حساس زاوية التوجيه: الرسم التخطيطي، العمل، الأعراض، الوظائف، المعايرة واستخداماته

في الوقت الحالي، تم تجهيز معظم المركبات بنظام ESC (التحكم الإلكتروني في الاستقرار) لتوفير الأمان العام. ESC عبارة عن سلسلة من أجهزة الاستشعار التي تعمل مع الكمبيوتر لتعزيز قوة السيارة عن طريق استشعار فقدان الجر وتقليله. في نظام ESC، هناك بعض من أهمها أجهزة الاستشعار يتم استخدامها مثل سرعة العجلة ومعدل الانعراج وزاوية التوجيه ومستشعر التسارع الجانبي. جميع هذه المستشعرات ESC تعتمد بشكل أساسي على بعضها البعض لتزويد وحدة ESC ببيانات دقيقة من خلال ربط عجلة قيادة السيارة بالعجلات للتحكم في سرعة الدوران (أو) التحكم في الجر. في الوقت الحاضر، تم تصميم العديد من المركبات بنظام التوجيه الكهربائي (EPS)، وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)، ونظام التوجيه المتغير الجهد، والمساعدة في الحفاظ على المسار (LKA)، وغيرها الكثير اعتمادًا على البيانات الدقيقة من مستشعر زاوية التوجيه. توفر هذه المقالة معلومات موجزة عن أ مستشعر زاوية التوجيه أو SAS وأعماله وتطبيقاته.

ما هو مستشعر زاوية التوجيه؟

يعد مستشعر زاوية التوجيه الموجود في السيارة بمثابة رابط اتصال بين نظام الكمبيوتر في سيارتك وعجلة القيادة. تعتبر هذه المستشعرات ضرورية للاستخدام في أمان المركبات الحديثة مما يساعد في الحفاظ على استقرار السيارة والتحكم فيها.

يساعد هذا المستشعر في قياس زاوية موضع وسرعة دوران عجلة القيادة. ويتم ترتيب هذا المستشعر في عمود توجيه السيارة. لتوفير الخمول والتحقق من صحة البيانات، يتم استخدام مستشعر الزاوية الواحدة أعلاه. بشكل عام، يتطلب برنامج التحكم في التوجيه إشارتين من جهازي استشعار للتحقق من موضع عجلة القيادة. لذلك تعتمد هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار في الغالب على مبادئ العمل المغناطيسية أو الاستقرائية أو البصرية.

تتوفر مستشعرات زاوية التوجيه في نوعين: تناظري ورقمي ولهما وظائف مماثلة، على الرغم من أنهما يحددان البيانات بشكل مختلف. يستخدم المستشعر التناظري الاختلافات في إشارات الجهد لتحديد سرعة التوجيه للدوران وتحديد موضع الزاوية. يستخدم المستشعر الرقمي قاد أضواء لتحديد زاوية إدخال التوجيه.

مخطط مستشعر زاوية التوجيه

يحتوي حساس زاوية التوجيه على قرص مشقوق يعمل كوحدة للتدوير مع عجلة القيادة ومجموعة من قاطعات الصور. تم تثبيت هذا المستشعر على مجموعة مفتاح إشارة الانعطاف الذي يكتشف اتجاه وزاوية دوران التوجيه.

يحتوي كل قاطع للصور على مصباح LED وترانزستور للصور يتم ترتيبهما في مواجهة بعضهما البعض. لذلك فهو يحول التغير داخل إشعاع الضوء بين العنصرين لإشارات التشغيل/الإيقاف. في هذا المستشعر، يدور القرص المشقوق بين الترانزستور الضوئي وزوج LED من قاطعات الصور.

عندما تعمل عجلة القيادة، يدور القرص المشقوق مع العجلة كوحدة ويغلق ليقوم بنقل الضوء بين العنصرين. لذا فإن اثنين من قواطع الصور تحتوي على مراحل وتلاحظ وحدة التحكم في التعليق ECU اتجاه التوجيه وزاويته اعتمادًا على التغييرات في كل مخرج. عندما تكون زاوية دوران عجلة القيادة كبيرة وتكون سرعة العجلة متفوقة مقارنة بقيمة ثابتة، فإن وحدة التحكم الإلكترونية تتسبب في ارتفاع قوة التخميد.

مبدأ عمل مستشعر زاوية التوجيه

يعمل حساس زاوية التوجيه على تحديد السيارة التي يرغب السائق في توجيهها ومطابقة عجلة القيادة مع عجلات السيارة. يتم ترتيب هذا المستشعر في عمود التوجيه الذي يكون دائمًا فوق مستشعر واحد محاط ببعضه البعض داخل وحدة واحدة لضمان الدقة والتشخيص والتكرار.

