Как работает датчик давления в шинах

Принцип работы датчика давления в шинах

Датчик давления в шинах позволяет узнать, в норме ли давление. Необходимость контроля над давлением в шинах ясна каждому автолюбителю. Езда на приспущенных колесах ведет к увеличению расхода топлива, истиранию и разрушению рабочей поверхности шин. Это, в свою очередь, негативно влияет на управляемость автомобиля и, как следствие, может привести к неприятным ситуациям на дороге.

Недостаточное и избыточное давление, также приводит к уменьшению срока службы шин, делает езду жесткой и увеличивает опасность прокола. Если Вы задавались вопросом: как работает датчик давления в шинах, и какие они бывают, в чем их отличительные особенности, преимущества и недостатки, то это статья для Вас.

Принцип работы механического датчика

Самый простой вариант датчика — колпачки с различными цветовыми индикаторами (как правило, красный, желтый, зеленый) под прозрачной крышкой. Они накручиваются на ниппеля шин взамен штатных колпачков. Внутри такого датчика находится поршень, который перемещается в зависимости от давления в шине. Красный цвет, как нетрудно догадаться, будет сигнализировать о критически низком давлении, зеленый об оптимальном.

Конечно, такой прибор прост и удобен, однако имеет ряд серьезных недостатков.

1. Низкая точность и ненадежность показания — ведь нормы давления в шинах для разных автомобилей разные, а колпачок сигнализирует красным при достижении определенной величины давления, которая для некоторых моделей автомобилей вполне может быть нормальной.
2. Находясь в салоне автомобиля, Вы не сможете контролировать давление.
3. Избыточное давление в шинах таким способом не определить.

Большими возможностями обладают электронные системы контроля. Такие системы обозначаются английской аббревиатурой TPMS (Tire Pressure Monitor System). В США и Европе TPMS в настоящее время устанавливается в каждый выпускаемый автомобиль, как того требует закон. Современные датчики TPMS определяют не только давление воздуха в шинах, но и его температуру, а также ускорение автомобиля.

Принцип работы электронного датчик давления в шинах

Система TPMS состоит из четырех или пяти (для запасного колеса) датчиков, оснащенных радиопередающими модулями, и блоком управления, на который поступает радиосигнал с датчиков. Датчики пронумерованы:

• 1 — переднее левое колесо;
• 2 — переднее правое;
• 3 — заднее левое колесо;
• 4 — заднее правое.

Они также закручиваются на ниппеля шин. При обнаружении проблемы с блоком управления идет звуковой сигнал. Глядя на экран блока управления, где находятся информация о давлении во всех шинах автомобиля, водитель определяет источник проблемы. Блок управления осуществляет сравнение принятых от датчиков значений с установленными параметрами, которые может задать сам пользователь устройства.

Система принимает сигнал от датчиков только при включенном зажигании. Когда зажигание выключено, система переходит в спящий режим, что способствует длительной работе элементов питания. Блок управления питается от “пальчиковых” батареек, которых хватит на несколько месяцев, а сами датчики от “таблеток”, которые прослужат от года и больше.

Существуют также системы TPMS, передающие и принимающие сигнал по Bluetooth, что позволяет видеть показания датчиков на дисплее своего смартфона или планшета при помощи мобильного приложения. С одного мобильного устройства можно контролировать несколько автомобилей, оснащенных датчиками.

Преимуществами данных систем являются высокая точность измерения и удобство пользования. К недостаткам следует отнести относительную дороговизну. Стоимость самых недорогих моделей начинается от 10 тысяч рублей.

Внутренние датчики TPMS

Есть и такие системы TPMS, где датчики монтируются внутрь колеса на вентиль. Именно эти системы устанавливают в наши дни автопроизводители. При установке внутренних датчиков давления в шинах в автосервисе потребуется дальнейшая балансировка, так как вес датчика вызывает дисбаланс колеса. Внутренние датчики надежно защищены от внешних воздействий — капризов погоды и вандализма несознательных граждан, что является несомненным плюсом таких систем.

