حسگر باران

behzadk2019

کاربر فعال تالار مهندسی مکانیک
کاربر ممتاز
حسگر باران يا كليد واكنش‌دهنده آب باران، وسيله‌اي است كه هنگام بارندگي از خود واكنش نشان داده و باعث به حركت در آمدن برف‌پاك‌‌كن‌ها مي‌شود. در گذشته، خودروسازان براي نصب سيستمي به‌منظور جمع‌آوري (پارو كردن) اتوماتيك آب از روي شيشه جلوي خودروها، تلاش و كوشش زيادي انجام داده‌اند. بعضي از آنها اقدام به طراحي‌هاي خاصي كرده‌اند كه از آن جمله مي‌توان طراحي سيستم لرزشي شيشه جلو را نام برد كه در هنگام بارندگي، بر اثر لرزش شيشه جلو، آب جمع‌شده بر روي شيشه، حذف مي‌شد. استفاده از پوشش‌هاي ويژه بر روي شيشه جلو، از ديگر تكنيك‌هاي پاك كردن قطرات آب بود. در اين روش، قطرات آب بر روي شيشه غلطيده و از سطح كناري شيشه خارج مي‌شد. در روشي ديگر، با استفاده از شيوه‌هاي اولتراسونيك، قطرات باران، ريز شده و از روي شيشه پراكنده مي‌شدند. تمامي اين روش‌ها، علاوه‌بر ايجاد مزاحمت براي راننده و صدمه ديدن خودرو، از سرعتي پايين براي حذف آب از روي شيشه برخوردار بوده و بازدهي كمي داشتند. سرانجام، سيستم برف‌پاك‌كن كنوني براي خودروها طراحي و ساخته شد كه آب را بخوبي از روي شيشه جمع‌آوري مي‌كند. در توسعه اين روش شركت TRW سيستمي طراحي و ابداع كرده است كه براساس حسگر نوري كار مي‌كند. اين مكانيزم، ميزان آب روي شيشه و ميزان بارش باران را از طريق حسگري كه بين آينه و شيشه جلو قرار دارد، محاسبه و پردازش مي‌كند. روش كار به اين‌صورت است كه نور مادون قرمز اين حسگر با زاويه 45 درجه به شيشه جلو تابيده مي‌شود و ميزان و زاويه برگشت پرتوهاي نور بسته به خشك يا خيس بودن سطح شيشه، متفاوت است. شدت بازتاب اين پرتوها توسط نرم‌افزاري ويژه كه درون حسگر قرار دارد، پردازش شده و دستور لازم براي تنظيم زمان كاركرد و سرعت حركت بازويي برف‌پاك‌كن را به موتور آن ارسال مي‌كند.
حسگرهاي باران، دو نوع كاربرد دارند. اولين كاربرد آنها هنگام قطع باران است. در اين هنگام، به‌دليل خيس بودن جاده و يا خيابان، آب ناشي از حركت خودروهاي ديگر به روي شيشه ريخته مي‌شود. در اين هنگام، حسگر از خود واكنش نشان داده و به شيشه شور، فرمان پاشش آب و همزمان به برف‌پاك‌كن، فرمان حركت مي‌دهد و در نتيجه باعث تميزشدن شيشه مي‌شود. دومين كاربرد آن، هنگام بارش باران