يوفر مستشعر زاوية التوجيه أيضًا المعلومات المطلوبة حول مدى سرعة تدوير عجلة قيادة السيارة. أثناء تشغيل السيارة بسرعة منخفضة، يتم تدوير عجلة القيادة بسرعة كبيرة، لكن هذا ليس طبيعيًا عند القيادة على الطرق السريعة. إذا كان سائق السيارة يقوم بتدوير العجلة بسرعة أعلى أثناء القيادة على الطريق السريع، فإن نظام ESC يفسر ذلك كإشارة إلى أن السيارة فقدت التحكم في الطريق المقصود.

أعراض حساس زاوية التوجيه

يمكن أن يؤدي خلل في هذا المستشعر إلى حدوث العديد من المشكلات في نظام ADAS & ESC والتي سيتم مناقشتها أدناه.

ضوء تحذير ESC

غالبًا ما يكون ضوء التحذير الخاص بنظام ESC الموجود على لوحة القيادة هو المؤشر الرئيسي لوجود خلل. عندما يلاحظ النظام خطأً بين إدخال التوجيه للسائق والمسار الفعلي للمركبة، يضيء ضوء التحذير.

رد فعل توجيهي متضارب

يعد رد فعل التوجيه المتضارب هذا مؤشرًا آخر على وجود خلل في المستشعر. لذا فهذه مشكلة شائعة جدًا بعد تحديد موضع العجلة عن طريق توجيه السيارة إلى وجه واحد (أو) الشعور بأنها أخف أو أثقل من المعتاد.

فقدان التحكم في الاستقرار

يمكن أن تعني ميزة فقدان التحكم في الاستقرار أيضًا أن لديك مستشعرًا معيبًا. بعض الميزات مثل؛ قد يؤدي التحكم الإلكتروني في الثبات والتوجيه النشط والتحكم في الجر إلى العمل بشكل صحيح.

المهام

يتم استخدام مستشعر زاوية التوجيه لمراقبة الوضع وحالة الحركة لعجلة قيادة السيارة. كما يوفر هذا المستشعر معلومات مهمة للأنظمة المختلفة داخل السيارة مثل؛ نظام التحكم في الاستقرار التكيفي ونظام التحكم في السرعة ونظام التحذير من مغادرة المسار. تمت مناقشة وظائف مستشعر زاوية التوجيه أدناه.

التحكم في الجر

تساعد بيانات SAS في التحكم في الجر من خلال مساعدة السيارة على تحديد ما إذا كان هناك توجيه ناقص أو زائد عن طريق السماح لنظام التحكم في الجر بإجراء التعديلات.

التحكم في الاستقرار

يعد نظام SAS جزءًا أساسيًا من نظام التحكم الإلكتروني بالثبات في السيارة. فهو يقيس باستمرار ويبلغ موضع وزاوية عجلة القيادة إلى الكمبيوتر الموجود على متن السيارة.

معدل الانحراف وأجهزة استشعار التسارع الجانبي

يتم استخدام بيانات SAS جنبًا إلى جنب مع البيانات الواردة من أجهزة استشعار معدل الانعراج والتسارع الجانبي لتحديد الاتجاه والحركة الفعليين للمركبة. يساعد ذلك نظام التحكم في ثبات السيارة على الاستجابة بشكل صحيح للتغيرات غير المتوقعة في ظروف الطريق غير المتوقعة أو ظروف التوجيه.

معايرة SAS

تعد معايرة مستشعر زاوية التوجيه خطوة مهمة في عمل أنظمة ESC وADAS. توفر معايرة المستشعر ببساطة قياسات دقيقة من خلال النظر في متغيرات العالم الحقيقي مثل مشكلات المحاذاة، أو تآكل الإطارات، أو انحناء الطريق. إذا لم تتم معايرة هذا المستشعر بشكل صحيح، فقد يسيء نظام مساعدة السائق المساعد تفسير مدخلات التوجيه مما يؤدي إلى ردود أفعال غير مناسبة للمركبة أو تحذيرات كاذبة.

معايرة SAS هي إجراء ضبط (أو) إعادة ضبط المستشعر للتأكد من أنه يلاحظ زاوية التوجيه بدقة ويعطي معلومات مناسبة ومتسقة لأنظمة السيارة.

ما هي الظروف المطلوبة لمعايرة زاوية التوجيه؟

نحتاج إلى معايرة زاوية توجيه السيارة للتأكد من أن عجلات السيارة متصلة بشكل صحيح وأن السيارة تبقى مباشرة على الطريق. وبالتالي، فمن الضروري معايرة زاوية التوجيه في بعض الحالات وتشمل ما يلي.

بعد محاذاة العجلة

كلما قمنا بمحاذاة العجلة على السيارة، فمن الضروري معايرة زاوية التوجيه للتأكد من أن مسار السيارة مستقيم.