С другой стороны, такая система предполагает оснащение датчиков несъемными батареями. Впрочем, производители заверяют, что срок службы элементов питания, установленных во внутренних датчиках, составляет от пяти лет и более. К недостаткам внутренних датчиков можно отнести то, что в случае необходимости экстренной починки колеса нельзя будет использовать пенные герметики — в этом случае датчик выйдет из строя. Трудности возникают также при сезонной смене резины, когда возникает опасность повредить датчик.

Иные датчики

Есть также косвенные (indirect) системы TPMS, или iTPMS. Принцип их работы заключается в том, что датчик скорости ABS фиксирует изменение скорости вращения колеса, что, как правило, происходит в результате падения давления в шинах, и подает сигнал на блок управления ABS, который информирует водителя о неполадках с помощью индикаторной лампы на панели приборов.

Недостатком системы iTPMS является невысокая точность измерений, а также то, что контролировать давление в шинах данная система может только при движении автомобиля, причем только при достижении определенной скорости (около 30 км/ч). Для того чтобы загорелась контрольная лампочка, давление должно упасть на 25-30 %. Кроме того, iTPMS не поможет определить резкое понижение давления в случае прокола колеса.

Подводя итог вышесказанному, следует заметить, что применение современных систем контроля давления в шинах увеличивает безопасность вождения, позволяет дольше эксплуатировать резину и экономить топливо, сохраняет подвеску автомобиля.

Назначение и принцип работы датчиков давления в шинах

О том, что снижение давления в шинах негативно влияет на управляемость и устойчивость машины на дороге, знают все автолюбители. Но многие продолжают подкачивать колеса при удобном случае либо заметном проседании скатов, поскольку на частые проверки манометром не хватает времени. Решить вопрос поможет установка датчиков давления в шинах, предупреждающих о возникшей проблеме световым или звуковым сигналом. Это позволит владельцу автомобиля вовремя накачать колесо или отремонтировать его, если случился прокол во время движения.

Разновидности систем контроля шин

Существует несколько видов подобных систем, отличающихся по принципу действия и способу передачи сигнала водителю:

• колпачки, накручиваемые на головки вентилей;
• электронные датчики, встраиваемые внутрь скатов;
• датчики скорости вращения колес, действующие совместно с антиблокировочной системой автомобиля (ABS).

Хотя все перечисленные устройства функционируют по-разному, выполняют они одну задачу: зафиксировать понижение давления и сообщить об этом автомобилисту.

Причем системы контроля не только избавляют хозяина машины от ежедневных проверок с помощью манометра, но и предупреждают о спущенных скатах на ранней стадии, ведь малую просадку резины визуально определить невозможно. Функция полезна при небольших проколах, когда воздух выходит из шины постепенно.

Единственная ситуация, когда подобные устройства оказываются бесполезными, – серьезный прокол либо разрыв покрышки. Тогда воздух выходит очень быстро и водитель чувствует ухудшение управляемости до того, как прибор подаст сигнал. Чтобы выбрать для автомобиля такое следящее устройство, стоит разобраться, как работает датчик давления в шинах той или иной конструкции.

Датчики в виде колпачков

Есть 2 вида приборчиков, накручивающихся на воздушные вентили:

1. Дешевые колпачки — индикаторы, изменяющие цвет в зависимости от степени наполнения скатов.
2. Колпачки с радиопередатчиками, посылающие сигналы небольшому прибору с дисплеем, установленному в салоне машины.

Принцип работы разноцветных колпачков простой: пока давление воздуха в колесе соответствует установленному значению, внутри прозрачной колбы виден элемент зеленого цвета. Когда оно снижается на 10%, зеленая вставка сменяется желтой, а при уменьшении на 25% появляется красная. Главный плюс подобных устройств – простота и дешевизна, но есть и недостатки:

• невысокая точность измерений;
• чтобы проверить состояние шин, нужно остановиться и обойти автомобиль по кругу;
• колбы из дешевой пластмассы со временем теряют прозрачность;
• колпачки не защищены от кражи и повреждений на плохих дорогах.

