Lai gan modernās viedierīces un automobiļi kalpo dažādiem mērķiem, tiem ir daudz kopīgu tehnoloģiju, un viena plaši izmantota sistēma ir domāta paātrinājuma mērīšanai. Tās galvenais elements ir akselerometrs – pavisam neliels sensors, kas mūsdienās ir radis lietojumu ārkārtīgi daudzās jomās un dažkārt nodrošina pavisam neparastas funkcijas.
Izmantojam katru dienu, to pat nezinot
Reklāma
“Akselerometrs ir ļoti plaši integrēts mūsu sadzīvē – tāpat kā žiroskops tas ir sastopams praktiski visās viedierīcēs un kalpo svarīgu funkciju nodrošināšanai,” stāsta Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) Mašīnzinību, transporta un aeronautikas fakultātes Automobiļu katedras pasniedzējs Oskars Irbītis.
To izmanto viedpulksteņos, lai skaitītu soļus, savukārt viedtālrunī tas nepieciešams, piemēram, lai pārslēgtos no vertikālā attēla režīma uz horizontālo. Turklāt bez šī sensora nedarbotos spēles, kurās telefons jāgroza, lai tās vadītu.
Ārpus viedierīču un auto pasaules akselerometrs palīdz būvju uzraudzībā, ar tā palīdzību var sekot seismiskajai aktivitātei, kustībām inženiertehniskajās konstrukcijās, tas palīdz uzraudzīt dažādu veidu agregātus (sūkņi, turbīnas u.tml.) un mērīt vēja brāzmu spēku. Pateicoties šādai uzraudzībai, drošības sistēmas laikus nosaka risku un tādējādi pasargā no negadījumiem.
Akselerometrs ir izrādījies noderīgs pat bioloģijā. Ar tā palīdzību ir pētīts putnu lidojuma enerģijas patēriņš un studētas vēl citas dzīvnieku pasaules norises.
Izglābj autobraucējus
Bez akselerometriem nav iedomājama arī autobraucēju aizsardzība, ko nodrošina pasīvās un aktīvās drošības sistēmas.
T.s. pasīvā sistēma darbojas tad, kad sadursme vairs nav novēršama. Balstoties uz akselerometra datiem, automobilis spēji novelk drošības jostas, iedarbina gaisa spilvenu un citas sistēmas, kas būtiski samazina ievainojumu risku.
Aktīvā sistēma domāta tam, lai vadītājs nezaudētu kontroli pār braucamo, un akselerometram tajā ir ļoti svarīga loma. “Sistēmas galvenais uzdevums ir stabilizēt mašīnu, kad pārāk liela ātruma vai nepietiekamas saķeres dēļ spēkrats nespēj noturēt trajektoriju un izslīd. Lai to īstenotu, automobiļa dators pastāvīgi uzrauga, kā tiek vadīts auto: kāda ir akseleratora pedāļa pozīcija, kāds ir braukšanas ātrums, riteņu griešanās ātrums un stūres pozīcija. Līdztekus dators uzrauga, kā mašīna izbrauc līkumus, proti – mēra šķērsenisko paātrinājumu un rotāciju ap vertikālo asi,” skaidro Oskars Irbītis.
Auto datorā ir iestrādāts tāds kā mašīnas virtuālais uzvedības modelis, un, saņemot reālās vadības signālus, algoritms paredz, kā mašīnai būtu jākustas. Tad dators šo virtuālo modeli salīdzina ar reālo trajektoriju, precīzāk – prognozēto un reālo sānu paātrinājumu un rotācijas ātrumu. “Ja salīdzināmie parametri sasniedz noteiktas robežvērtības, ir skaidrs, ka mašīna nav stabila – ir pārmērīgi vai nepietiekami pagriezta. Algoritms nosūta signālu kontrolieriem, kas iedarbina stabilizēšanas mehānismus,” stāsta speciālists.
Lai sistēma darbotos efektīvi, ir jāapkopo iepriekš minētie un vēl citi dati. To vākšanai tiek izmantoti dažādi sensori, kas nosaka auto ātrumu, stūrēšanas leņķi, šķērsvirziena paātrinājumu (mēra ar akselerometru) un rotācijas leņķisko ātrumu ap vertikālo asi (mēra ar žiroskopu).
“Protams, stabilitātes sistēma tiek pastāvīgi uzlabota, un kontroles parametru skaits aizvien aug. Tiek mērīts katra riteņa leņķiskais ātrums, gareniskais paātrinājums, virsbūves sānsveres leņķis. Modernākās sistēmas ņem vērā arī dzinēja, transmisijas un balstiekārtas reāllaika rādītājus,” skaidro RTU pasniedzējs.
Jāpiebilst, ka akselerometrs un tā dati vadītājiem parasti paliek neredzami, tomēr daži ražotāji, to vidū Hyundai un Porsche, sensora datus piedāvā kā papildu informāciju vadītājam. Piemēram, ekrānā var skatīties, kā līkumos vai paātrinājuma un bremzēšanas laikā mainījies smagumspēks.
Dažādi veiktspējas līmeņi
Stabilitātes kontrole visos transportlīdzekļos darbojas pēc viena un tā paša principa – bremzē konkrētu riteni vai pievada tam lielāku griezes momentu. Tomēr tas, cik stingra ir stabilitātes sistēmas uzraudzība, var atšķirties atkarībā gan no transportlīdzekļa, gan no vadītāja izvēlētajām iespējām.
Tādos ģimenes modeļos kā Hyundai Tucson, Volkswagen Passat un Škoda Kodiaq stabilitātes kontroles sistēma parasti ir kalibrēta tā, lai pamanītu vismazāko izslīdēšanu un to momentā novērstu. Šāda pieeja sniedz visaugstāko drošību ikdienas braucienos, un tas ir īpaši svarīgi rudenī un pavasarī, kad saķeri ar ceļu ik dienu samazina lietus, kritušās lapas, salna un sniegs.
Protams, sportisku auto īpašnieki cer, ka stabilitātes kontrole ļaus viņiem, tā teikt, braukt jestrāk. Ražotāji šo vēlmi zina un ņem vērā. Tāpēc, piemēram, Hyundai N modeļi ir iemantojuši dinamiski vadāmu auto reputāciju, un šīs sērijas cienītāju forumos var atrast ne vienu vien diskusiju par to, kā darīt – vai, braucot pa sacīkšu trasi, atstāt sistēmu ieslēgtu un izvēlēties sporta režīmu vai labāk to izslēgt pavisam. Par pārsteigumu daudziem, liela daļa cilvēku tomēr iesaka drošības sistēmu neatslēgt, jo tā ļauj mašīnai nedaudz slīdēt un īpaši neierobežo šofera rīcību, tomēr pasargā no kļūdām, kuru dēļ brauciens var beigties ārpus trases vai barjerā.
Pēc Oskara Irbīša teiktā, nevar viennozīmīgi apgalvot, ka šīs sistēmas saķeri vienmēr novērtē labāk nekā vadītājs, taču cilvēks ne vienmēr rīkojas pareizi, īpaši sarežģītās situācijās. Piedevām drošības sistēmas, pateicoties pieredzei un jauniem risinājumiem, laikā gaitā tiek pilnveidotas. Svarīgi ir arī tas, ka drošības sistēmas spēj darboties nepārtraukti, tās nenogurst un saķeri ar ceļu pārbauda simtiem vai pat tūkstošiem reižu sekundē. Un tūlīt reaģē uz jebkuru novirzi no kursa.
