ABS-sensor / ESP-sensor kapot - werking, uitvalsoorzaak, foutopsporing en vervanging

Wieltoerentalsensoren meten de draaibeweging van de wielen. Deze informatie fungeert voor allerlei veiligheids- en hulpsystemen als belangrijkste regelgrootheid. Op deze site informeren wij u onder andere over de verschillen tussen actieve en passieve wieltoerentalsensoren en hun werkingsprincipe. Werkplaatsprofessionals vinden hier bovendien een zeer uitgebreide stapsgewijze handleiding met talrijke praktijktips voor de foutopsporing en de vervanging van wieltoerentalsensoren.

De volgende technische informatie en praktische tips zijn door HELLA ontwikkeld om garages bij hun werkzaamheden professioneel te ondersteunen. De op deze website beschikbare informatie mag alleen worden gebruikt door vakmensen die in de desbetreffende materie zijn opgeleid.

ABS-sensoren

Belang van ABS-sensoren

De toenemende complexiteit van het wegverkeer stelt de autobestuurder voor hoge uitdagingen. Hulpsystemen ontlasten de bestuurder hierbij en optimaliseren de verkeersveiligheid. In vrijwel alle nieuwe Europese voertuigen behoren moderne hulpsystemen daarom intussen tot de basisuitrusting. Deze stellen de werkplaatsen weer voor nieuwe uitdagingen.

De voertuigelektronica speelt tegenwoordig bij alle comfort- en veiligheidsuitrustingen een sleutelrol. Een optimaal samenspel van de complexe elektronische systemen zorgt voor een storingsvrije werking van het voertuig en verhoogt daardoor de verkeersveiligheid.
De intelligente datacommunicatie van de elektronische voertuigsystemen wordt ondersteund door sensoren. Vanuit het aspect van de rijveiligheid zijn vooral de toerentalsensoren van belang, hetgeen hun veelvuldige toepassing in de verschillende
voertuigsystemen wel aantoont.

In hulpsystemen als ABS, ASR, ESP of ACC worden zij door de regelapparaten gebruikt voor het herkennen van het wieltoerental.

De wieltoerentalinformatie wordt door het ABS-regelapparaat via dataleidingen ook aan andere systemen (motor-, transmissie-, navigaties- en onderstelregelsystemen) ter beschikking gesteld.

Door deze veelzijdige toepassing leveren toerentalsensoren een directe bijdrage aan de rijdynamiek, de rijveiligheid, het rijcomfort, een lager brandstofverbruik en lage emissiewaarden. Wieltoerentalsensoren worden vaak als ABS-sensoren aangeduid, aangezien zij bij de invoering van het ABS-systeem voor het eerst in het voertuig werden toegepast.

Wieltoerentalsensoren worden op grond van hun werking onderverdeeld in actieve en passieve sensoren. Een eenduidige identificatie is niet gedefinieerd.

In de dagelijkse werkplaatspraktijk heeft de volgende definitie ingang gevonden:

Als een sensor pas door het inschakelen van een voedingsspanning wordt "geactiveerd" en dan een uitgangssignaal genereert, wordt deze sensor als "actief" aangeduid.
Als een sensor zonder een extra voedingsspanning werkt, wordt deze sensor als "passief" aangeduid.

Inductieve toerentalsensor en actieve wieltoerentalsensoren

Inductieve toerentalsensor, passieve sensoren

Werkingsprincipe
De wieltoerentalsensoren zijn vlak boven het impulswiel aangebracht, dat met de wielnaaf of aandrijfas verbonden is. De poolstift, die door een wikkeling wordt omgeven, is verbonden met een permanente magneet, waarvan de magnetische werking zich tot aan het poolwiel uitstrekt. De draaiende beweging van het impulswiel en de daarmee gepaard gaande afwisseling van tand en tandopening zorgt voor een verandering van de magnetische flux door de poolstift en wikkeling. Dit veranderende magneetveld induceert een meetbare wisselspanning in de wikkeling ( afbeelding 1 ).

De frequentie en amplitude van deze wisselspanning staan in verhouding tot het wieltoerental. Voor inductieve, passieve sensoren is geen aparte spanningsvoorziening door het regelapparaat nodig. Omdat het signaalbereik voor de signaalherkenning door het regelapparaat wordt gedefinieerd, moet de amplitudenhoogte zich binnen een spanningsbereik bewegen. De afstand (A) tussen sensor en impulswiel wordt door de asconstructie bepaald ( afbeelding 2 ).

