آنچه درباره سنسورهای کیسه هوا باید بدانیم

مقدمه و تعریف

سنسورهای کیسه هوا، که با نام سنسورهای سیستم ایمنی تکمیلی نیز شناخته می‌شوند، مجموعه‌ای از حسگرهای الکترونیکی هستند که بخش حیاتی از سیستم ایمنی غیرفعال خودروهای مدرن را تشکیل می‌دهند. وظیفه اصلی این سنسورها، تشخیص لحظه‌ای برخورد (تصادف)، تعیین شدت و نوع ضربه و ارسال سریع این اطلاعات به ماژول کنترل SRS است. ماژول کنترل بر اساس این داده‌ها تصمیم می‌گیرد که کدام کیسه‌های هوا (جلو، جانبی، پرده‌ای و ...) و کمربندهای ایمنی پیش‌کشنده باید فعال شوند. این سنسورها سرعت، زاویه و شدت شتاب منفی (کاهش سرعت ناگهانی) خودرو را اندازه‌گیری می‌کنند.

اهمیت

سنسورهای کیسه هوا به دلایل زیر برای ایمنی سرنشینان و عملکرد صحیح سیستم SRS حیاتی هستند:

• ایمنی جانی: مهم‌ترین نقش آن‌ها، حفاظت از جان و کاهش آسیب‌های جدی سرنشینان در هنگام تصادف است. فعال‌سازی به موقع و صحیح کیسه‌های هوا می‌تواند تفاوت بین جراحت جزئی و آسیب جدی یا مرگ باشد.

• تشخیص شدت (Severity Sensing): این سنسورها به ماژول SRS کمک می‌کنند تا شدت تصادف را تشخیص دهد. این امر برای تصمیم‌گیری در مورد فعال‌سازی مرحله‌ای (Staging) کیسه هوا ضروری است (مثلاً فعال شدن با نیروی کم برای تصادفات خفیف و نیروی زیاد برای تصادفات شدید).

• تشخیص نوع برخورد: سنسورها تعیین می‌کنند که آیا برخورد از جلو، عقب، یا جانبی بوده است تا فقط کیسه‌های هوای مورد نیاز فعال شوند و از فعال شدن بی‌مورد جلوگیری شود.

• جلوگیری از فعال‌سازی ناخواسته: سنسورها باید به اندازه کافی هوشمند باشند تا ترمزگیری شدید، عبور از دست‌انداز یا برخورد جزئی را از یک تصادف واقعی تمایز دهند و از فعال شدن ناخواسته کیسه هوا جلوگیری کنند.

• آماده‌سازی کمربند ایمنی: اطلاعات این سنسورها برای فعال کردن پیش‌کشنده‌های کمربند ایمنی (که قبل از باز شدن کیسه هوا کمربند را سفت می‌کنند) استفاده می‌شود.

ساختار و اجزا

سیستم سنسورینگ کیسه هوا از چندین نوع سنسور با وظایف مختلف تشکیل شده است:

• ماژول کنترل SRS (ACU - Airbag Control Unit): این واحد که معمولاً در مرکز خودرو (زیر کنسول مرکزی) قرار دارد، خود شامل یک سنسور مرکزی شتاب‌سنج (Central Accelerometer) و گاهی یک سنسور فشار (Pressure Sensor) است. این ماژول مغز متفکر سیستم است.

• سنسورهای شتاب‌سنج جلویی (Front Impact Sensors): این سنسورها که معمولاً در دو طرف جلوی خودرو (در ناحیه سپر، رادیاتور یا گلگیر) نصب می‌شوند، ضربه اولیه و شتاب منفی ناشی از برخورد از جلو را سریعاً تشخیص می‌دهند.

• سنسورهای برخورد جانبی (Side Impact Sensors): این سنسورها معمولاً در درب‌ها، ستون B یا زیر صندلی‌ها نصب می‌شوند. آن‌ها از نوع شتاب‌سنج هستند یا سنسورهای فشار (Pressure Sensors) که تغییرات سریع فشار هوا درون درب یا ستون را هنگام له شدن بدنه حس می‌کنند.

• سنسورهای زاویه خمش/انحراف (Yaw Rate / Roll Rate Sensors): در سیستم‌های پیچیده‌تر، این سنسورها برای تشخیص واژگونی خودرو (Roll Over) استفاده می‌شوند و دستور فعال شدن کیسه‌های هوای پرده‌ای را صادر می‌کنند.

• سنسورهای وزن سرنشین (Occupant Classification System - OCS): در صندلی‌ها نصب می‌شوند تا حضور، وزن و نوع سرنشین (بزرگسال یا صندلی کودک) را تشخیص دهند و فعال‌سازی کیسه هوا را بر اساس آن تنظیم یا غیرفعال کنند.

