акселерометр в автомобиле что это такое

Как это работает? | Акселерометр

Акселерометр — это датчик для измерения ускорения. Он был изобретен в конце 19 века и предназначался для установки в автомобилях и паровозах для контроля за скоростью. Первые акселерометры были тяжелыми и громоздкими. Они основывались на использовании инерционной силы, движущейся с ускорением массы, и представляли собой маятник со спиральной пружиной. При ускорении или замедлении корпуса грузик стремился сохранить свое первоначальное положение, то есть отстать или опередить корпус. Одна из пружин при этом сжималась, а маятник совершал перемещение. Величина этого перемещения и определялась акселерометром для вычисления ускорения. Как же работает современный акселерометр, используемый в смартфонах, — об этом в сегодняшнем выпуске!

Впервые акселерометр был установлен в мобильный телефон Nokia 5500, благодаря чему его можно было использовать как шагомер. В силу конструктивных особенностей мобильных устройств использовать традиционный акселерометр с маятником невозможно. Поэтому он заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства. Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.

Источник

Датчик ускорения (другое название – акселерометр) измеряет ускорение или в соответствии со вторым законом Ньютона силу, вызывающую ускорение инерционной массы. В системе курсовой устойчивости датчик ускорения измеряет силы, действующие на автомобиль и стремящиеся изменить заданную водителем траекторию движения. Датчик ускорения используется, как правило, совместно с датчиком угловой скорости.

В зависимости от оцениваемых сил различают датчики поперечного и продольного ускорения. Датчик поперечного ускорения измеряет силы, вызывающие боковой снос автомобиля. Данный датчик является обязательным элементом системы курсовой устойчивости.

Датчик продольного ускорения используется на автомобилях с полным приводом. На переднеприводных автомобилях продольное ускорение оценивается косвенным путем (давление в тормозной системе, частота вращения колес, режим работы двигателя). Конструктивно датчик продольного ускорения аналогичен датчику поперечного ускорения, но устанавливается под прямым углом к последнему.

Кроме системы динамической стабилизации датчик ускорения применяется в других автомобильных системах: системе пассивной безопасности (датчики удара), адаптивной подвеске, системе защиты пешеходов, системе контроля давления в шинах, системе адаптивного освещения, охранной сигнализации. Используемые в системах датчики различаются величиной измеряемого ускорения и способом измерения.

В системе курсовой устойчивости используются датчики ускорения емкостного типа, которые отличает простота конструкции и широкий температурный диапазон работы. Принцип действия емкостного акселерометра основан на изменении емкости чувствительного элемента при перемещении инерционной массы под действием ускорения.

Конструкция датчика ускорения объединяет два параллельных конденсатора, включающих две фиксированные обкладки и одну общую подвижную обкладку, находящуюся между ними. Ускорение, действующее на датчик, изменяет расстояние между обкладками и, тем самым, изменяет емкость конденсаторов. По изменению емкости конденсаторов система распознает направление и величину, действующего на автомобиль ускорения.

На самом деле чувствительный элемент датчик ускорения более сложный и представляет собой кремниевую микромеханическую систему. Она объединяет две гребневидные структуры, входящие зубьями друг в друга и образующими несколько пар конденсаторов.

Точность измерения требует расположение датчика ускорения как можно ближе к центру тяжести автомобиля. Конкретное место установки датчика различается в зависимости от марки и модели автомобиля (в тоннеле между передними сидениями, под сидением водителя, под рулевой колонкой и др.).

Для сокращения числа компонентов, экономии внутреннего пространства автомобиля используется блочное расположение датчиков. Так, в один сенсорный блок может быть интегрировано два датчика ускорения и датчик угловой скорости.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Источник

для чего в машине m2m акселерометр

Комментарии 15

Используется обычно совместно с системой «скаут» у меня такое в рабочем форде стоит. Мониторинг резких торможений и ускорений посредством изменений показаний датчика гироскопа )

а не он подушки активирует при столкновении?

На SRS стоит отдельный блок.