Actieve wieltoerentalsensoren

Actieve wielsnelheidssensoren: Figuur 3 — Afbeelding 3

Werkingsprincipe
De actieve sensor is een naderingssensor met geïntegreerde elektronica, die van een door het ABS-regelapparaat gedefinieerde spanning wordt voorzien. Als impulswiel kan bijvoorbeeld ook een meerpolige ring worden gebruikt, die tegelijkertijd in een afdichtring van een wiellager is gemonteerd. In deze afdichtring zijn magneten met een wisselende poolrichting aangebracht ( afbeelding 3 ). De in de elektronische schakeling van de sensor geïntegreerde magnetoresistieve weerstanden herkennen bij de draaibeweging van de meerpolige ring een wisselend magneetveld. Dit sinussignaal werd door de elektronica in de sensor veranderd in een digitaal signaal ( afbeelding 4 ). De overdracht naar het regelapparaat vindt plaats als stroomsignaal met pulswijdtemodulatie.

De sensor is via een tweepolige elektrische aansluitkabel met het regelapparaat verbonden. Via de spanningsvoorzieningskabel wordt tegelijkertijd het sensorsignaal overgedragen. De andere kabel dient als sensormassa. Naast magnetoresistieve sensorelementen worden tegenwoordig ook Hall-sensorelementen gemonteerd, die grotere luchtspleten mogelijk maken en op de kleinste veranderingen in het magneetveld reageren. Als in een voertuig in plaats van een meerpolige ring een stalen impulswiel wordt gemonteerd, wordt op het sensorelement bovendien een magneet aangebracht. Als het impulswiel draait, verandert het veld van de permanente magneetveld in de sensor. De signaalverwerking en de IC zijn identiek aan de magnetoresistieve sensor.

Voordelen van actieve sensoren

Toerentalregistratie vanuit stilstand. Dit maakt reeds snelheidsmetingen tot 0,1 km/h mogelijk, hetgeen bij aandrijvings-doorslipsystemen (ASR) reeds op het moment van wegrijden van belang is.
De volgens het Hall-principe werkende sensoren herkennen voorwaartse en achterwaartse bewegingen.
De constructie van de sensor is kleiner en lichter.
Door het wegvallen van de impulswielen ontstaat een vereenvoudiging van de krachtoverbrengingsscharnieren.
De gevoeligheid voor elektromagnetische storingen is geringer.
Veranderingen van de luchtspleet tussen sensor en magneetring hebben geen rechtstreekse gevolgen voor het signaal.
Verregaande ongevoeligheid tegenover trillingen en temperatuurschommelingen

ABS-sensoren controleren

Testopties voor defecte ABS-sensoren: Diagnose: Afb. 1

Testopties voor defecte ABS-sensoren: Diagnose: Afb. 2

Over het algemeen is aan de controle van de wieltoerentalsensoren een storing aan een ABS/ASR/ESP-remsysteem voorafgegaan.

Na het oplichten van het waarschuwingslampje komen de volgende foutopsporings- en diagnosemogelijkheden in aanmerking:

Foutgeheugen uitlezen
Voedingsspanningen en signalen met multimeter en oscilloscoop controleren
Visuele inspectie van de kabels en mechanische modules

Diagnoseapparaat

Foutgeheugen uitlezen
Parameters evalueren
Signalen van de afzonderlijke wieltoerentalsensoren vergelijken en evalueren

Multimeter

Voltmeter (voedingsspanning controleren)

Ohmmeter

Interne weerstand controleren (bij actieve sensoren is meting van de interne weerstand niet mogelijk)

Oscilloscoop

Signaalweergave (evaluatie van het signaalverloop)

Het opsporen van fouten bij wieltoerentalsensoren kan in verband met het verschil tussen actieve en passieve sensoren lastig zijn, omdat deze sensoren visueel niet altijd direct van elkaar kunnen worden onderscheiden. Hier moeten de specifieke gegevens van de sensorfabrikant en van de desbetreffende voertuigfabrikant worden geraadpleegd. Vanwege hun gunstige technische eigenschappen zoals nauwkeurigheid en geringe grootte worden door autofabrikanten sinds 1998 overwegend actieve wielsensoren gemonteerd.

