Oro pagalvių išsiskleidimo jutikliai

Kaip automobilis supranta, kad atėjo metas gelbėti gyvybę

Kai važiuojate automobiliu ir staiga įvyksta avarija, viskas vyksta akimirksniu. Jūsų smegenys dar nesuspėja suvokti, kas nutiko, o oro pagalvės jau išsiskleidžia. Šis stebuklas įmanomas dėl sudėtingos jutiklių sistemos, kuri nuolat stebi, kas vyksta su automobiliu. Šie maži, bet neįtikėtinai svarbūs įrenginiai – tai tarsi automobilio nervų sistema, kuri per milisekundes priima sprendimus, nuo kurių priklauso žmonių gyvybės.

Oro pagalvių išsiskleidimo jutikliai atsirado ne iš karto. Pirmosios oro pagalvės buvo gana primityvios ir dažnai suveikdavo netinkamu metu arba, dar blogiau, nesuveikdavo, kai reikėjo. Šiuolaikiniai automobiliai turi tikrą jutiklių armiją, kuri analizuoja dešimtis parametrų tūkstančius kartų per sekundę. Tai technologija, kuri išgelbėjo milijonus gyvybių, nors dauguma vairuotojų net nežino, kaip ji veikia.

Pagreičio jutikliai – pagrindiniai žaidėjai

Svarbiausi oro pagalvių sistemoje yra pagreičio jutikliai arba, kaip juos dar vadina, akcelerometrai. Šie įrenginiai matuoja, kaip greitai keičiasi automobilio greitis. Skamba paprasta, bet čia slypi tikroji magija. Įsivaizduokite mažytę mikroschemą, kurioje yra dar mažesni mechaniniai elementai – kartais net mikroskopiniai svyruokliai ar membranos. Kai automobilis staiga lėtėja dėl smūgio, šie elementai pajuda, o elektronika užfiksuoja šį judėjimą.

Moderniuose automobiliuose paprastai įmontuoti kelių tipų akcelerometrai. Vieni matuoja pagreitį į priekį ir atgal, kiti – į šonus, dar kiti – vertikaliai. Kodėl tiek daug? Nes avarijos būna įvairiausios. Frontalinis smūgis visiškai skiriasi nuo šoninio ar apsivertimo. Sistema turi suprasti ne tik tai, kad įvyko smūgis, bet ir kokio tipo jis buvo, iš kurios pusės atėjo ir kokio stiprumo.

Įdomiausia tai, kad šie jutikliai dirba neįtikėtinu tikslumu. Jie gali užfiksuoti lėtėjimą, kuris viršija 20-30 G (kur G – tai laisvojo kritimo pagreitis). Paprastai kalbant, tai reiškia, kad automobilis per labai trumpą laiką praranda didžiulį greitį. Tokios situacijos žmogaus organizmui yra kritinės, todėl oro pagalvė turi išsiskleisti per 20-30 milisekundžių nuo smūgio momento.

Kur jie slepiasi ir kodėl jų tiek daug

Jei manote, kad automobilyje yra vienas jutiklis kažkur po priekine panele, klystate. Šiuolaikiniame automobilyje gali būti nuo 5 iki 30 įvairių jutiklių, priklausomai nuo modelio ir saugos sistemos sudėtingumo. Centrinis jutiklis paprastai montuojamas kažkur centre, po priekine konsole arba po vairuotojo sėdyne. Jis atsakingas už bendrą situacijos įvertinimą.

Bet yra ir daugiau. Priekinėje automobilio dalyje, dažniausiai už buferio, montuojami jutikliai, kurie pirmi užfiksuoja smūgį. Šoninėse duryse ar B stulpeliuose (tie, kurie tarp priekinių ir galinių durų) įmontuojami šoninių smūgių jutikliai. Kai kurie automobiliai turi net jutiklius, kurie stebi, ar automobilis neapvirsta – jie matuoja pasvirimo kampą ir sukimosi greitį.

Kodėl jų reikia tiek daug? Nes oro pagalvių sistema turi būti protinga. Jei smūgis įvyksta iš priekio, bet nėra labai stiprus, galbūt užteks įtempti saugos diržus ir neišskleisti pagalvių. Jei smūgis šoninis ir stiprus – reikia išskleisti šonines užuolaidas. Jei automobilis apvirsta – vėl kita strategija. Visa ši informacija turi būti apdorota per akimirką, ir tik kelių jutiklių tinklas gali tai padaryti.

