از سنسورهای خودرو چه می‌دانیم؟
در معنای لغوی کلمه سنسور (sensor) یعنی حس کننده که از ریشه کلمه sens به معنی حس کردن گرفته شده است تا به کمک آن بتوانیم کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و انواع دیگری از کمیت های الکتریکی پیوسته یا غیرپیوسته محاسبه شود.
از سنسور خودرو میتوان در انواع دستگاه های اندازه گیری و سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال استفاده کرد. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی سیستم های کنترل اتوماتیک باشد. سنسورها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آنها تعریف شده، اطلاعات را به سیستم کنترل کننده میفرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل میکند .
سنسورهای بدون تماس
سنسورهای بدون تماس سنسورهایی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل میکنند؛ مثلا با نزدیک شدن یک قطعه، وجود آن را حس کرده و فعال میشوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است، میتواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم گردد.
انواع سنسور ها خودرو
سنسورها همچنین می‌توانند بر اساس پدیده فیزیکی که اندازه می‌گیرند نیز طبقه‌بندی شوند:
- سنسور موقعیت: سنسورهایی هستند که اندازه‌گیری موقعیت را فراهم میکنند، مانند سنسورهای لیمیت سوئیچ‌ها، سنسورهای مجاورتی، پتانسیومترهای خطی یا دورانی، اینکودر و سونار.
- سنسور سرعت که با محاسبه دقیق موقعیت نسبت به بازه‌های زمانی مشخص امکان‌پذیر است. تاکومتر مثالی از سنسور سرعت میباشد.
- سنسور شتاب یا شتاب سنج، سنسورهایی هستند که بیشتر برای اندازه‌گیری ارتعاشات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. شتاب سنج‌ها معمولاً از المان‌های پیزو الکتریک و کرنش سنج‌ها استفاده میکنند.
- دبی سنج‌ها: برای اندازه‌گیری دبی سیالات استفاده میشود.
- سنسورهای التراسونیک یا مافوق صوت: این سنسورها با فرستادن یک موج صوتی با فرکانسی بالاتر از محدوده شنوایی انسان و دریافت بازگشت موج آن و محاسبه زمان رفت و برگشت، قادر به اندازه‌گیری فاصله می‌باشند.
- سنسورهای دید: این سنسورها معمولاً شامل یک دوربین، یک رایانه پردازش عکس و یک سیستم نورپردازی می‌باشند و در طول دهه‌های اخیر یک المان استاندارد دید در اتوماسیون کارخانه‌ها می‌باشند.
- سنسور باران: این سنسورها بر دو نوع هستند. دسته ای که با امواج فروسرخ (Infrared) و دسته‌ای که با امواج فراصوت (Ultrasonic) کار میکنند. این سنسورها این دو نوع موج را بر روی سطح شیشه میفرستند و بر اساس میزان امواج بازگشتی، میزان رطوبت سطح شیشه را می‌سنجند؛ به این صورت که اگر شیشه خشک باشد، تقریبا تمامی امواج تابیده شده به سطح شیشه به سنسور بازتاب میشود اما اگر شیشه خیس باشد، میزان کمتری از کل امواج تابیده شده به سنسور باز می‌گردد. بر همین اساس، سنسور میزان رطوبت سطح شیشه را تشخیص می‌دهد و با توجه به آن برف پاک کنها را فعال و سرعت آن را تنظیم میکند. هنگامی که شیشه به صورت کامل خشک باشد، سنسور دستور غیر فعال شدن برف پاک کنها را خواهد داد.
- سنسور دنده عقب: سنسور دنده عقب یا به طور کلی سنسورهای پارک (EPS) یکی از سامانه‌های هشدار دهنده یا به عبارتی دیگر یک سیستم کمک راننده محسوب میشود. این سیستم، حضور موانع گوناگون در مسیر حرکت اتومبیل را به راننده اعلام میکنند تا بدین وسیله از وقوع تصادف با اجسام موجود بر سر راه خودرو، به ویژه در حالت دنده عقب و یا حین پارک خودرو پیشگیری به عمل آورند.
