Radsensor

Radsensoren oder auch Drehratensensoren genannt, sind elektronische Bauteile im Kfz., die zur Ermittlung der Drehzahl der Räder dienen. Diese Informationen werden als elektrisches Signal an das Steuergerät des ABS (Antiblockiersystem) oder ESP (elektronisches Stabilisierungsprogramm) geliefert. In den Anfängen der ABS-Technik diente der Radsensor nur zur Ermittlung der Raddrehzahl. Diese ermittelten Werte wurden analog erfasst und mussten zur Weiterverarbeitung im Steuergerät digitalisiert werden. Das damals „passiv“ genannte Bauteil wurde im Laufe der Entwicklung von dem „aktiven“ Radsensor ersetzt. Dieser sammelt die Messgrößen über das gesamte Bewegungsspektrum eines Fahrzeuges und versorgt zahlreiche Sicherheits- sowie Komfortsysteme des Fahrzeuges mit direkten, digitalen Signalen. Ebenso wie die Radsensoren selbst, wurden die Messmethoden im Laufe der Entwicklung immer weiter optimiert.

Nutzen im Fahrzeug

Heute werden Radsensoren für mehrere Systeme gleichzeitig eingesetzt. So nutzt ein Reifendruckkontrollsystem (RDKS) die Informationen über die Umfangsgeschwindigkeit der Reifen, um Unterschiede zu lokalisieren, die auf unterschiedliche Druckverhältnisse hinweisen. ABS, ASR (Antischlupfregelung), ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) arbeiten im Rahmen der aktiven Sicherheit eng zusammen und der Radsensor liefert dem ESP und der ASR wertvolle Messgrößen, wenn es gilt, verschiedene Räder unabhängig voneinander so abzubremsen, dass ein Fahrzeug in der Spur bleibt. Der aktive Radsensor hat einen festen Platz in der modernen Fahrzeugelektronik.

Aktiv und ausbaufähig

Mit der Weiterentwicklung der Fahrzeugelektronik und dem immer größer werdenden Bedarf an Messdaten sind passive Radsensoren überfordert. Ihre Bauweise und Art der Ansteuerung  sind ein weiteres Minus für die passive Version. Die kompakte, aktive Ausführung ist robuster und unempfindlich gegenüber Regen und äußeren Einflüssen. Als Weiterentwicklung sind die Smart-Sensoren zu betrachten, diese intelligenten Sensoren sind direkt an den Datenbus des Fahrzeuges angeschlossen. Sie wandeln die gemessenen, physikalischen Größen sofort per Mikroprozessor in digitale Werte um und setzen diese auf den Datenbus der Systemsteuerung.

Bauformen und Einsatzmöglichkeiten

Radsensoren werden in einer passiven und einer aktiven Ausführung hergestellt. Aktive Radsensoren sind Messinstrumente, die verstärkende oder Signal erzeugende Baueinheiten enthalten und mit einer permanenten Stromversorgung betrieben werden (Klemme 30). Die passiven Sensoren gehören einer älteren Baureihe an und können mit ihrem herkömmlichen, induktiven Messprinzip keine Daten erheben, die von einem modernen ABS, ESP, Getriebe, Motor oder Navigationssystem benötigt werden. Sie liefern erst dann Messdaten, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet (mind. 6-7 km/h). Das macht sie zum Beispiel für den Einsatz zur Steuerung einer elektronischen Parkbremse untauglich. Die aktive Version von Radsensoren erkennt zusätzlich die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges und verfügt auch im Stillstand über Messimpulse, die das System auf seine einwandfreie Funktion checken. Stehen zum Beispiel die Räder länger als eine Sekunde still, meldet der Radsensor dies an die Bordelektronik und die elektronische Parkbremse sorgt dafür, dass sich das Fahrzeug nicht mehr ungewollt bewegt. Radsensoren tragen also auch zum Fahrkomfort bei.

Messmethoden

Passive Drehraten-Sensoren beinhalten nur passive Elemente (Spule, Widerstand, Kondensator). Die Messwerte/Signale werden als analoge Spannung ausgegeben und müssen zur Verwendung in der Bordelektronik in digitale Werte kumuliert werden. Da bei dieser Bauform keine permanente Stromversorgung anliegt, wird sie als „Passiv“ bezeichnet.

Aktive Drehraten-Sensoren oder auch Drehzahlfühler genannt, arbeiten mit permanenter Stromversorgung, weshalb sie als „aktiv“ bezeichnet werden. Die permanente Stromversorgung macht zum Beispiel das Wirkprinzip des Halleffektes oder der optischen Erfassung von Drehzahlen erst möglich. Hierbei werden auch im Stillstand verwertbare, digitale Signale ausgegeben. Diese liefern dem ASR und/oder der elektronischen Parkbremse aus dem Stillstand heraus Informationen über Bewegungsrichtung und Raddrehzahl beim Anfahren. Die Messung erfolgt meist über das Abtasten eines Multipolringes oder Inkrementenrads (Geberring), der zum Beispiel mit dem Innenring des Radlagers verbunden ist. Bewegt sich der Polring nun gegenüber dem Fühler des Radsensors, werden Magnetfelder durchlaufen. Die Polarität und Frequenz der erzeugten Impulse gibt die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Rads an das Steuergerät weiter. Drehratensensoren, die sich der optischen Erfassung bedienen, sind meist in Bereichen zu finden, die sich auf die reine Erfassung von Drehzahlen beschränken. Das zu messende Bauteil wird dazu mit einer gelochten Scheibe versehen oder passiert eine solche. Die Scheibe ist mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle hinterlegt. In der Drehung durchbricht das Licht der Leuchtdiode die Lochung und wird von einer Fotodiode, auf der gegenüberliegenden Seite, aufgefangen. Die Frequenz dieses Lichtschrankeneffektes wird als digitales Rechteck-Signal direkt an das Steuergerät weitergeleitet.

Anmerkung:

Ab wann genau ein Sensor als passiv oder aktiv bezeichnet wird, ist selbst unter Fachleuten nicht deutlich geklärt. Auf die Praxis bezogen, bedienen wir uns hier der gängigen Definition, die zum Beispiel auch Bosch bei Werksschulungen wählt und die in der Werkstattpraxis Einzug gehalten hat.