بعد استبدال SAS

إذا فشل (SAS) (أو) كان بحاجة إلى التغيير، فيجب معايرة أحدث مستشعر للتأكد من أنه يوفر بيانات دقيقة لنظام التحكم في ثبات السيارة.

بعد استبدال (أو) مكونات التوجيه

إذا تم تغيير أي تأخير أو مكونات توجيه مثل المفاصل الكروية وقضبان الربط وأذرع التحكم، فيجب معايرة SAS للتأكد من أن العجلات لا تزال محاذاة بشكل صحيح.

بعد الاصطدام

في حالة تعرض السيارة لحادث، فمن الضروري معايرة زاوية توجيه السيارة للتأكد من أن السيارة يمكنها القيادة بشكل مستقيم.

وبالتالي، قد تكون معايرة SAS ضرورية عندما يكون هناك تغيير في محاذاة العجلة أو مكون التوجيه. بالتأكيد، خلال إجراء المعايرة، يجب على المصنعين اتباع توصيات المعايرة للتأكد من أنهم ينفذون المعيار بشكل صحيح.

كيفية معايرة SAS؟

تتغير عملية معايرة SAS ببساطة بناءً على طراز السيارة وعلامتها التجارية. فيما يلي دليل عام حول عملية معايرة مستشعر زاوية التوجيه.

قم بتوصيل أداة الماسح الضوئي بالسيارة

أولاً، تحتاج إلى توصيل الماسح الضوئي بمنفذ OBD-II الخاص بالمركبة، واختيار الوظيفة المناسبة لمعايرة SAS.

ضع عجلة القيادة للمركبة

تأكد من أن عجلة قيادة السيارة في المنتصف وأن العجلات متجهة للأمام بشكل مستقيم. اتبع المطالبات الموجودة على أداة المسح لإنشاء إجراء المعايرة. قد تتطلب بعض المركبات تدوير عجلة القيادة بطريقة معينة أو السير ضمن خط مستقيم بسرعة معينة.

إجراءات الإكمال

بعد الانتهاء من عملية المعايرة، ستطالبك أداة المسح الضوئي بما إذا كانت معايرة المستشعر ناجحة أم لا. إذا نجح المستشعر، فيمكنك فصل أداة المسح واختبار قيادة السيارة للتأكد من أن التوجيه يعمل بشكل صحيح.

وبالتالي، هناك أدوات معايرة مختلفة لهذا المستشعر مثل أدوات فحص السيارات، ومعدات محاذاة العجلات، ومقابض العجلات الدوارة، ومفتاح عزم الدوران، وiSmartLink D01، وiSmartIMMO 801.

صفات

تتضمن خصائص مستشعر زاوية التوجيه ما يلي.

• يعتمد مستشعر زاوية التوجيه أو SAS على تقنية المقاومة المغناطيسية العملاقة ويوفر قيمة زاوية توجيه كاملة أعلى من نطاق زاوية التوجيه الكامل.
• إخراج الزاوية الدقيقة لهذا المستشعر في نطاق القياس بشكل مفتوح بعد تشغيل الإشعال.
• حركة عجلة القيادة ليست ضرورية حتى بعد فصل مصدر الطاقة وإعادة تركيبه.
• لا يحتاج إلى تيار احتياطي.
• يمكن الوصول إلى زاوية التوجيه وسرعة زاوية التوجيه من خلال واجهة CAN.
• في أنظمة السلامة، تسمح اختبارات الإمكانية الداخلية للمستشعر وكذلك وظائف التشخيص الذاتي الخاصة باستخدام هذا المستشعر.
• يسمح هذا المستشعر أيضًا بدمج معالج دقيق ثانٍ بشكل أساسي للتطبيقات المتعلقة بالأمان.

كيفية إعادة ضبط مستشعر زاوية التوجيه بدون الماسح الضوئي؟

لإعادة ضبط SAS بدون ماسح ضوئي، يتعين عليك تنفيذ عملية معايرة ذاتية. تتغير هذه العملية بناءً على طراز سيارتك، على الرغم من أنها تتضمن عادةً الخطوات التالية:

• اكتشف وجهًا مستويًا لإيقاف سيارتك عليه.
• قم بتشغيل وضع الإشعال، ولكن لا تقم بتشغيل المحرك.
• أدر عجلة القيادة بالكامل إلى اليسار ثم إلى اليمين تمامًا.
• كرر الخطوة الثالثة المذكورة أعلاه ثلاث مرات.
• قم بإيقاف تشغيل موضع الإشعال.
• لذلك يجب أن تقوم هذه العملية بإعادة ضبط SAS. إذا كنت لا تزال تواجه أية مشكلات، فقد تحتاج إلى أخذ سيارتك إلى ميكانيكي قادر لإجراء المزيد من الإصلاح أو التشخيص.