Стоял в рабочем фокусе отключили и ничего не изменилось видать пред хозяин ставил

Вспомнил только что — несколько лет назад я помогал другу на клиентский парк автомобилей ставить подобные штуки — для мониторинга за тем как используются автомобили, к этому блоку шёл еще контроль концевика ремня безопасности водителя.
Правда компания, что занималась сбором и анализом этих данных, пару лет назад почила в бозе.

Контроль как машину используют — резкие повороты, разгон/торможение.
Телеметрические данные для страховых или компаний которые занимаются защитой от угона.

а почему бабы одни ддают, а другие нет, сцуко дилемма

А почему одни дают другие нет?!)

а почему бабы одни ддают, а другие нет, сцуко дилемма

Завтра с отчетом на Драйв. Время еще есть )))

Может корректировка всяческих антипробуксовок на крутых подъемах и спусках.
Или еще в крутых виражах корректировка жесткости подвески, ежели машина напичкана дофига чем.
Может еще охранная система завязана.

Ответим вопросом на вопрос.
Почему дует ветер?
Почему идет дождь?
Зачем светит солнце?

Его использую различные активные системы безопасности и помощники, думаю для другого он не нужен

Источник

Лучший ответ: Как работает акселерометр в видеорегистраторе?

Принцип работы акселерометра достаточно прост – он реагирует на удары, закручивания, перевороты и прочие нетипичные для автомобиля перемещения. И когда что то подобное происходит акселерометр активирует особый защищенный режим записи.

Что такое акселерометр в регистраторе?

G-сенсор, акселерометр, датчик перегрузки или, совсем просто, датчик удара — это ставшая стандартной для всех современных видеорегистраторов опция, которая отслеживает резкие изменения динамики автомобиля. Слежение происходит по трем осям: X-Y-Z. Отсюда и название G-сенсор, то есть, гравитационный сенсор.

Что такое датчик удара в видеорегистраторе?

Большинство видеорегистраторов КАРКАМ оснащены датчиком удара или, другими словами, G-сенсором. Функция призвана защищать водителя в момент его отсутствия в транспортном средстве. Датчик способен регистрировать любые значительные события, изменяющие траекторию движения автомобиля: торможение, разгон, поворот, вращение.

Как работает G сенсор на видеорегистраторе?

Как работает G-сенсор в видеорегистраторе

Это означает, что устройство фиксирует не только удары, но и изменения скорости, заносы, повороты и перевороты. Откалиброванная чувствительность датчика позволяет отличать столкновения от ям и неровной дороги, типичные для автомобиля перемещения от нетипичных.

Что такое гироскоп в регистраторе?

Основное назначение G-сенсора в видеорегистраторе – реагировать на изменение динамики движения автомобиля. Так как автомобиль движется в трехмерном пространстве, то датчик выполнен таким образом, что реагирует на динамику движения в 3D режиме.

Что такое акселерометр в навигаторе?

Что такое режим парковки на видео регистраторе?

Режим парковки в видеорегистраторе позволяет записывать события во время короткой или долгой стоянки, когда вас нет в салоне, и автомобиль заглушен. Режим парковки включается либо автоматически после определенного периода времени, либо запускается вручную. … Да, эта функция есть не во всех видеорегистраторах.

Как работает датчик удара?

Основными элементами такого датчика являются шарик и пружина определенной жесткости. Работает он так: при ударе инерция заставляет сместиться шарик, преодолевая усилие пружины, в результате замыкаются контакты и импульс от датчика идет на управляющий блок.

Что такое WDR в регистраторе?

WDR (переводится данное понятие как «расширенный динамический диапазон») — технология, благодаря которой видеорегистратор может вести съемку в любых, даже очень сложных, условиях освещенности. … устройство сначала считывает наиболее темные кадры или участки, затем те, которые имеют максимальную освещенность.

Как настроить LDWS?

Настройки LDWS системы в видеорегистраторе

Нужно зайти в настройки, где функция выделена в отдельный пункт. Данную опцию следует активировать, после чего на экране регистратора в кадре появятся две линии, одну из которых нужно будет расположить по линии капота, а вторую – по линии горизонта.

