. Viene usato due ID CAN separati: 0x2B0 per il canale dell'angolo di sterzata e 0x7C0 per il canale della velocità angolare.
Il sensore dell'angolo di sterzata si trova per la maggior parte delle volte esattamente dove ve lo aspetttereste: dietro al volante, attorno alla colonna. A volte è presente una versione che si basa sull'effetto Hall o versioni ottiche digitali. L'output può essere analogico o digitale a seconda del modello. L'output analogico fornisce una tensione 0-5 V, mentre i sensori digitali possono emettere segnali quadri o, in consolidamento, un segnale digitale relativo all'angolo. Il sensore Hall è tra i più diffusi, ma anche i sensori ottici sono usati, con Mercedes-Benz tra i sostenitori storici di questa tecnologia.
Programmazione Sensore angolo sterzo -- Steering angle sensor
Il sensore angolo sterzo non viene utilizzato soltanto ai fini dell'ESP, ma anche per la regolazione del servosterzo elettrico: un motore elettrico assiste lo sterzo non appena viene rilevata una variazione nell'angolo di sterzata. In pratica, l'ESP non solo corregge ma lavora in sinergia con SAS per mantenere la stabilità del veicolo. I sistemi ESP moderni passano sempre più dai segnali analogici ai messaggi CAN, centralizzando le informazioni e migliorando l'affidabilità.
La calibrazione e la gestione del SAS sono essenziali anche in presenza di ADAS. Nei veicoli con Active Steering possono esserci due sensori ESP: un primario sotto il sedile del conducente e un secondario sotto il sedile del passeggero. I due sensori non sono intercambiabili: i valori del secondario sono usati come controllo per i valori del principale e un eventuale guasto viene segnalato dal sistema. Per problemi di sterzo in estate o in condizioni di alto calore, possono emergere fenomeni di autoproduzione o spegnimento spia motore se la calibrazione non è corretta o se i sensori si surriscaldano, motivo per cui è necessario il controllo da parte di tecnici specializzati.
In sintesi, il sensore angolo sterzo è fondamentale per la sicurezza e la dinamica di guida: determina l'angolo, la direzione e la velocità di sterzata, collabora con ABS, ESC e ADAS e richiede una calibrazione periodica, soprattutto dopo interventi su assetto, ruote o su sistemi di assistenza alla guida. La scelta del tipo di sensore (potenziometrico, ottico o magnetoresistivo) dipende da requisiti di robustezza, affidabilità e condizioni operative del veicolo.
ATTENZIONE! Il testo non usa tag blockquote, ma l'informazione contenuta enfatizza l'importanza della calibrazione e della verifica professionale in caso di malfunzionamenti.