پیشنهاد مطالعه:
صدای انفجار از اگزوز خودرو به چه دلیل شنیده می شود؟
در مورد خروج دود از لوله گیج روغن چه می دانید؟
سنسور دنده عقب خودرو
سنسور پارک (Parking Sensor) یا سنسور دنده عقب (Parking Sensors Rear) نوعی سیستم ایمنی هشدار دهنده در خودرو است که با استفاده از آلارم‌های صوتی یا دیداری، راننده را نسبت به وجود موانع مختلف در مسیر حرکت رو به عقب مطلع می‌سازد. به نحو دیگر میتوان این طور بیان کرد که سنسورهای پارک یا سنسور دنده عقب وظیفه پایش فاصله بدنه خودرو تا مانع موجود بر سر راه را بر عهده دارند؛ به ویژه در هنگام پارک خودرو در فضاهای نسبتا تنگ و یا در حین دنده عقب رفتن با اتومبیل به جهت بیرون آمدن از پارکینگ، این سیستم میتواند از بروز بسیاری از برخوردهای ناخواسته جلوگیری به عمل آورد.
اجزاء سنسور دنده عقب
به طور کلی سنسورهای پارک یا سنسور دنده عقب از بخش‌هایی نظیر واحد کنترل مرکزی که وظیفه تجزیه و تحلیل سیگنال‌های وارده از سنسورها را بر عهده دارد، چند عدد چشمی یا حسگر خروجی، سیم، نمایشگر جهت نمایش علائم هشدار دهنده بصری و سامانه هشدار صوتی بازر (buzzer) تشکیل شده‌اند. لازم به ذکر است که پکیج‌های سنسور دنده عقب معمولا دارای دو، چهار و یا نهایتا شش چشمی (سنسور خروجی) هستند که هنگام حرکت به سمت پشت، سیگنال‌هایی به سوی موانع ارسال و داده‌های حاصل را جهت پردازش به واحد کنترل مرکزی ارسال میکنند.
نحوه عملکرد سنسور دنده عقب به این صورت است که هر چه فاصله سپر خودرو و یا به طور کلی محل نصب سنسورها روی بدنه، به مانع نزدیک‌تر شود، هشدار دهنده‌های بصری و آلارم های صوتی با شدت بیشتری شروع به کار و اعلام هشدار خواهند کرد.
تاریخچه سنسور دندانه عقب ماشین
طرح اولیه حسگرهای پارک یا سنسورهای دنده عقب در ابتدا توسط شخصی به نام دکتر تونی هایس (Tony Hayes) به منظور ساخت دستگاهی برای کمک به حرکت آسان‌تر نابینایان در اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی ابداع شد. در سال ۱۹۸۳ آقای هایس اختراع خود را جهت تولید در مقیاس صنعتی به شرکت خودروسازی جگوار ارائه کرد اما مدیران این شرکت بریتانیایی اعتقاد داشتند که رانندگان واقعی هیچ احتیاجی به چیزی شبیه به این دستگاه نخواهند داشت و این وسیله تنها میتواند برای نابینایان مفید باشد؛ بنابراین پس از بررسی دستگاه سنسور دنده عقب، روی چندان خوشی به این طرح کاربردی آقای هایس نشان ندادند.
با این حال آقای هایس ناامید نشد و اختراع خود را به یک تولیدکننده محلی سپرد تا از آن در وسایل نقلیه سنگین نظیر انواع تانکرها، کامیون‌ها و خودروهای تجاری شهری استفاده شود. ناگفته نماند که شرکت تویوتا نیز سیستم هشدار دهنده اولتراسونیک صوتی خود را در سال ۱۹۸۲ روی تویوتا کرولا نصب کرد و تا سال ۱۹۸۸ به عرضه آن ادامه داد.
سنسورهای دنده عقب اولتراسونیک
این نوع از حسگرها به یک سری دیتکتور مجاورت فراصوت جهت تشخیص فاصله تا مانع مجهز هستند. سنسورهای خروجی اولتراسونیک پالس‌های صوتی را به سمت موانع ارسال میکنند که پس از برخورد پالس به مانع و برگشت به سوی سنسور، توسط واحد کنترلگر مرکزی مورد تحلیل قرار می‌گیرند. بدین ترتیب فاصله جسم تا سپر عقب خودرو با استفاده از پارامترهای زمان بازگشت پالس و سرعت صوت قابل سنجش خواهد بود؛ چرا که فاصله برابر است با حاصل‌ضرب زمان در سرعت. هر چه زمان برگشت پالس کوتاه‌تر باشد، مسافت بین خودرو و مانع نیز کمتر خواهد بود.