Elektroninis smegenų centras, kuris viską kontroliuoja

Visi tie jutikliai būtų bevertės geležys be centrinio valdymo bloko, kurį specialistai vadina ACU (Airbag Control Unit) arba SRS (Supplemental Restraint System) moduliu. Tai nedidelis kompiuteris, kuris nuolat gauna signalus iš visų jutiklių ir priima sprendimus.

Šis modulis dirba neįtikėtinu greičiu. Jis apdoroja informaciją apie 1000 kartų per sekundę, o kai kuriose sistemose – dar dažniau. Įsivaizduokite, kad vyksta avarija: per pirmąsias 5 milisekundes priekiniai jutikliai užfiksuoja smūgį, per kitas 5 milisekundes centrinis modulis gauna šią informaciją, analizuoja ją kartu su kitų jutiklių duomenimis, nustato smūgio stiprumą ir tipą, priima sprendimą, kurias oro pagalves išskleisti, ir siunčia signalą detonatoriams.

Visa tai vyksta greičiau nei spėjate mirktelėti. O dar įdomiau tai, kad sistema turi būti absoliučiai patikima. Ji negali suveikti, kai pervažiuojate duobę ar staigiai stabdote. Todėl modulyje įdiegti sudėtingi algoritmai, kurie atskiria tikrą avariją nuo įprastų važiavimo situacijų. Pavyzdžiui, sistema žino, kad pervažiuojant duobę pagreitis būna trumpalaikis ir kitokio pobūdžio nei tikros avarijos metu.

Slėgio jutikliai ir kiti pagalbininkai

Be pagreičio jutiklių, modernios sistemos naudoja ir kitus daviklius. Vienas įdomiausių – tai slėgio jutikliai duryse. Kai automobilis gauna šoninį smūgį, durų viduje esantis oras staiga suspaudžiamas. Specialūs slėgio jutikliai užfiksuoja šį slėgio pokytį dar greičiau nei pagreičio jutikliai spėja sureaguoti į automobilio judėjimą. Tai suteikia papildomų kelių milisekundžių laiko, o avarijai tai gali reikšti skirtumą tarp sunkių sužalojimų ir išlikimo.

Kai kurie prabangūs automobiliai turi net radaro ar kameros pagrindu veikiančias sistemas, kurios stebi, kas vyksta prieš automobilį. Jos gali numatyti, kad avarija neišvengiama, ir iš anksto paruošti saugos sistemas – įtempti saugos diržus, uždaryti langus, net pakeisti sėdynių padėtį. Tai jau kitas lygis, bet pagrindas vis tiek lieka tas pats – jutikliai, kurie stebi ir analizuoja.

Yra ir keleivių aptikimo jutikliai. Sistema turi žinoti, ar sėdynėje sėdi žmogus, koks jis sunkus, kaip toli nuo oro pagalvės. Kodėl? Nes oro pagalvė, išsiskleidžianti 300 km/h greičiu, gali būti pavojinga mažam vaikui ar lengvam suaugusiam žmogui. Modernios sistemos reguliuoja oro pagalvės išsiskleidimo jėgą priklausomai nuo keleivio parametrų.

Kas nutinka, kai sistema nusprendžia veikti

Kai valdymo modulis priima sprendimą išskleisti oro pagalves, jis siunčia elektrinį impulsą detonatoriams. Tai maži pirotehnikos užtaisai, panašūs į tuos, kurie naudojami fejerverkuose, tik daug galingesni ir tikslesni. Detonatorius užsidega specialią cheminę medžiagą, kuri per akimirką išskiria didžiulį kiekį dujų – paprastai azoto.

Šios dujos pripildo oro pagalvę, kuri išsiskleidžia per 20-50 milisekundžių. Tai greičiau nei mirksite akimi. Oro pagalvė išsiskleidžia tokiu greičiu ir jėga, kad gali sukelti nedidelius sužalojimus – nubrozdinti odą, net sulaužyti nosį, jei esate per arti. Bet tai vis tiek daug mažiau pavojinga nei smūgis į vairą ar prietaisų skydelį.

Po išsiskleidimo oro pagalvė iš karto pradeda tuštėti – joje yra specialūs plyšiai, pro kuriuos dujos išeina. Kodėl? Nes oro pagalvė turi absorbuoti smūgį, o ne tapti kietu barjeru. Jūsų galva ar krūtinė turi „įsmukti” į pagalvę, o ne atsimušti į ją. Visas šis procesas – nuo smūgio iki visiško oro pagalvės ištuštėjimo – trunka apie 0.2 sekundės.