Как работает датчик движения в регистраторе?

Что такое датчик движения в видеорегистраторе

Принцип работы программы простой: процессор запоминает статическую картинку в поле обзора камеры и сравнивает ее со следующим кадром. Если ничего не изменилось, сравнение продолжается.

Что такое циклическая запись на видеорегистраторе?

В режиме циклической записи видео записывается непрерывно, но при этом сохраняется только последний снятый видеоматериал. Вы можете выбрать, сколько минут видео нужно сохранять. Это позволяет сэкономить место, если вы хотите снять основные моменты, не сохраняя весь снятый видеоматериал.

Что такое G сенсор на планшете?

Гироскопический датчик, или G-сенсор – интегрированный в большинстве планшетов модуль, определяющий положение устройства в пространстве и автоматически изменяющий положение экрана с портретного на пейзажное и наоборот.

Источник

Автомобильные акселерометры. Часть 1. Автомобильные акселерометры – важнейший сегмент в конъюнктуре современного рынка автомобильных датчиков

В статье представлен обзор современного автомобильного рынка акселерометров и систем с их использованием. Первая часть статьи акцентирует внимание на текущих и будущих сферах применения акселерометров, связанных с автомобильной безопасностью, и перспективах MEMS-технологий в автоэлектронике, включая смежные области рынка автомобильных MEMS&датчиков: гироскопов, датчиков угловой скорости, давления и т. д.

Все статьи цикла:

Введение

Акселерометр или датчик инерции измеряет ускорение или, согласно второму закону Ньютона, силу, вызывающую ускорение инерционной массы.

Рабочие принципы датчиков различаются в зависимости от способа получения электрического сигнала при детектировании движения инерционной массы [1]. Сегодня выделяются три следующие категории автомобильных акселерометров (рис. 1) [1–4]:

Акселерометры широко используются для наблюдения сейсмической активности (обнаружения колебаний зданий и мостов), измерения виброустойчивости оборудования, тестирования механической прочности корпусов, в виртуальной реальности, спортивном оборудовании, сотовых телефонах, компьютерах (PDA, laptop и др.), робототехнике и т. д. [1–9].

Автомобильные акселерометры и значительное число электронных систем с их использованием формируют сегодня несколько крупнейших и быстроразвивающихся сегментов рынка автоэлектроники [9–10, 19].

Автомобильная сфера применения акселерометров сконцентрирована в области систем безопасности, комфорта пассажиров, динамического контроля автомобиля и включает следующие области задач:

Тенденции современного автомобильного рынка датчиков и рыночная ниша акселерометров

Статистические данные маркетинговых исследований свидетельствуют о высоких объемах и увеличенных темпах роста продаж акселерометров в конъюнктуре автомобильного рынка за последние годы. Так, по данным Roger Grace Associates и Strategy Analytics [10], датчики скорости и положения составляли 38% от общего автомобильного рынка датчиков 2000 года в денежном эквиваленте, далее следовали датчики концентрации кислорода (oxygen sensors) — 20%, массового расхода воздуха — 13%, акселерометры — 11%, давления — 10%, температуры — 5% и другие — 3%.

Freedonia прогнозирует увеличение спроса на североамериканском рынке на датчики на 7,9% ежегодно; ожидается, что объемы продаж достигнут 4,5–4,6 млрд долл. в 2007 году. В то же время прогнозы Freedonia для отдельных сегментов рынка различны, в том числе и в отношении темпов роста: для наиболее многочисленной категории — датчиков группы Engine&Drivetrain — прогнозируется резкое снижение темпов роста, перспективы роста спроса на датчики контроля эмиссии оцениваются как устойчивые, управляемые ужесточением норм в США, Канаде и европейских странах.

На датчики систем Safety&Security, включая акселерометры, Freedonia прогнозирует значительное увеличение спроса. Наибольший потенциал роста для этой группы объясняется тем, что электронные инновации диктуются как соответствующими нормами и стандартами, так и потребностями рынка. Ключевые области роста продаж включают: датчики контроля давления в шинах (стандартизируются), дополнительные воздушные подушки (вводимые согласно стандартам и вследствие рыночной ситуации), системы детектирования положения пассажиров (стандартизируются), и датчики продвижения систем круиз-контроля (вследствие рыночной ситуации).

