Il sensore dell'angolo di sterzata & i sensori di accelerazione: una guida completa

Il sensore dell'angolo di sterzata si trova per la maggior parte delle volte esattamente dove ve lo aspet-tereste: dietro al volante, attorno alla colonna. A volte, ma davvero raramente, qualche produttore sceglie di posizionare il sensore presso la scatola del cambio. Ne esistono di diversi tipi. La versione che si basa sull'effetto Hall è la più diffusa, ma anche quelle con contatti scorrevoli sono ancora comuni. Inoltre, esistono anche sensori ottici digitali che inviano un segnale specifico per l'angolo di sterzata misurato in un determinato momento. Qui di seguito, illustreremo in breve le differenze fra i vari tipi di sensore.

Analogico con contatto scorrevole

Il sensore analogico dell'angolo di sterzata si compone di due potenziometri, chiamati anche partitori di tensione, che si avvalgono di un rivestimento resistivo fisso, spesso in carbonio, dal quale passa la ten-sione. Un contatto scorrevole si sposta su tale rivestimento e la posizione in cui si trova in un determi-nato momento indica la quantità di tensione trasmessa. Esistono versioni che operano con una ten-sione di riferimento di 5 volt, altre si avvalgono di 12 volt. Il secondo partitore di tensione non è inteso come mezzo di controllo, ma serve a determinare la direzione dello sterzo: a sinistra o a destra. Posizionando i due partitori uno opposto all'altro, grazie alla differenza di tensione si può determinare se lo sterzo ruota in senso orario o antiorario. La tensione fornita in posizione neutra (ovvero quando sterzo e ruote sono paralleli all'asse del veicolo) può variare a seconda del partitore, in modo da poter verificare se il sensore dell'angolo di sterzata funziona correttamente. Esistono davvero numerose va-rianti di questo tipo di sensore, quindi ci è impossibile fornire valori specifici al riguardo.

I contatti scorrevoli si usurano a tal punto che è impossibile stabilire un contatto permanente ed è per questo motivo che vengono impiegati sempre di meno dall'industria automobilistica. In caso di guasto al sensore dell'angolo di sterzata o in caso di assenza temporanea del segnale, è pertanto una buona idea controllare innanzitutto i contatti scorrevoli.

Sensori a effetto Hall

I sensori dell'angolo di sterzata che si servono dell'effetto Hall (come i Bosch LWS5 e LWS6) funzionano senza contatto e dunque non presentano problemi di usura. Analogamente ai sensori ruota attivi, ques-to tipo di sensore impiega un anello magnetico a più poli. I sensori a effetto Hall (ne esistono vari) sono in grado di rilevare ogni movimento con una precisione di 1,5 gradi e di inviare segnali quadri alla cen-tralina. La fase del segnale di ciascun sensore Hall è diversa così da consentire di determinare subito la direzione di rotazione e di capire se il sensore non funziona correttamente. Seguono le misurazioni dell'angolo di sterzata, della direzione di rotazione e della velocità di rotazione. I risultati vengono tras-formati in un segnale CAN e inviati all'ECU dell'ESP.

Ottico

Mercedes-Benz, in particolare, è stata per parecchio tempo una sostenitrice accanita dei sensori dell'angolo di sterzata di tipo ottico. Anche questo tipo di sensore genera vari segnali quadri, ma sfrutta la luce invece del magnetismo. Grazie all'uso di più rivestimenti, ciascuno con una configurazione speci-fica di fori, vengono creati segnali di diverso tipo, che sono poi messi a confronto dal controller: il risul-tato sarà trasformato in un segnale digitale utilizzabile.

A prima vista si potrebbe pensare che questo tipo di sensori funzioni bene tanto quanto un sensore a effetto Hall, ma in realtà il sensore ottico ha un acerrimo nemico: la sporcizia. Infatti, può bastare un po' di polvere per bloccare il fascio di luce e, di conseguenza, disturbare il segnale. I sensori ottici sono pertanto adatti unicamente all'uso in un ambiente totalmente isolato.

Pertanto, qualora rileviate un guasto a un sensore ottico, controllate innanzitutto se è impolverato o sporco: potreste cavarvela semplicemente soffiando via la polvere!

