ال التشفير المغناطيسي قرص الفرامل هو جهاز استشعار عالي الدقة يستخدم على نطاق واسع في أنظمة فرملة السيارات. فهو يجمع بين المغناطيسية وتكنولوجيا معالجة الإشارات لقياس سرعة العجلة وموضعها. يلعب هذا الجهاز دورًا مهمًا في تحسين أداء واستقرار وسلامة أنظمة فرملة السيارة. ستقدم هذه المقالة بالتفصيل مبدأ عمل التشفير المغناطيسي لقرص الفرامل وكيفية تحقيق قياس دقيق للسرعة والموضع.

1. هيكل التشفير المغناطيسي قرص الفرامل
يتكون التشفير المغناطيسي لقرص الفرامل عادة من الأجزاء التالية:

حلقة التشفير المغناطيسي
وهي عبارة عن حلقة من مادة مغناطيسية مثبتة على قرص أو محور الفرامل، وعادة ما تكون مصنوعة من المطاط أو البلاستيك الممزوج بمسحوق مغناطيسي، مع وجود أقطاب مغناطيسية موزعة بالتساوي على الحلقة.
وحدة الاستشعار
يتضمن عناصر الاستشعار المغناطيسي (مثل مستشعرات Hall أو مستشعرات المقاومة المغناطيسية) ووحدات معالجة الإشارات لالتقاط تغيرات المجال المغناطيسي وتوليد إشارات كهربائية.
معالجة الإشارات ودائرة الإخراج
يحول الإشارة الأصلية إلى إشارة رقمية يمكن التعرف عليها من خلال نظام التحكم الموجود على اللوحة، مثل إشارة النبض أو الإشارة المشفرة.
2. مبدأ العمل
يستخدم التشفير المغناطيسي لقرص الفرامل تغيرات المجال المغناطيسي للكشف عن الحركة الدورانية. يتضمن مبدأ عملها الخطوات التالية:

تحريض المجال المغناطيسي

سوف تمر الأقطاب المغناطيسية الموجودة على حلقة التشفير المغناطيسي عبر وحدة الاستشعار بدورها عندما يدور قرص الفرامل. يحصل المستشعر على معلومات الدوران عن طريق اكتشاف التغير في قطبية المجال المغناطيسي (القطب N والقطب S).

توليد الإشارة

عندما يمر القطب المغناطيسي عبر المستشعر، يقوم المستشعر بإخراج إشارة كهربائية، والتي تتجلى عادة كتغير في الجهد أو التيار. تشكل هذه التغييرات إشارة نبضية.

معالجة الإشارات

تعمل وحدة معالجة الإشارات على تضخيم وتصفية وترميز إخراج الإشارة الأولية بواسطة المستشعر لتوليد بيانات السرعة أو الموقع عالية الدقة.

على سبيل المثال، يمكن تحديد سرعة العجلة من خلال حساب عدد النبضات لكل وحدة زمنية، ويمكن تحديد اتجاه الدوران والموضع المحدد من خلال الكشف عن مرحلة النبض.

نقل البيانات

يتم نقل البيانات المعالجة إلى نظام التحكم في فرامل السيارة (مثل ABS أو ESC) عبر الكابل أو لاسلكيًا للتحكم الدقيق.

3. التقنيات الرئيسية لتحقيق قياس السرعة والموقع

تصميم حلقة التشفير المغناطيسي عالية الدقة

يحدد تباعد الأقطاب المغناطيسية وتوزيعها دقة القياس ودقته. يمكن أن يؤدي التوزيع الأكثر كثافة للأقطاب المغناطيسية إلى تحسين قدرة المشفر على إدراك الحركات الدقيقة.
تكنولوجيا الاستشعار المتقدمة

تعد مستشعرات تأثير هول وأجهزة الاستشعار المقاومة المغناطيسية هي الاختيارات السائدة. تعد مستشعرات القاعة مناسبة للتطبيقات عالية السرعة، بينما تتمتع مستشعرات المقاومة المغناطيسية بحساسية ومتانة أعلى.
خوارزمية معالجة الإشارات الفعالة

يمكن لخوارزميات التصفية وتكنولوجيا معالجة الإشارات الرقمية القضاء على الضوضاء بشكل فعال وتحسين موثوقية الإشارة واستقرارها.
تحسب أجهزة التشفير التزايدية السرعة بعدد النبضات، بينما تسجل أجهزة التشفير المطلقة الكود المحدد لكل موضع، مما يتجنب مشكلة فقدان الموضع.
القدرة على مكافحة التدخل

نظرًا لبيئة التشغيل المعقدة للسيارات، يجب أن تتمتع أجهزة التشفير المغناطيسي بقدرة قوية على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي ومقاومة درجات الحرارة العالية لضمان التشغيل المستقر في البيئات القاسية.
4. مزايا التشفير المغناطيسي قرص الفرامل
قياس عالي الدقة

يمكنه تحقيق الكشف عن موضع مستوى أقل من المليمتر واستجابة سرعة مستوى الميكروثانية، وهو مناسب للأنظمة الديناميكية عالية السرعة.
هيكل مدمج وتكامل عالي

تم دمج حلقة التشفير المغناطيسي مع قرص الفرامل، وهو خفيف الوزن ويشغل مساحة صغيرة، ومناسب للتصميم المدمج للسيارات الحديثة.
موثوقية عالية

لا يتأثر حث المجال المغناطيسي بالغبار والرطوبة والزيت، وهو مناسب لمختلف البيئات القاسية.
استهلاك منخفض للطاقة

تيار العمل للمشفر المغناطيسي منخفض، مما يلبي متطلبات توفير الطاقة وحماية البيئة.
5. سيناريوهات التطبيق النموذجية
نظام الفرامل المانعة للانغلاق (ABS)

يمنع العجلات من الانغلاق أثناء الكبح ويضمن ثبات السيارة من خلال مراقبة تغيرات سرعة العجلة في الوقت الفعلي.
نظام التحكم الإلكتروني بالثبات (ESC)

تساعد البيانات الدقيقة للسرعة والموقع المركبات في الحفاظ على مسار قيادتها عند الانعطاف أو في حالات الطوارئ.
القيادة الأوتوماتيكية وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)

توفر أجهزة التشفير المغناطيسية دعمًا موثوقًا للبيانات الديناميكية للقيادة الذاتية وتحسين مستوى ذكاء المركبات.
6. اتجاهات التنمية المستقبلية
التشفيرات المغناطيسية ذات الدقة العالية

توفير قياسات أكثر دقة للسرعة والموقع لتلبية المتطلبات العالية للقيادة الذاتية.
الذكاء والتكامل

الجمع بين تقنيات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء لتحقيق مراقبة الحالة في الوقت الفعلي ووظائف التشخيص عن بعد.
مواد وتصميمات أكثر متانة

تطوير المزيد من المواد التي تتحمل درجات الحرارة العالية والمقاومة للتآكل لتلبية احتياجات السيارات الكهربائية والمركبات عالية الأداء.