سنسورهای دنده عقب الکترومغناطیس
سنسورهای پارک الکترومغناطیس در سال ۱۹۹۲ ابداع شدند و مبنای عملکرد آنها، بر حرکت آهسته و یکنواختِ خودرو به سمت مانع جهت اجتناب از برخورد استوار است؛ هر چه اتومبیل به مانع نزدیک‌تر شود، آلارم‌های صوتی یا دیداری شدید و شدیدتر میشوند. اغلب این‌گونه حسگرها احتیاج به هیچ‌گونه سوراخ‌کاری نداشته و به صورت یکپارچه درون سپر جاسازی میشوند؛ بدین ترتیب نمای فابریک اتومبیل نیز دست نخورده باقی خواهد ماند.
نحوه عملکرد حسگرهای الکترومغناطیسی به این صورت است که سیم پیچ‌های داخلی این سامانه یک میدان مغناطیسی در اطراف بدنه خودرو ایجاد میکنند؛ هنگامی که اتومبیل به مانع نزدیک میشود، تغییرات حاصل در میدان مغناطیسی اطراف بدنه به صورت نوسان ولتاژ یا جریان به پردازنده مرکزی ارسال شده و سیستم با پردازش داده‌ها میزان فاصله تا مانع را مورد ارزیابی قرار می‌دهد. در صورت نزدیک شدن بیش از حد خودرو به مانع، آلارم‌های صوتی و یا تصویری جهت اعلام هشدار به راننده فعال خواهند شد.
مزایا و معایب سنسورهای دنده عقب
همانطور که اشاره شد حسگرهای دنده عقب به منظور کاهش احتمال برخورد با موانع موجود در سر راه پشت خودرو مورد استفاده واقع میشوند؛ بنابراین تقلیل احتمال بروز برخوردهای ناخواسته و به حداقل رساندن درصد وقوع خسارت‌های مالی و یا جانی ناشی از آنها، مهم‌ترین مزیت سنسورهای دنده عقب به شمار میرود. از سوی دیگر با توجه به اینکه سنسورهای دنده عقب بار اضافه چندانی بر سامانه برق خودرو تحمیل نمی‌کنند، بنابراین ضرر خاصی برای سامانه‌های الکترونیکی اتومبیل در پی ندارند و نمی‌توان عیب قابل ذکری را برای آنها در نظر گرفت.
در این بین میتوان به مزایا و معایب سنسورهای اولتراسونیک در مقایسه با انواع الکترومغناطیس اشاره کرد: از جمله نقاط قوت سنسورهای اولتراسونیک میتوان به قیمت پایین‌تر آنها اشاره کرد. از سوی دیگر حسگرهای اولتراسونیک حتی هنگام ثابت بودن خودرو، در صورت قرار داشتن اهرم تعویض دنده در حالت دنده عقب، می‌توانند نزدیک شدن جسم را تشخیص دهند.
از جمله معایب سنسورهای دنده عقب اولتراسونیک نیز میتوان به هشدارهای اشتباه این سنسورها هنگام حرکت اتومبیل در سراشیبی اشاره کرد. همچنین دقت این‌گونه حسگرها جهت تشخیص اجسام باریک و کوچک چندان دقیق نیست. علاوه بر این در صورت کثیف بودن چشمی‌ها نیز ممکن است دقت و کارایی سیستم تا حدودی کاهش یابد.
سنسور باد لاستیک خودرو
ساختار تایرها متشکل از مواد لاستیکی و الاستیکی با انعطاف پذیری بالا است، این ویژگی وابستگی فراوانی به دمای محیط دارد. کاهش دما منجر به کاهش فشار باد لاستیک میشود، هر ۱۲ درجه کاهش دما حدود ۱ PSI فشار باد لاستیک را کاهش می‌دهد. همین مساله سبب میشود که در فصل سرما لاستیک برخی از خودروها حالت کم بادی را به خود بگیرد؛ بنابراین ضروری است که با شروع فصل سرما اقدام به بررسی و تنظیم باد لاستیک‌ها کنید.