Kai kas negerai – diagnozavimas ir gedimų šalinimas

Ant prietaisų skydelio turbūt matėte geltoną žmogučio su oro pagalve piktogramą. Tai SRS sistemos indikatorius. Jei jis dega, reiškia, kad sistema aptiko problemą. Gali būti, kad vienas iš jutiklių neveikia, pažeistas laidų junginys, išsikrovė atsarginė baterija (taip, sistemai reikia atsarginės maitinimo šaltinio, kad oro pagalvės suveiktų net jei pagrindinė baterija pažeidžiama avarijos metu).

Šiuolaikinės sistemos nuolat atlieka savidiagnostiką. Kiekvieną kartą įjungus užvedimą, sistema patikrina visus jutiklius, laidų jungtis, detonatorius. Jei kas nors ne taip, užsidega įspėjamoji lemputė. Čia svarbu suprasti – jei dega ši lemputė, tai nėra smulkmena, kurią galima ignoruoti. Tai reiškia, kad avarijos atveju oro pagalvės gali neišsiskleisti arba išsiskleisti netinkamai.

Dažniausios problemos būna susijusios su laidų jungtimis po sėdynėmis (ypač jei dažnai stumdote sėdynes pirmyn-atgal), su jutikliais duryse (jei buvo remontuojamos durys po smūgio), arba su vairo moduliu (jei buvo keičiamas vairas ar jo įdėklas). Kartais problema gali būti ir paprasčiausia – išsikrovusi automobilio baterija gali sukelti sistemos klaidą.

Svarbu žinoti, kad su oro pagalvių sistema nerekomenduojama eksperimentuoti patiems. Detonatoriai yra tikri sprogmenys, ir netinkamai elgiantis jie gali suveikti. Jei reikia kažką taisyti, geriau kreiptis į specialistus, kurie turi tinkamą įrangą ir žino saugos procedūras.

Ateities technologijos jau čia pat

Oro pagalvių technologija nenurimsta. Jau dabar kai kurie gamintojai eksperimentuoja su išorinėmis oro pagalvėmis, kurios išsiskleidžia automobilio išorėje, apsaugodamos pėsčiuosius. Yra ir oro pagalvių saugos diržuose – jos išsiskleidžia ir padidina diržo plotą, paskirstydamos smūgio jėgą per didesnį kūno paviršių.

Ateityje, kai automobiliai taps dar labiau sujungti tarpusavyje, gali atsirasti sistemos, kurios gaus informaciją iš kitų automobilių apie artėjančią avariją. Įsivaizduokite – automobilis už 100 metrų nuo jūsų praranda valdymą, ir jūsų automobilis gauna šią informaciją per bevielį ryšį. Jūsų saugos sistema gali pradėti ruoštis avarijai dar prieš jai įvykstant – įtempti diržus, pakeisti sėdynių padėtį, net pradėti stabdyti.

Dirbtinio intelekto integravimas į saugos sistemas taip pat žada revoliuciją. Sistema galėtų mokytis iš milijonų avarijų duomenų ir dar tiksliau nuspręsti, kaip geriausiai apsaugoti keleivius konkrečioje situacijoje. Galbūt ateityje oro pagalvės bus dar labiau pritaikomos – skirtingai reaguos priklausomai nuo keleivio amžiaus, svorio, net nuo to, kokią pozą jis užėmė prieš smūgį.

Kai technologija tampa nematomu angelu sargu

Grįžtant prie esmės – oro pagalvių išsiskleidimo jutikliai yra puikus pavyzdys, kaip sudėtinga technologija dirba fone, visiškai nepastebima, kol neatsiranda kritinė situacija. Dauguma vairuotojų niekada nepatirs, kaip veikia šios sistemos, ir tai yra geriausia, kas gali nutikti. Bet svarbu žinoti, kad kiekvieną kartą sėdant į automobilį, jus saugo ne tik metalas ir plastmasė, bet ir sudėtinga elektroninė sistema, kuri per milisekundes gali priimti sprendimus, nuo kurių priklauso gyvybė.

Šie maži jutikliai, išsibarstę po visą automobilį, nuolat budi. Jie stebi kiekvieną automobilio judėjį, kiekvieną vibraciją, pasiruošę akimirksniu sureaguoti. Tai technologija, kuri nori būti niekada nepanaudota, bet visada pasiruošusi veikti. Ir nors mes dažnai skundžiamės automobilių kainomis, verta prisiminti, kad didelė jų dalis tenka būtent tokioms sistemoms – tiems nematomoms angelas sargams, kurie keliauja su mumis kiekvieną dieną.