است كه فرمان حركت به برف‌پاك‌كن مي‌دهد و باعث جمع‌آوري آب از روي شيشه مي‌شود. حسگرهاي شيشه‌شور اين حسگر، در دو دسته «با سيم» و «بدون سيم» طراحي و عرضه مي‌شوند. روش فعال شدن اين دو دسته، مشابه است. اين حسگرها با اتصال به صفحات حساس به آب، متورم شده و از خود واكنش نشان مي‌دهند و در هنگام خشك شدن، به حالت قبلي باز مي‌گردند. اتصال اين صفحات به كليدهاي حساس الكتريكي، باعث كاهش يا افزايش شدت پاشش آب شيشه‌شور مي‌شود. در بازار، انواع حسگرهاي الكتريكي وجود دارد كه شدت ميزان آب باران را اندازه‌گيري كرده و شيشه‌شور را فعال مي‌كنند. سيستم‌هاي باسيم و بي‌سيم شيشه‌شور، كاربردهايي مشابه دارند. آنها با توجه به مشخصات الكتريكي خود، اطلاعات دريافتي از شدت بارش و آب بر روي شيشه خودرو را به حسگرهاي نهايي منتقل مي‌كنند. استفاده از سلنوئيدها نيز متداول و مرسوم است. اين حسگرها حجم و شدت بارندگي را اندازه‌گيري كرده و به شيشه‌شور انتقال مي‌دهند. برخي از اين حسگرها به‌گونه‌اي طراحي شده‌اند كه در درجات آب و هوايي خاصي، قابليت كاربرد دارند. استفاده از آنها در زمستان و مناطق سردسير، توصيه نمي‌شود زيرا هنگام شب و سرماي زياد، امكان يخ‌زدگي آنها وجود دارد. در بعضي مناطق امريكا، از سيستم قطره‌اي شيشه‌شور استفاده مي‌شود. حسگرهاي خودرويي در 1985، شركت جنرال‌موتورز در يكي از مدل‌هاي كاديلاك خود، نوعي كليد حسگر آب را مورد آزمايش قرار داد. اين كليد در مواجهه با آب يا باران، از خود واكنش نشان مي‌داد و باعث به حركت درآوردن موتورهاي الكتريكي متصل به آن مي‌شد. تندي و كندي حركت اين موتورها بستگي به شدت باران و حجم آن داشت. در 1996 اين شركت نوعي ديگر از حسگرهاي خود را به بازار معرفي كرد. اين حسگرها همان برف‌پاك‌كن شيشه جلوي خودرو است كه به‌صورت اتوماتيك يا دستي به بازار عرضه شده و به «برف‌‌پاك‌كن‌هاي هوشمند» معروف شده است. حسگرهاي مدرن امروزي، براساس انعكاس نور طراحي مي‌شوند. اين حسگرها نور مادون‌قرمز را با زاويه 45 درجه از داخل خودرو، بر روي شيشه جلو تابنده و انعكاس آن را اندازه‌گيري مي‌كنند. اگر بازتاب يا انعكاس آن با مقدار نور تابيده شده متفاوت باشد، به برف‌پاك‌كن دستور فعاليت مي‌دهند. سرعت حركت برف‌پاك‌كن، بستگي به بازتابي دارد كه حسگر از شيشه دريافت كرده است.
 

