Функции и особенности датчиков подушки безопасности

С увеличением скорости движения автомобилей значительно возросла опасность при столкновении с другой машиной или препятствием. Известно, что скорость больше других факторов влияет на силу удара. Кинетическая энергия движущегося тела прямо пропорциональна квадрату скорости. Последствиями сильного удара может быть человеческая смерть, серьёзные повреждения и переломы. В результате этого пострадавшие могут стать нетрудоспособными. По этой причине были разработаны средства, снижающие влияние травмирующих факторов и тем самым увеличивающие процент безопасности. Одним из таких средств являются подушки безопасности.

1. Устройство и работа подушек безопасности
2. Требования к подушкам безопасности
3. Работа подушек безопасности
4. Работа датчиков подушки безопасности
5. Датчик удара
6. Датчик наличия пассажиров

Устройство и работа подушек безопасности

Как видно из названия, устройство нужно для того, чтобы обеспечить безопасность водителя и пассажиров. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо рассмотреть их принцип работы, который неразрывно связан с требованиями к ним.

Требования к подушкам безопасности

В момент движения автомобиля скорость его перемещения относительно дороги такая же, как и находящихся в нём пассажиров. Если резко остановить машину, то это приведёт к возникновению удара. Движущийся автомобиль очень быстро остановится, а люди, перемещающиеся с той же скоростью, также будут продолжать движение по инерции. Для того чтобы максимально медленно снизить скорость и избежать удара о твёрдые предметы, нужно затормозить тело плавно. Этому способствуют подушки безопасности. На основании таких условий к ним предъявляются следующие требования:

• должны надуваться с заданной скоростью;
• газ из них должен уходить также с определённой скоростью;
• определённый объём;
• требуемая форма (геометрия);
• правильное расположение;
• определённый момент надува.

Все эти требования могут быть реализованы лишь при соответствующем техническом оснащении.

Работа подушек безопасности

Выполнение необходимых требований обеспечивается особенностями устройства подушек безопасности.

Работа этого устройства реализуется посредством следующих элементов:

• оболочка;
• газ, которым она наполняется;
• датчик удара;
• газообразующее вещество;
• электронный блок управления;
• датчик наличия пассажиров на сидении;
• датчик положения сидений.

В зависимости от конструкции подушек безопасности может использоваться то или иное газообразующее вещество. Некоторые из вышеперечисленных элементов могут отсутствовать в разных моделях автомобилей.

Комплектация подушками безопасности также неодинакова. Какие-то из автомобилей оснащены полным набором, т. е. передними, задними, боковыми, коленными, головными подушками.

В момент столкновения происходит срабатывание соответствующего датчика удара. Сигнал с него поступает на электронный блок, который даёт импульс для наполнения газом нужной подушки. Входными сигналами для этого блока могут быть также данные о скорости и замедлении автомобиля.

В зависимости от величины сигнала с датчика удара необходимые подушки безопасности надуваются на определённый объём. Одним из условий их работы выступает использование ремней безопасности. Если же человек не пристёгнут, то это чревато плачевными последствиями, вплоть до переломов.

Инициированный датчиком удара резкий надув может сильно оглушить людей внутри салона, поэтому подушки безопасности срабатывают не все сразу, а с небольшой задержкой. После надува подушка быстро сбрасывает газ, чтобы не удушить человека.

Работа датчиков подушки безопасности

Для работы подушки безопасности на вход блока управления поступают сигналы от датчика удара и наличия пассажира.

Датчик удара

Датчик удара служит для того, чтобы обнаружить столкновение и подать сигнал блоку управления. Он по своей конструкции бывает разный. Например, есть электромеханический датчик, замыкающий контакты по достижении определённой уставки. Через замкнутые контакты протекает ток, который приводит к срабатыванию своего рода запальника, происходит химическая реакция, в результате чего выделяется газ, наполняющий подушку безопасности. Слабого удара будет недостаточно, чтобы запустить процесс. Если нарушено питание от АКБ, а такое вполне возможно при аварии, надув подушки всё равно произойдёт за счёт имеющегося конденсатора, накопившего в себе электрический заряд.

Датчик удара может быть расположен как внутри блока управления системой безопасности, так и внутри салона. В некоторых случаях он находится в подкапотном пространстве и может быть не один.

Он является полезным элементом, но когда возникают проблемы с ним, приходится устранять их самому или обращаться к специалистам. Садясь однажды утром в свой автомобиль, вы обнаруживаете, что загорелся красный индикатор подушек безопасности. Это может быть вызвано следующими причинами:

• неисправен датчик удара;
• плохой контакт в разъёме;
• обрыв проводов;
• неисправна одна из сигнальных ламп панели приборов;
• замена предохранителя при включённом зажигании;
• неисправность панели приборов.

Датчик удара редко когда бывает неисправен сам по себе. Обычно, на загорание индикатора влияют другие причины.