نحوه عملکرد

عملکرد سنسورهای کیسه هوا بر اساس اندازه‌گیری تغییرات شتاب و فشار است و بسیار سریع انجام می‌شود:

1. تشخیص برخورد: هنگام برخورد، سنسورهای شتاب‌سنج (چه مرکزی و چه محیطی) یک شتاب منفی (کاهش سرعت) بسیار شدید را اندازه‌گیری می‌کنند.

2. ارسال سیگنال اولیه: سنسورهای محیطی (مانند سنسورهای جلو) سیگنال اولیه برخورد را در کسری از ثانیه به ماژول SRS ارسال می‌کنند.

3. تأیید و مقایسه: ماژول SRS سیگنال‌های دریافتی از چندین سنسور را با سنسور مرکزی خود مقایسه می‌کند تا از یک تصادف واقعی بودن آن مطمئن شود (الگوریتم‌های فیوزینگ).

4. تصمیم‌گیری (Decision Making): ماژول SRS با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته و داده‌های شدت ضربه (مقدار شتاب و مدت زمان آن) و همچنین اطلاعات وزن سرنشین، نوع و شدت فعال‌سازی را تعیین می‌کند.

5. فرمان فعال‌سازی: اگر شدت ضربه از آستانه مشخصی فراتر رود (معمولاً در حدود ۱۰ تا ۱۵ میلی‌ثانیه پس از برخورد)، ماژول دستور ارسال جریان الکتریکی به چاشنی‌های انفجاری (Squibs) مربوطه را صادر می‌کند.

6. عملکرد سیستم: چاشنی‌ها فعال شده، باعث انفجار پودر گاز در کیسه هوا می‌شوند و کیسه در کمتر از ۵۰ میلی‌ثانیه باد می‌شود تا از برخورد سرنشین با اجزای داخلی خودرو جلوگیری کند.

انواع

سنسورهای کیسه هوا بر اساس تکنولوژی اصلی تولید سیگنال دسته‌بندی می‌شوند:

• سنسورهای شتاب‌سنج (Accelerometer Sensors):

  • رایج‌ترین نوع، که شتاب منفی را اندازه‌گیری می‌کنند.

  • اغلب از تکنولوژی MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) استفاده می‌کنند که شامل یک قطعه سیلیکونی کوچک است و با اعمال نیرو جابجا شده و سیگنال الکتریکی تولید می‌کند.

  • در سنسورهای مرکزی و محیطی جلو استفاده می‌شوند.

• سنسورهای فشار (Pressure Sensors):

  • عمدتاً در سنسورهای برخورد جانبی (داخل درب‌ها) استفاده می‌شوند.

  • آن‌ها تغییرات سریع فشار هوای داخلی درب را در اثر فشردگی جانبی بدنه در هنگام تصادف حس می‌کنند.

  • بسیار سریع هستند و به تشخیص برخورد جانبی کمک می‌کنند.

• سنسورهای سرعت خمش/ژیروسکوپ (Yaw/Roll Rate Sensors):

  • برای تشخیص واژگونی و کنترل پایداری استفاده می‌شوند.

  • داده‌های مربوط به چرخش خودرو حول محورهای مختلف را فراهم می‌کنند.

نشانه‌های فرسودگی و خرابی

خرابی سنسورهای کیسه هوا معمولاً به دلیل حساسیت بالا و موقعیت حیاتی آن‌ها توسط خود ماژول SRS تشخیص داده می‌شود:

• روشن شدن چراغ هشدار SRS (Airbag Warning Light): شایع‌ترین نشانه. ماژول SRS به محض تشخیص هرگونه خطا در مدار سنسورها (اتصال کوتاه، مقاومت نادرست، یا قطع شدن سیم‌کشی) چراغ هشدار (معمولاً به رنگ نارنجی یا قرمز) را روشن می‌کند.

• عدم فعال‌سازی در تصادف: اگر سنسور یا مدار آن معیوب باشد، ممکن است کیسه‌های هوا در هنگام تصادف فعال نشوند، که می‌تواند منجر به آسیب جدی شود.

• فعال‌سازی غیرمنتظره (نادر): در شرایط بسیار نادر (مانند نوسانات شدید ولتاژ یا خرابی جدی سنسور)، ممکن است کیسه هوا به صورت ناخواسته فعال شود.

• ثبت کد خطا: ماژول SRS کد خطای خاص سنسور خراب را ثبت می‌کند که تنها با دستگاه دیاگ مخصوص SRS قابل خواندن است.

روش‌های تعمیر و نگهداری

سنسورهای کیسه هوا قطعاتی حساس و ایمنی‌محور هستند و نباید توسط افراد غیرمتخصص تعمیر شوند.