Приборчик настроен на определенную величину давления, изменить ее нельзя. Поэтому при покупке необходимо подбирать комплект по параметрам, указанным в инструкции по эксплуатации авто.

Вторая разновидность колпачков представляет собой герметичные датчики, совмещенные с радиомодулями (так называемая система TPMS). Они тоже накручиваются на вентили и выполняют измерение с интервалом 2-4 сек., передавая результаты контроллеру. Последний оснащен ЖК-дисплеем, где и отображаются цифровые данные о состоянии шин. Каждый модуль и электронный блок работает от собственного источника питания, чьей емкости хватает минимум на 1 год.

Прибор устанавливается перед водителем в любом удобном месте и выдает довольно точные показания. Хотя подобный комплект обойдется дороже цветных колпачков, он лишен большинства их недостатков. Остается один, но существенный: радиомодули могут банально скрутить или поломать вандалы.

Системы со встроенными измерителями

Принцип работы подобных систем мониторинга давления похож на действие радиодатчиков в виде колпачков. Разница в том, что модули спрятаны внутри скатов и надежно прикреплены к колесным дискам специальными хомутами.

Отсюда появляется множество преимуществ:

• высокая точность замеров;
• надежность в работе;
• элементы защищены от внешних воздействий;
• устройства позволяют отслеживать состояние шин в режиме реального времени;
• блок управления способен передавать данные на ваш смартфон либо компьютер после установки соответствующего приложения.

Источники питания радиодатчиков – одноразовые, что является минусом. Но их ресурс достаточно велик – порядка 5 тыс. часов непрерывной работы. Это значит, что новый комплект придется покупать через несколько лет, точный срок службы зависит от условий эксплуатации. Недостаток один – более высокая стоимость оборудования и его установки на авто.

Штатные системы слежения

Автомобили иностранного производства, продающиеся в максимальной комплектации, нередко оснащаются системами слежения за давлением, устанавливаемыми прямо на заводе. Принцип действия следующий: датчики скорости, стоящие на всех колесах, фиксируют изменение количества их оборотов и передают импульсы контроллеру ABS. Тот выполняет расчет и в случае несоответствия заложенным в программу параметрам включает предупредительную лампочку на приборной панели.

Суть способа заключается в том, что спущенный скат немного уменьшается в диаметре и в процессе движения совершает большее число оборотов, чтобы пройти определенное расстояние. Но подобная картина наблюдается и во время прохождения поворотов, поскольку внешнее колесо вращается быстрее внутреннего. Поэтому для корректной работы системы блок управления использует сложную формулу расчета и сравнения, учитывающую обороты всех шин. Позитивные стороны такого мониторинга следующие:

• схема стоит на машине изначально;
• надежность и отсутствие источников питания, которые нужно менять;
• удобство для водителя.

Наряду с очевидными достоинствами есть и недостатки, с чем автомобилисту придется мириться на протяжении всего срока эксплуатации машины. Главный минус – инертность, то есть, электронике требуется некоторое время, чтобы обработать сигналы и определить, какая шина спускает. Отсюда возникают следующие неудобства:

1. При серьезном повреждении резины система не сразу подаст сигнал о потере воздуха.
2. После устранения утечки и накачивания ската надо проехать несколько километров со скоростью 30 км/ч (не меньше), чтобы сигнальная лампочка на панели погасла. Поэтому у неопытных автомобилистов часто возникает вопрос, как отключить этот индикатор.
3. Если из шины улетучилось 5-10% воздуха, то лампа не загорится. Сигнал тревоги появится после падения давления свыше 20%.