Calibrazione

La calibrazione di un sensore dell'angolo di sterzata non è affatto complicata, con se ci si aiuta con un buon strumento di diagnosi. Spesso basta sterzare il volante del tutto verso sinistra e poi del tutto verso destra per tarare completamente il sensore. Esistono anche sensori autocalibranti, per tarare i quali basta attivare il quadro di avviamento e sterzare il volante del tutto verso sinistra e poi del tutto verso destra. In molti casi, anche il sistema ESP può determinare se sia necessario calibrare il sensore con-frontando i valori del sensore dell'angolo di sterzata con quelli dei sensori di accelerazione. In caso il sistema rilevi che il veicolo prosegue dritto, ma l'angolo di sterzata diverge troppo, l'ESP si disattiverà automaticamente e si illuminerà la relativa spia luminosa.

Servosterzo elettrico

Il sensore dell'angolo di sterzata non viene utilizzato unicamente ai fini dell'ESP, ma anche per la rego-lazione del servosterzo elettrico. Un motore elettrico assiste il movimento dello sterzo non appena viene rilevata una variazione nell'angolo di sterzata. In questo caso il servosterzo idraulico si rivela su-perfluo. Il vantaggio di questo sistema non sta soltanto nel risparmio in termini di spazio e peso, ma anche nelle possibilità di regolazione dello sterzo. Ad esempio, consente di optare per una guida tran-quilla o per una guida più sportiva. Inoltre, può tornare molto utile nelle manovre di parcheggio paralle-lo: si pensi, ad esempio, al pulsante "City" della Fiat, che rende quest'azione estremamente semplice. Uno svantaggio del servosterzo elettrico è però l'assenza di sensazioni al volante: poiché è il motore elettrico a decidere i movimenti, le reazioni delle ruote alla superficie stradale diventano quasi imper-cettibili al volante.

BMW Serie 3 E90: brevi messaggi di errore DSC

Supponiamo: ogni tanto un messaggio DSC appare brevemente sul cruscotto, ma scompare all'impro-vviso come è arrivato. La lettura dei codici di errore non funziona perché l'errore non viene salvato. Tuttavia, il messaggio torna ogni tanto. Allora cosa fai? L'unica opzione che hai è controllare tutto ciò che può causare reclami intermittenti. Un consiglio che possiamo dare nel caso della BMW Serie 3 E90: controlla il sensore dell'angolo di sterzata. Esistono diversi casi noti in cui il sensore dell'angolo di ster-zata è stato esposto alle intemperie in modo tale da causare questi reclami. Non sappiamo perché questo sia così specifico per l'E90.

I sensori di accelerazione

Oltre all'angolo di sterzata, l'ECU dell'ESP necessita anche di valori puntuali che indichino i movimenti effettuati dal veicolo. Proprio a questo servono i sensori di accelerazione, suddivisi in due tipi: i sensori di accelerazione laterale e i sensori dell'angolo di imbardata. Tuttavia, non vi troverete mai di fronte a questi sensori separati: sia Continental sia Bosch li hanno infatti integrati in un unica sede. Prenderemo a esempio il sensore del Bosch 5.7 ESP, una versione non tra le più recenti, per descrivere il funziona-mento.

Calibrazione dei sensori ESP

Importante per i sistemi con ESP: dopo l'installazione, tutti i sensori ESP devono sempre essere ricalibra-ti. La migliore attrezzatura diagnostica universale avrà questa funzione disponibile. In caso contrario, i malfunzionamenti sono garantiti.

Il sensore ESP utilizza un'alimentazione (12 V), una massa e un bit (segnale quadro, 0-6,8 V). Il bit viene utilizzato come mezzo di controllo e inviato congiuntamente al segnale in uscita del sensore dell'angolo di imbardata. Il sensore dell'angolo di imbardata si serve di una tensione di riferimento (2,5 V). Il sen-sore dell'angolo di imbardata influirà su questa tensione di riferimento: positivamente in caso di angolo di imbardata positivo, negativamente in caso contrario. L'output varia da 0,7 a 4,3 V. Siccome su ques-to segnale influisce il bit di controllo, il segnale in uscita deve apparire come segue:

ATTENZIONE! La presenza di un segnale lineare indica un guasto al sensore!