Ужесточение стандартов на обеспечение дорожной безопасности в развитых странах и связанное с этим повышение эксплуатационных качеств систем защиты является одной из важнейших причин увеличения роста продаж акселерометров на мировом рынке, причем новые электронные системы формируют потребность в более «умных» и дорогих датчиках.

Объективным фактором увеличения систем управления в автомобиле различного функционального назначения — от мониторинга состояния двигателя до систем безопасности пассажиров — является развитие технологий микроэлектромеханических систем (MEMS — microelectromechanical systems) [2, 6, 11, 14–16]. Концепция MEMS включает интеграцию на кремниевой основе ИС механических элементов, сенсоров и исполнительных устройств (actuators), а также электроники обработки сигнала.

>MEMS-технологии повсеместно сопровождают авангардные технические решения; на их основе созданы ключевые маркетинговые фигуры автомобильного рынка MEMS-акселерометры, гироскопы и датчики давления [11, 14–16].

Аварийные подушки безопасности — один из первых и наиболее значимый по сей день сегмент автомобильного рынка для производства больших объемов MEMS-устройств. Новые автомобильные системы, например контроля давления в шинах и электронной парковки, базирующиеся на MEMS-датчиках, обеспечивают новые рыночные возможности MEMS.

Микромеханические MEMS-датчики с интегрированной электроникой обработки сигнала получили широкое распространение во многих областях, включая автоэлектронику, главным образом из-за простоты их использования, низкой цены, малого размера. Большинство MEMS-акселерометров обеспечивает усиленный аналоговый или ШИМ-сигнал с рабочим циклом, пропорциональным ускорению, пригодный для непосредственной обработки микроконтроллером.

MEMS-датчики не имеют движущихся частей, поэтому они высоконадежны. Способность обеспечивать функциональные характеристики в условиях автомобильной окружающей среды (перепады температур, вибрации, удары, влажность, электромагнитные и высокочастотные помехи), надежность и низкая стоимость предполагают широкое использование MEMS-акселерометров в качестве автомобильных компонентов.

В совокупности, переход к MEMS-датчикам, включая акселерометры, продиктован следующими причинами:

Акселерометры в системах пассивной безопасности

Системы пассивной безопасности (защиты водителя и пассажиров в случае аварии) сегодня формируют самую большую заявку в автоэлектронике на выпуск больших объемов датчиков ускорения.

Один из самых больших и быстрорастущих сегментов рынка датчиков в пределах автомобильного сектора сформирован MEMS-акселерометрами и датчиками давления, предназначенными для автоматического развертывания фронтальных подушек безопасности для защиты в случае аварии водительского и переднего пассажирского мест [9–19]. Один или более акселерометров непрерывно измеряет линейное ускорение транспортного средства. Динамическое воздействие вследствие столкновения в ±(35–50)g по сигналам от акселерометра, например, Bosch SMB050 или SMB067, превышающее установленные пороги, переключает вход микроконтроллера, который принимает решение о развертывании воздушных подушек (рис. 2).

Ожидается, что и в будущем фокус в области пассивной безопасности останется авангардом. В США, чтобы удовлетворять требованиям федеральных стандартов безопасности автомобиля — Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS), разрабатываемых Национальной администрацией шоссейной безопасности движения — National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), автопроизводители закладывают в подушки безопасности новые типы датчиков и микроконтроллеров [17].

Согласно FMVSS N 201, уже все новые автомобили, произведенные в США или импортируемые из Европы и Японии, оснащаются фронтальными подушками безопасности.

Новые стандарты диктуют автопроизводителям использование MEMS-сенсоров в дополнительных воздушных подушках, развертываемых при боковых ударах и на верхней крыше в случае бокового крена или опрокидывания машины — так называемых событий «rollover» (рис. 3а).