Testing possibilities for faulty ABS sensors: Requirements for reliable diagnostics

Voorwaarden van een veilige diagnose

Voldoende documentatie in de vorm van technische gegevens
Een geschikt diagnoseapparaat , geschikte multimeter of oscilloscoop
De technische knowhow van de technicus en de opleiding van de medewerkers

Bij de diagnose van complexe systemen kan de beste techniek alleen niet helpen om het voertuig te repareren. Alleen goed opgeleid personeel voorkomt het willekeurig vervangen van systeemcomponenten, voorkomt storingen in de werkplaatsprocessen en kan het vertrouwen van de klanten versterken.

De volgende algemene reparatie-aanwijzingen moeten in acht worden genomen:
Reparatiewerkzaamheden aan remsystemen mogen uitsluitend worden uitgevoerd door gekwalificeerde vakmensen.

Bij alle reparaties aan het remsysteem moeten de onderhouds- en veiligheidsadviezen van de autofabrikanten en de productspecifieke montage-instructies in acht worden genomen

De desbetreffende draaimomenten moeten absoluut in acht worden genomen.

ABS-sensor vervangen

Klacht van de klant: het ABS-waarschuwingslampje brandt.

Foutdiagnose in de dagelijkse werkplaatspraktijk

Aan de hand van het volgende voorbeeld “Toerentalsensor linksachter defect” zullen wij nu de diagnose van een actieve wieltoerentalsensor toelichten. Uw klant meldt een storing bij het ABS-systeem. Het ABS-waarschuwingslampje brandt tijdens het rijden.

De volgende reparatieprocedure wordt bij wijze van voorbeeld aan de hand van een BMW E46 weergegeven. De schematische tekeningen, afbeeldingen en beschrijvingen dienen uitsluitend om de inhoud van het document te verklaren en illustreren en kunnen niet als basis voor de montage en reparatie worden gebruikt.

Diagnosevoorbereiding:

Om het voertuig juist te kunnen indelen, is het belangrijk, dat de voertuigdocumenten bij de opdracht zijn gevoegd (kentekenbewijs).
Controleer de accuspanning. Een slechte spanningsvoorziening kan leiden tot systeemuitval, verkeerde metingen of spanningsuitval.
Controleer de systeemspecifieke zekeringen. Een blik in het zekeringenkastje kan soms reeds de eerste storingsbron uitwijzen.

Foutopsporing

Controle van de bedrijfsrem

Rit op de remmentestbank uitvoeren. Het is raadzaam om hierbij een rollentestbank te gebruiken. Reeds bij een lichte remingreep kunnen zo eventuele defecten in het remmechanisme worden vastgesteld. Een onbalans in de remschijf leidt bij het inremmen tot verschillende wielsnelheden en verandert daardoor de wieltoerentalinformatie naar het regelapparaat.
Remwerking vaststellen

Visuele controle

Voertuig op de hefbrug plaatsen.
Wielen of juiste maat en banden controleren.
Bandenspanning en profieldiepte controleren.
Wiellagerspeling en asophanging controleren.
Remvloeistofpeil controleren.
Slijtage bij de remblokken controleren.
Connectoren en bekabeling van de sensoren op positie, bevestiging en grove beschadigingen controler

Gebruik van het diagnoseapparaat

Diagnoseapparaat op de 16-polige OBD-connector aansluiten. Afhankelijk van de autofabrikant en het moment van afgifte van het kentekenbewijs van de auto kan het nodig zijn om een andere diagnoseaansluiting en een extra adapter te gebruiken.

Controleer ABS-sensor: met behulp van het diagnoseapparaat

Programma selecteren.
Voertuig selecteren.
Brandstoftype selecteren.
Model selecteren.

Gewenste functie selecteren.
Systeem selecteren.

Afhankelijk van het gebruikte diagnoseapparaat kunnen hier extra aanwijzingen met betrekking tot de in het voertuig ingebouwde systeemvarianten worden weergegeven. Als er geen eenduidige identificatie van het systeem mogelijk is, kan – zonder het desbetreffende regelapparaat te beschadigen – achtereenvolgens een diagnoseopbouw met de aangegeven regelapparaten worden uitgevoerd. Alleen het regelapparaat dat correct door het diagnoseapparaat is geïdentificeerd, zal een communicatieverbinding opbouw

Foutdiagnose starten.

Een veilige communicatie met het regelapparaat veronderstelt een correcte aansluiting en een toereikende accuspanning. Hier is de door het regelapparaat gemeten accuspanning van 12,69 volt goed te herkennen. Een ontoereikende voedingsspanning van de regelapparaat zou een aanwijzing kunnen zijn voor een gebrek in de bedrading of een defect bij de voertuigaccu.