لاستیک‌ها نیز مانند هر قطعه دیگر در خودرو نیازمند نگهداری استاندارد هستند، هرگونه تغییر در فشار باد لاستیک میتواند مستقیم در ایمنی، شتاب، استهلاک و مصرف سوحت خودرو تاثیر گذار باشد.
مشکلات تنظیم نبودن باد لاستیک خودرو
تنظیم نبودن باد تایرها سه مشکل اساسی در خودروها ایجاد خواهند کرد. نخست اینکه، باتوجه به شروع فصل سرما و بارندگی‌ها، عامل اصلی پایداری خودرو، لاستیک‌ها هستند. اگر در زمان حرکت فشار باد تایرها زیاد باشد، علاوه بر لاستیک سایی سبب ترکیدن و تضعیف فرمان پذیری خواهد شد. همین مساله در زمان لغزنده بودن سطح جاده نیز منجر به حادثه خواهد شد.
در صورتی که فشار باد لاستیک کمتر از حد مجاز باشد، دمای کاری تایر افزایش و سبب نخ زدگی، دوپوستی و پنچری میشود. در هر دو حالت مذکور، احساس کوبش فرمان، لرزش خودرو و کاهش سواری برای سرنشینان در داخل کابین ایجاد خواهد شد. در شرایط مذکور سیستم ترمز ۱۰ درصد از توان خود را در زمان کاهش یا افزایش باد تایرها تجربه خواهد کرد، زیرا مقدار چسبندگی خودرو در زمان حرکت به کمترین مقدار خود می‌رسد.
دوم اینکه، اگر به دنبال صرفه جویی اقتصادی در مصرف سوخت هستید، باید بدانید که تنظیم نبودن فشار باد تایر میتواند ۵ تا ۱۵ درصد مصرف سوخت را افزایش دهد. به همین مقدار نیز افزایش آلایندگی در خودرو ایجاد خواهد شد. از آنجایی که در فصل سرما نیز مقدار آلودگی هوا بیشتر هست، پس تنظیم باد لاستیک‌ها میتواند در کاهش آلودگی تاثیر داشته باشد.
سوم اینکه، تنظیم نبودن باد تایر میتواند عمر مفید سیستم تعلیق، فرمان و گیربکس را به شدت کاهش دهد. زیرا ارتعاشات وارده از سطح جاده در وهله نخست توسط لاستیک جذب و دفع میشود. زمانی که فشار باد به مقدار استاندارد در تایر وجود نداشته باشد، ارتعاش وارده به جلوبندی و سیستم فرمان به حدی افزایش خواهد یافت که در کمترین مدت خودرو را زمین گیر خواهد کرد. اگر خودرو شما مجهز به گیربکس اتوماتیک باشد، در صورت سهل انگاری به تنظیم باد تایر باید انتظار خرابی سریع آن را داشته باشید. کیفیت سطح جاده و نوسان‌های وارد شده به خودرو مستقیم از تایر به گیربکس راه خواهد یافت که نتیجه آن خرابی اجزای الکتریکی، مکانیکی و هیدرولیکی در گیربکس خواهد بود، از این رو استفاده از سنسور باد لاستیک ضروری میباشد.
بدیهی است که عدم توجه به هشدارهای سیستم کنترل فشار باد لاستیک یا همان اطلاعات ارسالی از سنسور فشار باد لاستیک میتواند عواقبی نظیر موارد زیر را برای شما به همراه داشته باشد:
- افزایش میزان مصرف سوخت
- کاهش عمر مفید لاستیک
- احتمال ترکیدگی لاستیک
- کاهش پایداری اتومبیل
- کاهش فرمان‌پذیری
- افت توان ترمزها
- کاهش چالاکی خودرو
سیستم کنترل فشار باد لاستیک مستقیم یا DTPMS
این سیستم اطلاعات مربوط به فشار باد لاستیک را از طریق سنسورهایی که داخل و یا در برخی موارد بیرون از لاستیک کار گذاشته میشوند، اندازه‌گیری کرده و به کامپیوتر مرکزی خودرو ارسال میکند تا تحت پردازش قرار گیرند. در نمونه‌هایی که سنسور فشار باد تایر در بخش بیرونی لاستیک قرار داده شده‌اند، احتمال سرقت آنها وجود دارد و حتی ممکن است دچار آسیب‌های مختلف شود، اما سنسورهایی که در داخل لاستیک قرار دارند با چنین مشکلاتی همراه نیستند؛ در عوض تعویض باتری، تنظیم و به طور کلی دسترسی به آنها کمی سخت‌تر از نمونه‌های خارج از لاستیک است.