Термин «rollover» описывает случай бокового поворота машины — крена, в отличие от продольного поворота («pitchover» — см. рис. 3б), на углы, значения которых соотносятся с углом в 90 градусов. Оценено, что в Соединенных Штатах почти четверть всех фатальных автомобильных аварий возникает именно в случае событий «rollover» [17].

Для обнаружения аварийных событий «rollover» необходимы следующие параметры: угол крена, частота изменения угла (частота колебаний) или угловая скорость крена и угловые ускорения.

Для обнаружения боковых кренов многие системы используют инклинометры или датчики наклона, принцип действия которых основан на гравитации (вследствие действия силы тяжести). Среди многих типов инклинометров наиболее предпочтительными являются микромеханические акселерометры, измеряющие малые ускорения порядка нескольких g (low g — акселерометры), достигающие лучшего углового разрешения, но их чувствительность к линейному ускорению создает необходимость фильтрации.

Более точный метод основывается на применении датчиков угловой скорости (angular rate sensors — ARS), функционирование которых основано на действии силы Кориолиса и обеспечивает более высокую устойчивость к линейному ускорению. Угловое положение и угловое ускорение машины извлекаются интегрированием и дифференцированием из угловой скорости соответственно. Поскольку на практике интегрирование может давать недопустимые ошибки положения, а дифференцирование может быть зашумленным, во многих автомобильных системах для коррекции угловых ошибок положения используются дополнительные low g—акселерометры, например, MMA1220D (8g) или MMA1260D (1,5g) Freescale.

Специальные автомобильные ARS для задач считывания событий «rollover» — особая маркетинговая ниша для поставщиков датчиков (рис. 3). Системы детектирования событий «rollover» комбинируют акселерометры и гироскопы, чтобы определять угол крена автомобиля и угловую скорость крена.

Модуль Delphi RSM — Roll Sensing Modul (рис. 3в) с датчиками инерции (акселерометры и инклинометры) и датчиком угловой скорости рыскания (angular rate или yaw rate sensor) обнаруживает или заранее предсказывает случай неминуемого крена машины и активизирует системы безопасности — натяжители пристяжных ремней, боковые подушки, оконный занавес и выпадающие преграды крена (штанги).

Те же самые ARS с соответствующим разворотом измерительной оси применяются в системах контроля динамики автомобиля и автомобильной навигации. Датчик угловой скорости ARS в детектировании события «rollover» регистрирует колебательное вращательное движение вокруг продольной оси автомобиля; для систем управления динамикой и навигации датчик рыскания (yaw rate sensor) осуществляет регистрацию вращательного движения транспортного средства вокруг его вертикальной оси.

Bosch Yaw rate sensor 0 265 005 258 (рис. 4) для контроля динамики автомобиля (Electronic Stability Program — ESP) измеряет частоту вращения автомобиля вокруг его вертикальной оси в диапазоне 0,2–100 градусов в секунду. Дополнительный акселерометр в составе устройства проверяет правдоподобие сигналов от гирометра. Датчик способен отличить нормальный поворот от перемещений машины, вызванных заносом или юзом.

Концепция Bosch предполагает также в текущем поколении систем для считывания событий «rollover» использовать дополнительную информацию от ESP. Анализ условий вождения позволяет управляющему устройству воздушной подушки обнаруживать критические ситуации прежде, чем машина опрокинется.

Для защиты водителя и пассажиров в боковых аварийных ситуациях NHTSA уполномочила автопроизводителей устанавливать боковые подушки безопасности во все новые автомобили с 2009 года [17–18]. Согласно требованиям стандарта FMVSS № 214 изготовители автоэлектроники планируют устанавливать десятки миллионов дополнительных акселерометров, гироскопов и датчиков давления в новые автомобили, так как для функционирования боковых подушек потребуется в среднем от двух до шести дополнительных датчиков на машину.