سروش7

مدیر بازنشسته
کاربر ممتاز


اين دستگاه در صورت بارش باران برف پاکن اتومبيل را بصورت خودکار فعال کرده و سرعت آن را براساس شدت باران در سه حالت كند , متوسط و تند تنظيم مي نمايد. سنسور اين دستگاه قطرات آب تا 005/0 ميليمتر را تشخيص داده و در زماني كمتر از 10 ميلي ثانيه برف پاكن را فعال مي نمايد


 

سروش7

مدیر بازنشسته
کاربر ممتاز
- حسگر چگونه شدت باران را تشخیص می‌دهد تا براساس آن سرعت حرکت تیغه‌ها را تنظیم کند؟
در درجه اول میزان شکستگی نور مادون قرمز حکایت از حجم آب موجود بر روی شیشه دارد و هر چه میزان آب بیشتر باشد، نور بیشتر شکسته شده و بیشتر تضعیف می‌شود. نکته بعدی اینجاست که این حسگر در هر ثانیه چند صد بار سطح شیشه را بررسی می‌کند. پس وقتی حتی با حرکت تیغه برف پاک‌کن شیشه همچنان خیس باشد، عملیات مجدداً تکرار می‌شود. موضوع بعدی پلکانی‌بودن افزایش یا کاهش سرعت حرکت تیغه‌های برف پاک‌کن است که توسط حسگر تنظیم می‌شود.
برای مثال، وقتی حسگر آلودگی را بر روی شیشه تشخیص می‌دهد، با توجه به میزان آلودگی تشخیص داده شده برف پاک‌کن را با سرعت مشخصی روشن می‌کند. در بررسی بعدی سطح شیشه توسط حسگر اگر میزان آلودگی کمتر شده باشد، یک یا دو پله (با توجه به میزان آلودگی) از سرعت حرکت تیغه‌ها کاسته می‌شود و برعکس در صورت ثابت ماندن یا افزایش درصد آلودگی، این سرعت افزایش پیدا می‌کند.
2- وقتی تیغه‌های برف پاک‌کن شیشه را تمیز می‌کنند، اولاً تمام شیشه را پوشش نمی‌دهند و گوشه‌ها و کناره‌ها خیس می‌مانند. ثانیاً هر قدر هم که تیغه‌ها دقیق باشند، به هر حال یک لایه نازک از آب بر روی شیشه به صورت بخش شده باقی می‌گذارند. حسگر چگونه این موارد را جزو آلودگی به حساب نمی‌آورد؟
پاسخ قسمت اول این است که میدان دید حسگر بر روی شیشه محدود است و فقط ناحیه بالایی شیشه را پوشش می دهد. پس گوشه‌های شیشه نمی‌تواند تاثیری بر تشخیص حسگر بگذارد. مطمئناً کثیفی این قسمت‌ها برای راننده نیز مشکل‌ساز نمی‌شود.
در پاسخ به قسمت دوم این سئوال باید گفت: حتی در شرایط ایده‌آل، یعنی وقتی شیشه خودرو 100درصد تمیز است نیز میزان نور مادون قرمز تابانده شده با میزان نوری که توسط حسگر دریافت می‌شود کمتر است. به همین علت کاهش میزان نور در صورتی باعث روشن شدن برف پاک‌کن می‌شود که از حد مجاز خارج می‌شود. هنگامی که آب روی شیشه توسط تیغه‌ها پاک می‌شود، یک لایه بسیار نازک و یکنواخت از آب بر روی شیشه باقی می‌ماند که معمولاً سریع تبخیر می‌شود. این مساله تاثیر زیادی بر شکسته شدن نور تابانده شده توسط حسگر ندارد و علت آن این است که اولاً این آب به صورت کاملاً یکنواخت روی شیشه پخش شده است. (به علت یکنواختی قرارگیری تیغه برف پاک‌کن بر روی شیشه) ثانیاً بسیار نازک است. اما هنگامی که آب به صورت قطره روی شیشه است مانند یک عدسی عمل می‌کند.
3- آیا سرعت حرکت خودرو در هوای بارانی، در روند کار حسگر باران تاثیر می‌گذارد؟
هنگامی که خودرو در هوای بارانی در حال حرکت است، میزان برخورد قطرات آب با شیشه جلو، به نسبت سرعت حرکت خودرو افزایش می‌یابد. حسگرهای باران که از سال 2003 تولید شده‌اند نسبت به سرعت خودرو حساس هستند و سرعت تیغه‌ها را در هر حالتی، کمی بیشتر تنظیم می‌کنند. برای مثال اتومبیل اپل وکترا 2003 از حسگر باران حساس به سرعت برخوردار است.
نکات دیگری نیز در مورد این نوع حسگرها قابل توجه هستند. برای مثال هنگامی که خودرو خاموش است، کار نمی‌کنند حتی اگر سوئیچ باز باشد. علت این موضوع این است که اولاً از باتری خودرو برق کمتری گرفته شود، ثانیاً در صورتی که بر روی شیشه یخ یا برف زیاد وجود دارد از صدمه رسیدن به تیغه‌ها جلوگیری می‌شود. تمامی حسگرهای باران، دارای دکمه تعیین وضعیت اتوماتیک هستند تا در صورت نیاز راننده بتواند آن را خاموش کند. در حسگرهای پیشرفته، بخش ورود اطلاعات از ECU خودرو به پردازنده حسگر در نظر گرفته شده است تا حالات مختلف خودرو از جمله سرعت حرکت آن، در تصمیم‌گیری‌های حسگر موثر باشد.
برای مثال در صورتی که دمای محیط و موتور اتومبیل زیر صفر باشد به این معنی است که خودرو برای مدت طولانی در هوای سرد (زیر صفر) پارک بوده است، پس احتمال دارد آب روی شیشه یخ زده باشد و در صورت شروع به کار برف پاک‌کن، تیغه‌ها آسیب ببینند. در نتیجه حسگر از حالت اتوماتیک خارج می‌شود و تا تصمیم راننده عمل نمی‌کند.


دنیای خودرو
 
بالا