• بررسی سیم‌کشی و کانکتورها: رایج‌ترین دلیل روشن شدن چراغ SRS، قطع شدن یا شل شدن سیم‌کشی سنسورها یا کانکتور زیر صندلی‌ها است. قبل از هر اقدامی، باید اتصالات به دقت بررسی شوند.

• تست تشخیصی تخصصی: برای عیب‌یابی سنسورها، باید از دستگاه دیاگ مخصوص سیستم SRS استفاده شود تا کد خطا خوانده و نوع خرابی سنسور مشخص شود.

• تعویض سنسور معیوب: در صورت خرابی داخلی سنسور، باید با یک سنسور جدید و اصلی که مشخصات فنی (Calibration) دقیق خودرو را دارد، تعویض شود.

• پرهیز از تعمیر خودسرانه: هرگز نباید سیم‌کشی سنسورهای SRS را با مولتی‌مترهای معمولی تست کرد، زیرا جریان برق ضعیف مولتی‌متر ممکن است باعث فعال شدن چاشنی‌های انفجاری و باز شدن ناخواسته کیسه هوا شود.

• بررسی بدنه خودرو: در صورت تصادف قبلی، باید اطمینان حاصل شود که سنسورهای محیطی (مانند سنسور جلو) که ممکن است آسیب فیزیکی دیده باشند، تعویض شده‌اند.

فناوری‌های نوین

تکنولوژی سنسورهای کیسه هوا به طور مداوم برای افزایش دقت و کاهش آسیب در حال توسعه است:

• کیسه‌های هوا دو مرحله‌ای/چند مرحله‌ای (Multi-Stage Airbags): سنسورها اجازه می‌دهند که کیسه هوا بسته به شدت تصادف در دو یا چند مرحله با نیروی متفاوتی باز شود.

• سیستم‌های پیش‌بینی برخورد (Pre-Crash Sensing): ادغام سنسورهای کیسه هوا با رادارهای کروز کنترل و دوربین‌ها برای تشخیص قریب‌الوقوع بودن برخورد، که اجازه می‌دهد کمربندها قبل از ضربه سفت شوند.

• کیسه‌های هوا فعال‌شده با داده‌های دوربین: استفاده از داده‌های دوربین و سنسورهای پیشرفته برای تشخیص دقیق موقعیت سر و بدن سرنشین و تنظیم الگوی باز شدن کیسه هوا.

• سنسورهای تشخیص تصادف ثانویه (Secondary Collision Detection): تشخیص برخورد دوم پس از ضربه اولیه، برای حفظ فعال‌سازی سیستم‌های ایمنی.

سوالات متداول

• وظیفه اصلی سنسور کیسه هوا چیست؟

  • تشخیص تصادف، اندازه‌گیری شدت ضربه و ارسال سیگنال برای فعال شدن چاشنی‌های کیسه هوا.

• چرا چراغ SRS روشن می‌شود؟

  • به دلیل خرابی یا اختلال در هر یک از سنسورها، سیم‌کشی‌ها، چاشنی‌ها یا ماژول کنترل SRS.

• آیا می‌توان با چراغ SRS روشن رانندگی کرد؟

  • رانندگی مجاز است، اما خطرناک است. به این معنی است که سیستم ایربگ در صورت تصادف به درستی کار نخواهد کرد یا اصلاً فعال نخواهد شد.

• سنسورهای کیسه هوا کجا نصب می‌شوند؟

  • سنسور مرکزی زیر کنسول و سنسورهای محیطی در جلو (در نزدیکی رادیاتور/سپر) و جانبی (داخل درب‌ها یا ستون‌ها) نصب می‌شوند.

• چه کسانی مجاز به تعمیر سیستم کیسه هوا هستند؟

  • فقط تکنسین‌های آموزش‌دیده و متخصص SRS. هرگونه کار روی سیستم SRS باید با قطع کامل برق خودرو انجام شود.

 جمع‌بندی

سنسورهای کیسه هوا اجزایی هستند که زندگی انسان را نجات می‌دهند. آن‌ها با استفاده از فناوری‌های اندازه‌گیری شتاب و فشار، در کسری از ثانیه تصمیم می‌گیرند که آیا یک تصادف رخ داده است و باید سیستم‌های ایمنی فعال شوند یا خیر. به دلیل حساسیت و نقش حیاتی آن‌ها، سیستم SRS به شدت خودنظارتی دارد و هرگونه خطا را با روشن کردن چراغ هشدار نشان می‌دهد. حفظ سلامت و کارکرد صحیح این سنسورها، اصلی‌ترین تضمین برای ایمنی سرنشینان در حوادث ناگوار رانندگی است و هرگز نباید چراغ هشدار SRS را نادیده گرفت.