دور مستشعر زاوية التوجيه في أمن المركبات

تعد مستشعرات زاوية التوجيه ضرورية لأمن المركبات الحديثة لأنها تساعد في الحفاظ على استقرار السيارة والتحكم فيها.

ESC (التحكم الإلكتروني في الاستقرار)

تستخدم هذه الأنظمة بيانات من SAS للكشف عن فقدان التحكم في توجيه السيارة. تقوم هذه المستشعرات بتطبيق الفرامل تلقائيًا للمساعدة في 'توجيه' السيارة في الاتجاه الذي ترغب في السير فيه.
من خلال مراقبة زاوية توجيه السيارة وضبطها على المسار الفعلي، يمكن لنظام التحكم الإلكتروني بالثبات اكتشاف الظروف عندما لا يتطابق المسار المقصود مع المسار الفعلي.

لذلك يحدث هذا أثناء التحركات غير المتوقعة (أو) على الأسطح الزلقة. وعندما يحدث ذلك، يتدخل نظام التحكم الإلكتروني بالثبات من خلال استخدام مكابح السيارة على عجلات معينة. يساعد هذا في استعادة استقرار السيارة ويقلل من فرص الانزلاق (أو) الدوران خارج نطاق السيطرة.

أنظمة مساعدة السائق المتقدمة

تستخدم تقنيات ADAS أجهزة استشعار زاوية التوجيه لمراقبة مدخلات التوجيه المقصودة للسائق ومقارنتها بالحركة الفعلية للمركبة. على سبيل المثال، إذا بدأت السيارة في الانحراف عن مسارها دون استخدام إشارة الانعطاف، فإن نظام المساعدة في الحفاظ على المسار يستخدم معلومات زاوية التوجيه لاكتشاف ما يجب القيام به، ويدفع الجزء الخلفي من السيارة بهدوء إلى المسار الصحيح.

بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت بيانات هذا المستشعر تشير إلى أن سائق المركبة يقوم بالتوجيه في اتجاه المركبة المكتشفة في النقطة العمياء، يقوم النظام بتنبيه سائق المركبة. لذلك يمكن تحقيق ذلك من خلال الإشارات البصرية مثل؛ الأضواء الوامضة في المرآة الجانبية (أو) التنبيهات الصوتية.

القيادة الذاتية

تعد مستشعرات زاوية التوجيه مهمة جدًا في المستقبل للجمع بين القيادة الذاتية. عندما تحاول السيارات ذاتية القيادة السير على الطرق بشكل آمن دون تدخل شخصي، فإنها تعتمد على بيانات زاوية التوجيه الدقيقة والثابتة. وبمساعدة بيانات الاستشعار، يمكن للسيارات ذاتية القيادة التحقق من تخطيطها بدقة، والتواجد في المسار والتنقل باستمرار. وهذا يساعد في إنشاء نظام نقل أكثر أمانًا وفعالية.

التطبيقات/الاستخدامات

تتضمن تطبيقات أو استخدامات مستشعر زاوية التوجيه ما يلي.

• يقوم مستشعر زاوية التوجيه أو SAR ببساطة بقياس زاوية موضع عجلة القيادة ومعدل دورانها.
• يقرر هذا المستشعر المكان الذي يرغب السائق في التوجه إليه ليتناسب مع عجلة القيادة وعجلات السيارة.
• يعد هذا جزءًا مهمًا من نظام السلامة في السيارة حيث يرسل سرعة دوران عجلة القيادة وزاوية العجلة وغيرها من البيانات المهمة إلى نظام الكمبيوتر الخاص بمركبة معينة.
• يتم استخدامه لمراقبة مدخلات التوجيه بمجرد اكتشاف موضع ومعدل دوران عجلة القيادة.
• يساعد هذا المستشعر في توفير البيانات للسيارة فيما يتعلق بحالة عجلة القيادة.
• يتم استخدام مستشعر زاوية التوجيه في العديد من وظائف ADAS التي تتراوح من اكتشاف النقطة العمياء إلى القيادة الذاتية.
• يعد هذا المستشعر الجزء الأكثر أهمية في ECS للسيارة.

هكذا هذا نظرة عامة على التوجيه أجهزة الاستشعار الزاوية، عملها، وتطبيقاتها. يقوم هذا المستشعر ببساطة بقياس زاوية موضع وسرعة دوران عجلة القيادة في السيارة. يتم ترتيب هذا المستشعر في خط توجيه السيارة. يمكن استخدام مستشعر زاوية واحد لتوفير التحقق من صحة البيانات والتكرار. وهنا سؤال لك، ما هي أجهزة الاستشعار المختلفة المستخدمة في السيارات؟