Коррекция стандартов NHTSA на безопасность в боковой аварии еще до 2009 года обеспечила дополнительные поставки 50–70 миллионов датчиков в год. В настоящее время примерно четверть всех автомобилей в Соединенных Штатах оснащено боковыми подушками безопасности, а в 2007 году их доля достигнет 50% [17]. Европейские и японские автопроизводители также начинают устанавливать боковые подушки в миллионы новых автомобилей, формируя один из наиболее недавних, но быстрорастущих сегментов сбыта датчиков инерции, гироскопов и датчиков давления.

Современные автомобильные системы предполагают интегрирование, например, MEMS-акселерометра и гироскопа, на печатной плате в одном сенсорном блоке, что обеспечивает выпуск недорогих многофункциональных устройств в больших объемах массового производства и способствует разработке новых сенсорных систем автомобильной платформы на их основе, эффективных в стоимостном выражении.

Недавние инновации в оборудовании безопасности также относятся к так называемым «умным» системам безопасности «Advanced (Smart) Restraint Systems» с различным ограничением (сдерживанием) перемещений людей, сидящих в автомобиле, в зависимости от их роста, веса, положения сидения пассажира, в различных аварийных ситуациях.

Традиционные ремни безопасности и воздушные подушки обеспечивают защиту для определенного диапазона аварийных условий, не дифференцируемую в зависимости от типажа людей. «Умные» системы включают в вычисления переменные сигналы от соответствующих датчиков, например веса, положения сидения, применения ремня безопасности, замедления (ускорения) машины, для того чтобы управлять усилием натяжения ремня и оптимально развертывать воздушную подушку.

Роль акселерометров в «умной» системе — обеспечивать информацию об аварии. Компьютер решает, какие именно ограничители должны быть задействованы, с каким усилием, каким способом.

«Умные» воздушные подушки могут разворачиваться с различными скоростями и давлениями, в зависимости от веса и положения, а также от интенсивности аварии. Примером является система защиты пассажиров Bosch Airbag 9 (AB9) (рис. 2г). Дополнительные системные компоненты обеспечивают детальную информацию о пассажирах, присутствии детей и активируют «интеллектуальное» переключение с двухэтапной или многоступенчатой газовой генерацией.

Все эти меры необходимы для того, чтобы гашение кинетической энергии тела человека в случае аварии осуществлялось по возможности медленно и равномерно и был минимизирован риск повреждений. Когда тело вначале перемещается со скоростью 60 км/ч, а затем в результате аварии приобретает нулевую скорость и нулевую кинетическую энергию, первоначальная сумма энергии тела тратится именно на столкновение.

Регулятор натяжения ремня затягивает ремень безопасности в начале аварии. В течение нескольких миллисекунд ремень безопасности поглощает некоторую энергию тела. При дальнейшем движении тела сила натяжения ремня будет источником повреждений, поэтому ограничители позволяют ремням освобождаться. Затем, по прошествии порядка 25 мс после начала столкновения, развертывается подушка безопасности и поглощает кинетическую энергию тела.

К несчастью, иногда именно развертывание подушки может вызывать серьезные травмы водителя или пассажиров и даже летальный исход.

Новая технология в системах фронтальных воздушных подушек предназначена для уменьшения риска травм в результате ударов о подушку. Федеральный стандарт США Federal Motor Vehicle Safety Standard 208 (FMVSS N 208) требует введения новых подушек безопасности, которые при развертывании точно соответствуют весу пассажира: система должна обеспечивать полный выпуск для людей с большим весом, более слабый для меньших людей и детей, и подавлять выпуск в случае незанятости пассажирского места или места ребенка, установленного на заднем сидении. (На оборудование ограничивающих систем детского места распространяется FMVSS N 213.) FMVSS N 208 предписывает изготовителям устанавливать новые системы во все новые модели машин с 2006 года.

Примерами «умных» систем являются Airbag 9 или новая система Bosch iBolt, которая допускает развертывание пассажирской подушки более согласованно с условиями аварии, весом и расположением пассажира. Система измеряет силы, действующие в четырех якорных точках места, для того чтобы вычислять вес на пассажирском месте и его распределение, и определять оптимальный путь развертывания подушки. Важно заметить, что если ремень безопасности во время аварии отсутствует, подушки должны иметь большой объем и открываться очень быстро.