این سنسورها به طور معمول از باتری‌های لیتیومی بهره می‌برند تا بتوانند مدت زمان نسبتا طولانی‌تری به کار خود ادامه دهند. به محض اینکه کاهش محسوس فشار باد در هر یک از تایرهای اتومبیل به وجود بیاید، چراغ نعل اسبی شکل این سیستم روی پشت آمپر خودرو روشن میشود و این مشکل را به اطلاع راننده می‌رساند.
سیستم کنترل فشار باد لاستیک غیر مستقیم
همانطور که از نام این سیستم میتوان حدس زد، ITPMS برخلاف DTPMS فشار باد لاستیک خودرو را مستقیما و از طریق مقدار باد موجود در آن نمی‌سنجد؛ بلکه از مکانیزم دیگری بهره می‌برد. سیستم TPMS غیرمستقیم (Indirect TPMS)، سرعت چرخش هر لاستیک را نسبت به سایر لاستیک‌ها مورد بررسی قرار می‌دهد و پس از تجزیه و تحلیل پارامترهای دیگری همچون سرعت خودرو، میتواند وضعیت باد لاستیک‌های خودرو را محاسبه و ارزیابی کند.
اگر بخواهیم کمی ساده‌تر نحوه عملکرد این سیستم را توضیح دهیم، میتوان گفت که مسلما لاستیک کم باد از ابعاد کوچک‌تری نسبت به سایر لاستیک‌های استاندارد و پرباد خودرو برخوردار است؛ به همین دلیل برای اینکه بتوان همپای سایر تایرها به حرکت ادامه داد، باید با سرعت بیشتری به چرخش درآید. در واقع افزایش سرعت چرخش یکی از لاستیک‌ها در مقایسه با لاستیک‌های دیگر، نشان دهنده کم شدن باد آن لاستیک است و موجب روشن شدن چراغ هشدار باد لاستیک خواهد شد.
مزایای سیستم کنترل باد لاستیک غیر مستقیم
- سیستم TPMS غیرمستقیم، نسبت به نوع مستقیم از قیمت کمتری برخوردار است.
- هزینه استفاده، تعویض و تنظیم سیستم ITPMS کمتر از DTPMS است.
معایب سیستم کنترل باد لاستیک غیر مستقیم
- بعد از تنظیم باد لاستیک‌های خودرو، تنظیم سیستم ITPMS باید دوباره انجام شود.
- اگر اندازه لاستیک‌های با یکدیگر یکسان نباشد، میتواند دقت سیستم کاهش یابد.
- فرسایش ناهماهنگ لاستیک‌ها ممکن است عملکرد سیستم را دچار اختلال کند.
- در صورت جابه‌جایی تایرهای جلو و عقب، تنظیم سیستم ITPMS باید دوباره انجام شود.
جمع بندی
در تمامی خودروها ، سنسورهایی وجود دارند که برای آگاه سازی راننده و یا کامپیوتر خودرو از وضعیت قسمتهای مختلف خودرو بکار میرود.
همانطور که در مطالب ارائه شد، سنسورها و عملگرهای خودرو به تعداد مختلفی در خودرو وجود دارد که هرکدام از آنها وظیفهای را در اتومبیل بر عهده دارند. همچنین با توجه با انواع سنسورهای خودرو باید مد نظر داشت که در صورت بروز هرگونه اختلال در این سنسورها، باید نسبت به رفع آنها اقدام نمود تا از بروز هرگونه حادثه احتمالی و بروز هزینه گزاف جلوگیری گردد.