Если в местах, где расположен разъём блока безопасности повышенная влажность, то контакты могут просто окислиться. Это значит, что сенсор удара или подушка безопасности выдают неверный сигнал по причине изменения сопротивления цепи. Особенно сильно это влияет на работу, если в блок управления приходит сигнал по напряжению. То есть измеренное им падение напряжения будет неверным. Кроме влажности, причиной индикации неисправности может быть обрыв провода. Такое происходит, когда накладывают шумоизоляцию или выполняют другие ремонтные работы в тех местах, где проложены провода.

Если же при включенном зажигании потухла панель приборов, и после этого постоянно горит индикатор, то причина именно в такой работе панели.

Сбросить самостоятельно появившуюся ошибку можно, если подключиться к электронному блоку, используя при этом специальный адаптер и программу-сканер. При желании неплохо будет найти сам датчик удара и хотя бы визуально убедиться в его целостности. При этом полезно периодически проводить осмотр по возможности всех доступных взору контактов и соединений, а также контролировать датчик удара на целостность и состояние его разъёмов. Но следует иметь в виду, что разъединение цепей во время включённого зажигания приведёт к ошибке. Поэтому не стоит вынимать предохранитель и чистить разъёмы в этот момент.

Приобрести нужный адаптер и установить соответствующую программу-сканер можно самостоятельно. С её помощью можно проверить датчик удара и систему безопасности в целом.

Ещё одним вариантом развития событий может быть просто игнорирование неисправности. В этом случае в нужный момент подушка безопасности может не сработать. Такое возможно, даже если исправен сам датчик удара.

Датчик наличия пассажиров

Скорость надува подушки безопасности зависит от веса человека, который находится в кресле. Регулирование скорости в момент удара нужно для того, чтобы вовремя создать прослойку газа между пассажиром и панелью в случае лобового столкновения, и между дверью со стеклом — бокового. Таким образом, система вычисляет силу удара человека определённой массы, учитывая упругость подушки.

Датчик наличия пассажиров иногда создаёт проблемы. Это происходит, когда снижается его чувствительность. Ребёнок, находящийся в кресле, будет не замечен им, следовательно, и подушка безопасности может не раскрыться. В некоторых моделях автомобилей KIA RIO, выпущенных в период с 2006 по 2008 г., пассажирский датчик имел существенные недостатки, которые давали знать о себе спустя некоторое время. Здесь, наоборот, происходил слишком быстрый надув подушки, что, в свою очередь, могло сильно травмировать ребёнка, вес которого не мог обнаруживать датчик.

Устройство и принцип работы системы пассивной безопасности SRS

Автомобиль – это не только привычное средство передвижения, но и источник опасности. Постоянно увеличивающееся число транспортных средств на дорогах России и мира, растущие скорости движения неизбежно приводят к росту числа ДТП. Поэтому задача конструкторов заключается в том, чтобы разработать не только комфортный, но и безопасный автомобиль. Решить эту задачу помогает система пассивной безопасности.

1. Что включает в себя система пассивной безопасности
2. Эволюция устройств пассивной безопасности
3. Типы ударов
4. Временная диаграмма столкновения
5. Датчики удара

Что включает в себя система пассивной безопасности

Система пассивной безопасности автомобиля включает в себя все устройства и механизмы, предназначенные для защиты водителя и пассажиров от получения тяжелых травм в момент аварии.

Система пассивной безопасности от получения тяжелых травм при столкновении

К основным компонентам системы относятся:

• ремни безопасности с натяжителями и ограничителями;
• подушки безопасности;
• безопасная конструкция кузова;
• детские удерживающие устройства;
• аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;
• активные подголовники;
• система экстренного вызова;
• другие менее распространенные устройства (например, система защиты при опрокидывании на кабриолете).

В современных автомобилях все элементы SRS взаимосвязаны между собой и имеют общее электронное управление, обеспечивающее эффективность работы большинства компонентов.

Однако, основными элементами защиты в момент аварии в автомобиле остаются ремни и подушки безопасности. Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System), которая также включает в себя еще множество механизмов и устройств.

Эволюция устройств пассивной безопасности

Самым первым устройством, созданным для обеспечения пассивной безопасности человека в автомобиле, стал ремень безопасности, впервые запатентованный еще в 1903 году. Однако массово устанавливать ремни в автомобили начали только во второй половине ХХ века – в 1957 году. В то время устройства устанавливались на передние сиденья и фиксировали водителя и пассажира в области таза (двухточечный).

Трехточечный ремень безопасности был запатентован в 1958 году. Спустя еще один год устройство начали устанавливать на серийных автомобилях.

В 1980 году конструкция ремней была значительно усовершенствована с помощью установки натяжителя, обеспечивающего наиболее плотное прилегание ленты в момент столкновения.

Подушки безопасности (airbags) появились в автомобилях значительно позже. Несмотря на то, что первый патент на подобное устройство был выдан в 1953 году, оснащать подушками серийные автомобили начали лишь в 1980 году в США. Сначала airbags устанавливались только для водителя, а позже – и для переднего пассажира. В 1994 году в транспортных средствах впервые появились подушки для защиты при боковом ударе.