Автопроизводители повсеместно внедряют новые технологии, разрабатывают и производят безопасные, «умные» машины, и потребители приветствуют это направление, как отражено в статистике продаж.

С целью улучшения автомобильной безопасности проводятся аварийные испытания автомобилей и анализируются статистические данные (рис. 5а).

В США NHTSA проводит фронтальные и боковые крэш-тесты («Crash-tests») с использованием манекенов различных размеров, стандартизированных согласно FMVSS N 572, что гарантирует последовательные статистические результаты (рис. 5б). Например, мужской манекен Hybrid II 50% — процентиля имитирует мужчину среднего размера весом 77 кг и ростом 178 см. Антроморфические манекены выполняются из материалов, имитирующих человеческое тело (рис. 5б). Например, позвоночник изготавливается из чередующихся слоев металлических дисков и резиновых соединителей.

Аварийные испытания формируют маркетинговую нишу для линейки специальной продукции, включая акселерометры, специально разработанные для крэш-тестирования и манекенов, соответствующих FMVSS для фронтальных и боковых ударов и европейским стандартам SAE J211 (рис. 5 г–и).

Манекены оснащаются тремя типами датчиков:

Аварийный тестовый манекен снабжен акселерометрами повсюду: в голове располагается двух- или трехосевой акселерометр (для измерения ускорения, как минимум, во фронтальном, реверсивном, левом, правом направлениях); акселерометры находятся в грудной клетке, позвоночнике, тазе, ногах и других частях тела.

Датчики нагрузки измеряют сумму сил в различных частях тела. Максимальная нагрузка, например в бедренной кости, может указывать на вероятность ее разрыва. Датчики перемещения, например в груди манекена, измеряют расстояние, на которое грудь отклоняется в течение аварии.

Для того чтобы обеспечивать информацию и давать гарантию безопасности покупателям автомобилей, в Соединенных Штатах NHTSA покупает автомобиль в дилерской сети и проводит его крэш-тестирование.

Новая автомобильная программа оценки NHTSA — New Car Assessment Program (NCAP) регламентирует проведение фронтальных и боковых крэш-тестов на скорости 35 миль/ч (56 км/ч). Основываясь на вероятности получения пассажирами травм в аварии, NHTSA оценивает автомобили по «пятизвездной» шкале и публикует результаты тестирования на сайте (www.safercar.gov).

Модели 2005 года, занимающие верхушку шкалы итогового теста NHTSA SUV Crash Test Summary, включая фронтальные и боковые тесты, — Acura MDX, Ford Freestyle и Jeep Grand Cherokee.

Акселерометры для сбора данных в течение аварии захватывают значительную долю мирового автомобильного рынка сенсорной продукции. Например, в США проведением аварийных испытаний занимается не только NHTSA. Автопроизводителям ежегодно приходится разрушать до 60–100 собственных машин для сертификации на соответствие требованиям FMVSS.

В недалеком будущем черные ящики (Black box) — регистраторы автомобильных аварий (crash recorders) могут стать повсеместным атрибутом автомобилей, предписываемым страховыми компаниями.

Акселерометры в системах защиты пешеходов

Вслед за идеей защиты пассажиров разрабатываются решения, которые позволяют транспортному средству осуществлять защиту пешехода. На стадии подготовки к серийному производству находится новая система защиты пешехода Bosch, которая в случае его удара транспортным средством поднимает капот машины (рис. 6).

Акселерометры на бампере автомобиля позволяют системе детектировать столкновение с объектом. Интеллектуальные алгоритмы обеспечивают надежное различение типов объектов. Система, интегрированная в управление подушками безопасности, активизируется только в случае обнаружения столкновения с пешеходом. В будущем Bosch для защиты пешеходов планирует использовать дополнительные предупреждающие ультразвуковые или видеодатчики.

Акселерометры в системах активной безопасности автомобиля

Огромное число применений для акселерометров существует на автомобильном рынке, включая системы активной безопасности.