Foutgeheugen uitlezen

In dit voorbeeld was de foutcode “Toerentalvoeler linksachter” opgeslagen. Naast de numerieke code wordt door sommige diagnoseapparaten bovendien een definitie van de foutcode weergegeven. Dat vergemakkelijkt de verdere diagnosestappen.

Details evalueren

Hier worden eerste aanwijzingen voor een mogelijke storingsoorzaak opgeslagen. De aangegeven foutcode wijst niet noodzakelijkerwijs op een daadwerkelijk defect van het onderdeel. Voordat met de vervanging van afzonderlijke componenten wordt begonnen, moet deze informatie zorgvuldig worden gelezen om hierna de verdere handelwijze voor de diagnose te bepalen.

Parameter/meetwaardeblok uitlezen

Hier worden de werkelijke waarden voor de verdere evaluatie weergegeven. In dit geval ziet men duidelijk het onjuiste signaalverloop in verhouding tot de sensor RA. Op grond van de zichtbare onregelmatigheden in het signaalverloop kan men het defect inperken.

Aanwijzing:
Als het signaalverloop geen onregelmatigheden aantoont, moet de storing eerst worden gewist. Vervolgens moet met aangesloten diagnoseapparaat een testrit worden uitgevoerd. Het is hierbij raadzaam om tegelijkertijd de parameters te beoordelen, zodat de oorzaak kan worden ingeperkt wanneer de storing nogmaals optreedt.

Spanningsvoorziening controleren

Hierbij is het raadzaam om direct op de sensorconnector te meten om de complete leiding tussen regelapparaat en sensor te controleren.

Praktijktip:
Vanwege de constructie van de connector is het zeer omslachtig om rechtstreeks op de contacten van de connector te meten. Het kan handig zijn om met behulp van een oud exemplaar van een identieke sensor een adapter te vervaardige

Controleer ABS-sensor: Controleer stroomvoorziening

Sensoropname en impulsring controleren

Sensor uitbouwen
Sensor en impulsring op beschadigingen controleren.

In ons voorbeeld werd een defect in de sensorkabel vastgesteld: een kabelonderbreking in de voedingskabel – veroorzaakt door een mechanische beschadiging – leidde tot een loszittend contact op het connectorhuis

Controleer ABS-sensor: Controleer sensorbevestiging en pulsring

Wieltoerentalsensor vervangen

Sensoropname reinigen. Contactvlak met een draadborstel of zo nodig met schuurpapier reinigen.
Wieltoerentalsensor vervangen. Zorg ervoor dat de sensorkabel correct wordt gerouteerd en bevestigd.
Draaimoment in acht nemen. Als door de autofabrikant een draaimoment is voorgeschreven, dan moet dit in acht worden genomen.

ABS-sensor controleren: wielsnelheidssensor vervangen

Foutgeheugen uitlezen

Opgeslagen storingen wissen.
Door de diagnosewerkzaamheden die aan het voertuig zijn uitgevoerd, kunnen extra fouten door het regelapparaat zijn herkend. Deze moeten voorafgaand aan de testrit worden gewist.

Testrit uitvoeren

Voor het controleren van het wieltoerentalsignaal na vervanging van de sensor, moet aansluitend een testrit met aangesloten diagnoseapparaat – en gelijktijdige beoordeling van de parameters – worden uitgevoerd.

Controleer ABS-sensor: Maak een proefrit

Eindcontrole

Na de testrit het foutgeheugen opnieuw uitlezen. Door de onderlinge verbinding van de systemen in het voertuig wordt een defect in het ABS-systeem ook in andere regelapparaten opgeslagen. Daarom is het raadzaam een volledige uitlezing van de regelapparaten uit te voeren en de opgeslagen storingen te wissen.

Neem bij alle test- en diagnosewerkzaamheden altijd de informatie van de autofabrikant in acht. Hierin kunnen naargelang de fabrikant bijkomende voertuigspecifieke testmethodes worden genoemd, waarmee rekening moet worden gehouden. Een optimale samenwerking tussen mens en techniek is belangrijker dan ooit. Alleen een competente werkplaatsprofessional met actuele knowhow, die zijn technische apparatuur optimaal weet in te zetten, is opgewassen tegen de eisen van de toekomst.

Helemaal niet nuttig

Zeer nuttig

Onderdelenzoeker

Handmatige voertuigidentificatie OE-nr.

Onderdelenzoeker

Eenvoudige voertuigidentificatie met Kentekenplaat Bepaal ook de reserveonderdelen met OE-nummers Gedetailleerde productinformatie Vind groothandels bij u in de buurt