Впрочем, датчики и контроллеры постоянно совершенствуются и работа штатных устройств контроля давления улучшается. В последних разработках контроллеры ABS учитывают не только скорость вращения колес, но и температуру окружающей среды и воздуха внутри ската, чтобы правильно рассчитать изменение давления и вовремя подать сигнал.

Устройство и принцип работы системы контроля давления в шинах TPMS

Поддержание оптимального давления в шинах отражается на сцеплении с дорожной поверхностью, расходе топлива, управляемости и безопасности движения автомобиля в целом. Большинство водителей для проверки используют обычный манометр, но прогресс не стоит на месте и в современных автомобилях активно внедряется электронная система контроля давления в шинах TPMS. Например, в европейских странах и США она обязательна для всех транспортных средств. В России наличие системы TPMS стало обязательным требованиям при сертификации новых типов ТС с 2016 года.

Что такое система TPMS

Система контроля давления в шинах TPMS (Tire Pressure Monitor System) относится к активной безопасности автомобиля. Как и многие другие инновации она пришла из военной отрасли. Главная её задача – отслеживать давление в шинах и подавать сигнал предупреждения водителю при падении ниже порогового значения. Кажется, что давление в шинах не самый важный параметр в автомобиле, но это не так. В первую очередь — это безопасность вождения. К примеру, если давление в шинах с каждой стороны осей разное, то автомобиль будет уводить в сторону. В базовых комплектациях TPMS начала появляться с 2000 года. Также есть автономные системы мониторинга, которые можно купить и установить отдельно.

Виды систем контроля давления в шинах

Принципиально системы можно разделить на два вида: с прямым (direct) и косвенным (indirect) измерением.

Система косвенного измерения

Это система считается самой простой по принципу действия и реализуется при помощи ABS. Она в движении определяет радиус колеса и расстояние, которое оно проходит за один оборот. Датчики ABS сравнивают показатели от каждого колеса. Если есть изменения, то подается сигнал на приборную панель автомобиля. Идея заключается в том, что радиус и пройденное расстояние спущенного колеса будет отличаться от эталонного.

Плюсом такого типа TPMS является отсутствие дополнительных элементов и приемлемая стоимость. Также в сервисе можно настроить начальные параметры давления, от которого будут измеряться отклонения. Минусом являются ограниченные функции. Нельзя измерить давление до начала движения, температуру. Отклонение от реальных данных может составлять около 30%.

Система прямого измерения

Данный тип TPMS наиболее актуальный и точный. Давление в каждой шине измеряется специальным датчиком.

В стандартный набор системы входят:

• датчики давления в шинах;
• приемник сигнала или антенна;
• блок управления.

Датчики передают сигнал о температуре и состоянии давления в шинах. Приемная антенна передает сигнал в блок управления. Приемники устанавливаются в колесных арках автомобиля, на каждое колесо свой.

Работа системы TPMS с приемниками и без них

Существуют системы, в которых отсутствуют приемники сигнала и колесные датчики связываются непосредственно с блоком управления. В таких системах датчики необходимо «прописывать» в блок, чтобы он понимал в каком колесе появилась проблема.

Информация для водителя может выводиться разными способами. В более дешевых вариантах вместо дисплея загорается индикатор, сигнализирующий о неполадках. Как правило, он не указывает в каком именно колесе проблема. В случае вывода данных на дисплей можно получать информацию о температуре и давлении для каждого колеса отдельно.

Дисплей TPMS на панели приборов

Датчики давления и их разновидности

Ключевыми компонентами системы являются датчики. Это сложные устройства. В их состав входят: передающая антенна, аккумулятор, сам датчик давления и температуры. Такое устройство контролеров у более продвинутых систем, но есть и проще.