Антиблокировочная система тормозов (АБС) удерживает колеса от полной блокировки при торможении. Без АБС слишком большое усилие, приложенное к педали тормоза, может вызвать блокировку и проскальзывание одного или более колес, что существенно уменьшает управляемость. АБС позволяет замедлять колеса только до определенной точки максимального торможения без проскальзывания.

В машинах с четырехколесным приводом (4WD) все колеса могут проскальзывать, и скорость, опорная для системы АБС, не может быть измерена датчиками скорости колеса. Информацию о внезапном замедлении (ускорении) тогда может предоставить продольный акселерометр, который представляет собой автономный датчик или компонент печатной платы, интегрированный в АБС-контроллер или сенсорный кластер.

Измеряемый диапазон акселерометров АБС VTI Technologies — 1–2 g, дрейф смещения — менее 0,1 g в рабочем диапазоне температур и срока службы, частотный диапазон — 50 Гц.

Alepth выпускает две версии G-датчика (рис. 1л): переключатель «mercury» и емкостной датчик.

В полноприводных транспортных средствах, оснащенных АБС Bosch, и в автомобилях с контролем динамики колесные датчики частоты вращения дополняются специальным датчиком Холла для отслеживания продольных и поперечных ускорений в диапазоне 1 g, предназначенным для низкочастотной эксплуатации (несколько Гц).

Система контроля сцепления TCS (Traction Control System) оптимизирует сцепление колес на скользких поверхностях для уменьшения их проскальзывания (быстрого вращения) и использует многие механические и электронные элементы АБС, в том числе акселерометры.

Полноскоростной контроль сцепления осуществляет управление колесом посредством снижения момента двигателя в комбинации с действиями:

Система, известная как «traction assist», предназначена для функционирования на скользких поверхностях на скоростях менее 25 миль/ч при движении с ускорением от остановки (по сигналам от соответствующих датчиков). Для управления вращением колес система применяет электронное торможение без уменьшения момента двигателя.

Систем ABS и TCS недостаточно на кривой трассе. ESC (Electronic Stability Control), Bosch ESP (Electronic Stability Program) или любая другая обобщенная интерактивная система контроля устойчивости машины и динамического контроля Interactive Vehicle Dynamics (IVD) корректирует рулевое управление при уменьшении сцепления на скользких участках и на поворотах. Система сравнивает направление, предполагаемое водителем (угол поворота руля), и фактическим курсом машины. Угловая скорость рыскания (Yaw rate) и центробежное ускорение по сигналам датчика угловой скорости (angular rate sensor) и бокового акселерометра (рис. 1б, 4) сравниваются со значениями, вычисляемыми по сигналам акселерометров, датчиков скорости колеса и угла поворота руля [19]. Если фактический путь отличается от предполагаемого (например, на скользких дорогах), контроллер IVD прилагает торможение на выбранное колесо (колеса) и уменьшает крутящий момент двигателя для корректировки ситуации. Система наилучшим образом использует сцепление для удержания машины в предполагаемом курсе и минимизирует потерю управления (ситуации «under-steering» и «over-steering»).

Боковые акселерометры используются либо как автономный блок, установленный близко к центру тяжести машины, либо как монтируемый на печатной плате компонент сенсорного кластера. Типичный измеряемый диапазон акселерометров составляет ±1,5–1,7 g, смещение — менее 0,1 g в рабочем диапазоне температур и срока службы, частотный диапазон — 0–50 Гц.

Например, в состав инерциальной мультисенсорной подсборки Silicon Sensing MSA (рис. 4в) для контроля динамики машины интегрированы датчик угловой скорости рыскания и один или два акселерометра с ASIC на плате. Подсборка формирует выходные аналоговые сигналы напряжения, пропорциональные угловой скорости и ускорениям по двум осям, в плоскости измерения угловой скорости для VSC. Измеряемый диапазон ускорений ±1,5 g, коэффициент масштабирования (чувствительность) — 3,5%, смещение порядка 0,1 g, нелинейность 07.10.2011 | Датчики
Оставить комментарий

Источник