Сегодня ремни и подушки безопасности обеспечивают основную защиту людей, находящихся в автомобиле. Однако следует помнить, что они эффективны только при условии пристегнутого ремня. В противном случае сработавшие подушки могут нанести дополнительные травмы.

Типы ударов

Согласно данным статистики, более половины (51,1%) серьезных аварий с пострадавшими сопровождаются фронтальным ударом в переднюю часть автомобиля. На втором месте по частоте – боковые удары (32%). Наконец, небольшое число аварий происходит в результате удара в заднюю часть автомобиля (14,1%) или опрокидывания (2,8%).

В зависимости от направления удара, система SRS определяет, какие именно устройства должны быть задействованы.

• При фронтальном ударе срабатывают натяжители ремня безопасности, а также фронтальные подушки безопасности водителя и пассажира (если удар не сильный, система SRS может не задействовать airbag).
• При фронтально-диагональном ударе могут быть задействованы только натяжители ремня. Если удар более сильный, потребуется задействовать передние и/или головные и боковые подушки безопасности.
• При боковом ударе могут сработать головные и боковые подушки безопасности, а также натяжители ремня с той стороны, на которую пришелся удар.
• Если удар произошел в заднюю часть автомобиля, то может сработать натяжитель ремня безопасности и размыкатель АКБ.

Логика срабатывания элементов пассивной безопасности автомобиля зависит от конкретных обстоятельств аварии (силы и направления удара, скорости в момент столкновения и т.д.), а также от марки и модели автомобиля.

Временная диаграмма столкновения

Столкновение автомобилей происходит в одно мгновение. Например, машина, ехавшая со скоростью 56 км/ч и столкнувшаяся с неподвижным препятствием, полностью останавливается в течение 150 миллисекунд. Для сравнения, за это же время человек может успеть моргнуть глазами. Не удивительно, что ни водитель, ни пассажиры не успеют принять каких-либо действий для обеспечения собственной безопасности в момент удара. Это должна сделать за них система SRS. Она активирует натяжитель ремня безопасности и систему подушек.

Временная диаграмма столкновения при фронтальном и боковом ударах

При ударе сбоку, боковые подушки безопасности открываются еще быстрее – не более чем за 15 мс. Зона между деформированной поверхностью и телом человека совсем небольшая, поэтому удар водителя или пассажира о кузов автомобиля произойдет за меньший промежуток времени.

Чтобы обезопасить человека от повторного удара (например, при опрокидывании автомобиля или съезде в кювет), боковые подушки остаются наполненными в течение более длительного промежутка времени.

Датчики удара

Работоспособность всей системы обеспечивается благодаря датчикам удара. Эти устройства определяют, что произошло столкновение, и посылают соответствующий сигнал в блок управления, который, в свою очередь, активирует подушки безопасности.

Изначально в автомобилях устанавливались только датчики фронтального удара. Однако по мере того, как транспортные средства стали комплектовать дополнительными подушками, количество датчиков также было увеличено.

Расположение основных элементов SRS в автомобиле

Главная задача датчиков – определить направление и силу удара. Благодаря данным устройствам при ДТП сработают только нужные подушки безопасности, а не все, что имеются в автомобиле.

Традиционными являются датчики электромеханического типа. Их конструкция проста, но надежна. Главные элементы – шарик и металлическая пружина. Благодаря инерции, возникающей при ударе, шарик распрямляет пружину, замыкая контакты, после чего датчик удара посылает импульс на блок управления.

Повышенная жесткость пружины не позволяет механизму срабатывать при резком торможении или несильном ударе о препятствие. Если автомобиль движется на небольшой скорости (до 20 км/ч), то силы инерции также не хватит для того, чтобы воздействовать на пружину.

Вместо электромеханических датчиков во многих современных автомобилях устанавливаются электронные устройства – датчики ускорения.

В упрощенном представлении датчик ускорения устроен как конденсатор. Некоторые из его пластин жестко закреплены, а другие являются подвижными и работают как сейсмическая масса. При столкновении данная масса перемещается, изменяя емкость конденсатора. Информацию об этом расшифровывает система обработки данных, посылая полученные данные в блок управления подушками безопасности.

Датчики ускорения можно разделить на два основных вида: емкостный и пьезоэлектрический. Каждый из них состоит из чувствительного элемента и электронной системы обработки данных, находящихся в одном корпусе.

Принцип работы датчика удара

Основу системы пассивной безопасности автомобиля составляют устройства, успешно демонстрирующие свою эффективность на протяжении многих лет. Благодаря постоянной работе инженеров и конструкторов, совершенствующих системы безопасности, автомобилистам и пассажирам удается избежать тяжелых травм в момент аварии.

Источник http://autodont.ru/safety/funkcii-i-osobennosti-datchikov-podushki-bezopasnosti
Источник Источник http://techautoport.ru/sistemy-bezopasnosti/passivnaya/sistema-srs.html