Колесный датчик давления (внутренний)

По своему устройству и способу монтажа различают датчики:

Механические датчики самые простые и стоят недорого. Они вкручиваются вместо колпачка. Давление в шинах смещает колпачок на определенный уровень. Зеленый цвет внешнего клапана показывает нормальное давление, желтый – требуется подкачка, красный – низкий уровень. Такие датчики не показывают точных цифр, также их часто просто скручивают. Давление по ним в движении определить невозможно. Сделать это можно только визуально.

Внешний датчик давления

Внешние электронные датчики также накручиваются на вентиль, но передают непрерывный сигнал с определенной частотой о состоянии давления на дисплей, индикатор или смартфон. Их недостатком является подверженность к механическим повреждениям во время движения и доступность для воришек.

Внутренние электронные датчики давления устанавливаются внутри диска и совмещены с колесными вентилями. Вся электронная начинка, антенна и батарея прячутся внутри колеса. С внешней стороны накручивается обычный вентиль. Минусом является сложность монтажа. Для их установки нужно бортировать каждое колесо. Ресурса аккумулятора датчика как внутреннего, так и внешнего, обычно хватает на 7-10 лет. После нужно произвести замену.

Если у вас установлены датчики давления в колесах — обязательно предупредите об этом мастера шиномонтажа. В большинстве случаев их срезают при замене резины.

Преимущества и недостатки системы

Можно выделить следующие преимущества:

1. Повышение уровня безопасности. Это один из главных и важных преимуществ системы. С помощью TPMS водитель может вовремя установить неисправность в давлении, тем самым предупредить возможные поломки и ДТП.

1. Экономия. На установку системы потребуются какие-то средства, но в перспективе они окупятся. Оптимальное давление поможет рационально расходовать топливо. Также увеличивается срок службы шин.

В зависимости от вида системы, у неё есть и определенные минусы:

1. Подверженность к хищению. Если внутренние датчики украсть невозможно, то внешние скручивают часто. Внимание несознательных граждан также может привлечь дополнительный дисплей в салоне.
2. Сбои в работе и неисправности. Автомобили, прибывшие из Европы и США, часто поставляются с демонтированными колесами для экономии пространства. При установке колес может потребоваться калибровка датчиков. Сделать это можно, но могут потребоваться определенные знания. Наружные датчики подвержены воздействию внешней среды и механическим повреждениям, что может привести к их поломке.
3. Лишний дисплей (при самостоятельной установке). Как правило, дорогие машины изначально оборудованы системой контроля давления. Вся информация удобно выводится на экран бортового компьютера. Установленные самостоятельно системы имеют отдельный дисплей, который смотрится чужеродно в салоне. В качестве альтернативного варианта устанавливают модуль TPMS в прикуриватель. При длительной стоянке и в любой момент его можно просто снять.

Внешний дисплей системы контроля давления

Возможные неисправности TPMS

Основными причинами неисправности датчиков TPMS может быть:

• неисправность блока управления и передающего устройства;
• разряд аккумулятора датчиков;
• механические повреждения;
• аварийная замена колеса или колес без датчиков.

Также при замене одного из встроенных датчиков на другой система может конфликтовать и выдавать сигнал об ошибке. В Европе стандартная радиочастота для датчиков 433 МГц, а в США – 315 МГц.

Если один из датчиков вышел из строя, то может помочь перепрограммирование системы. Уровень срабатывания неработающего датчика ставится на нулевой. Не во всех системах это доступно.

Индикаторы неисправности TPMS

Система TPMS может выдавать два индикатора ошибки на приборной панели: надпись «TPMS» и «шина с восклицательным знаком». Принципиально важно понимать, что в первом случае неисправность связана с работой самой системы (блок управления, датчики), а во втором с давлением в шинах (недостаточный уровень).

В продвинутых системах каждый контроллер имеет свой уникальный идентификационный код. Как правило, они идут в заводской комплектации. При их калибровке нужно соблюдать определенную последовательность, например, передние левый и правый, затем задние правый и левый. Настроить такие датчики самому бывает трудно и лучше обратиться к специалистам.