Il sensore di accelerazione laterale non utilizza tensione di riferimento né bit di controllo. Il segnale in uscita è lineare e varia da 0,5 a 4,5 V. Per ottenere questi valori dovrà essere raggiunta una forza di gravità di -1,5 o +3,5 G.

Evoluzione

Sebbene quanto detto finora spieghi bene il funzionamento dei sensori ESP, la situazione evolve rapi-damente. Analogamente a tutte le componenti elettroniche impiegate nei veicoli, anche per quanto concerne l'ESP si passa progressivamente dai segnali analogici ai messaggi CAN. Una rete centralizzata offre in effetti numerosi vantaggi. Giusto per fare un paio di esempi: il segnale è disponibile in tutto il veicolo e si risparmia considerevolmente in quanto a cablaggio, dunque anche in termini di spazio e peso.

Anche la tecnologia degli stessi sensori ha subito un'evoluzione. Facendo un confronto fra il Bosch 5.7 ESP e il Bosch 8.0 ESP si vedono subito le differenze. Sia il sensore laterale sia il sensore dell'angolo di imbardata ora si servono di materiale piezoelettrico che fornisce una tensione maggiore man mano che la forza di accelerazione aumenta.

Al centro del materiale piezoelettrico viene posizionata una massa in sospensione. Non appena il veico-lo accelera o gira in una determinata direzione, lo fa anche la massa e la forza necessaria per spostare la massa dalla posizione di riposo genera una determinata tensione nel materiale piezoelettrico. È forse superfluo dire che tale tensione aumenta all'aumentare della distanza di spostamento della massa dalla posizione di riposo.

La tensione viene quindi trasformata in segnale elettrico. Tramite un calcolo con i valori relativi all'ac-celerazione laterale e all'accelerazione di rotazione si può confrontare anche il movimento dell'auto con l'angolo di sterzata.

Lo sapevate?

La nuova generazione di sensori dell'angolo di imbardata viene denominata anche iMEMS, ovvero "in-tegrated Micro Electro-Mechanical System", microsistema elettromeccanico integrato. Grazie a questa tecnologia, il sensore dell'angolo di imbardata è diventato talmente piccolo da poter essere integrato senza più alcun problema nell'ECU. Pertanto, le ECU più recenti, come determinate versioni dell'ATE Teves MK60E, non necessitano più di sensori ESP esterni.

In caso vi troviate di fronte a un guasto correlato all'ESP, controllate con cura anche l'ECU, perché il problema potrebbe anche trovarsi al suo interno.

Codice errore 01423 – Yaw rate sensor

In caso di impostazione/adattamento di base errati: eseguire nuovamente l'impostazione di base. In caso di guasto al circuito elettrico: controllare il cablaggio al sensore di imbardata (G200) e controllare la tensione di alimentazione al sensore. Tutto bene? Quindi sostituire il sensore. Se il codice di errore è ancora presente dopo la sostituzione del sensore, contatta il nostro Servizio Clienti.

Sterzo attivo

I veicoli con dotati di un sistema di sterzo attivo (Active Steering), come BMW e Mercedes-Benz, sono dotati di due sensori ESP: un sensore primario situato sotto il sedile del conducente e un sensore secon-dario situato sotto il sedile del passeggero. I due sensori sono molto simili, ma il sensore secondario ha una resistenza terminale e inoltre utilizza un ID CAN diverso. Pertanto, non sono intercambiabili. Anche il modo in cui questi sensori vengono utilizzati dal sistema ESP è piuttosto differente. I valori del sensore secondario vengono infatti usati unicamente come mezzo di controllo per i valori del sensore principale e ciò significa che il sensore secondario non può assumere la funzione del sensore principale. Non ap-pena viene rilevata una differenza fra i due sensori, il sistema indica un guasto. Entrambi i sensori sono passivi: i segnali vengono inviati soltanto quando richiesti dall'ECU dell'ESP. Come già detto, tale ri-chiesta avviene comunque ogni 10 millisecondi.