مکاترونیک در صنعت خودرو چه کاربردی دارد؟
مکاترونیک ترکیبی از رشته‌های مکانیک، الکترونیک و کامپیوتر است که کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارد که همین باعث ارائه این رشته در هنرستان‌ها و آموزشگاه‌های فنی شده است. این رشته مناسب افرادی است که در حوزه‌های گفته شده علاوه بر علاقه استعداد و مهارت هم داشته باشند تا جذب موقعیت‌های شغلی خوبی شوند. در این مقاله سعی داریم مکاترونیک در صنعت خودرو را بیشتر توضیح دهیم.
معرفی بهترین دانشگاه دنیا در رشته مهندسی مکانیک
کاربرد مهندسی مکاترونیک در صنعت خودرو چیست؟
با توجه به گسترش و ارتقای تولیدات صنعتی و پیشرفت در صنعت خودروسازی، استفاده از مفاهیم کامپیوتری و الکترونیکی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است؛ مهندسی مکاترونیک نیز جایگاه خاصی در این حوزه پیدا کرده است. یکی از دلایل رایج استفاده از مکاترونیک در صنعت خودرو بحث اتوماسیون سازی در مراحل ساخت و کاربرد آن در سیستم کنترلی خودروها می‌باشد.
همانطور که گفته شد به دلیل کنترلی شدن مراحل ساخت و استفاده از این سامانه در طراحی خودروها، مکاترونیک کاربرد بیشتری را در صنعت خودروسازی پیدا کرده است؛ از جمله‌ی این کاربردها می‌توان به موارد جامع زیر اشاره کرد:
سامانه ترمز ضد قفل در خودرو
سامانه کنترل موتور در خودرو
سامانه کیسه هوا در خودرو
سامانه مکان‌یابی و فرمان‌گیری در خودرو
سامانه تثبیت سرعت خودرو
سامانه کنترل پایداری الکترونیکی خودرو
کاربرد مکاترونیک در سامانه ترمز ضد قفل در خودرو
قفل شدن ترمز حین رانندگی خطری اجتناب‌ناپذیر است و به طور قطع حوادث ناگواری را به دنبال خواهد داشت، از این رو مکاترونیک در صنعت خودرو بکارگرفته شد تا این مشکل را برطرف کند؛ به این صورت که با طراحی اجزای هیدرولیکی چرخها مجهز به حسگرهایی می‌شوند تا سرعت آن‌ها سنجیده شود تا در هنگام قفل شدن چرخها سیگنالی را ارسال کنند.
ریزکنترل‌گرهای تعبیه شده در سیستم کنترلی، اطلاعات دریافتی را فرمان کم کردن فشار سیلندر ترمز چرخ را ارسال می‌کند تا چرخ به حرکت عادی خود برگردد. هدف اصلی از طراحی این سیستم افزایش کنترل‌پذیری خودرو بوده است که تعبیه آن در خودروها در برخی از کشورها الزامی اعلام شده است.
کاربرد مکاترونیک در سامانه کنترل موتور در خودرو
برای افزایش بازده موتور خودرو مهندسان مکاترونیک در صنعت خودرو، واحد کنترل الکتریکی موتور را طراحی کردند که با نام واحد کنترل موتور شناخته می‌شود و وظایف آن به شرح زیر است:
کنترل نسبت هوا به سوخت
کنترل زمان احتراق
کنترل دورآرام
کنترل زمان‌بندی متغیر سوپاپ
کنترل الکترونیکی سوپاپ
واحد کنترل موتور با انجام برنامه‌ریزی روشن بودن موتور را می‌تواند توسط درگاه سری یا USB لپ‌تاپ مشخص کند.
کاربرد مکاترونیک در سامانه کیسه هوا در خودرو
کیسه هوا وسیله‌ای برای حفظ جان سرنشینان در هنگام تصادفات است، که این سیستم طبق برنامه انجام شده و سیستم کنترلی تعبیه شده هنگام برخورد حد معینی با مانع کیسه باز شده و از وارد آمدن ضربات شدیدتر جلوگیری می‌کند.
هر سیستم کیسه هوا از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:
کیسه هوا: از جنس پارچه نایلونی و سبک است که در فرمان، داشبورد، صندلی‌ها و درها قرار گرفته است.
حسگرها: زمانی که نیرویی معادل با نیروی برخورد خودرو با سرعت ۱۳الی ۲۳ کیلومتر در ساعت باشدحسگرها عمل کرده و مدار الکتریکی تعبیه شده بسته می‌شود و جریان نیتروژن کیسه را پر از باد می‌کند.
بادکننده: گاز بادکننده کیسه از نیتروژن گرم است که ترکیب تری نیترید سدیم و نیترات پتاسیم جامد اشتغال‌زا می‌باشد. این گاز در زمان ۴۰ میلی ثانیه از ضربه‌ی حاصل از تصادف ایجاد می‌شود.
کاربرد مکاترونیک در سامانه کنترل کشش در چرخ‌های خودرو
یکی از کاربردهای مکاترونیک در صنعت خودرو استفاده از سیستم کنترل کشش است که به نام‌های ضد سُرِش، ضد هرزگردی، کنترل هرزگردی و لغزش نیز شناخته می‌شود؛ این سیستم زمانی که پدال گاز در پیچ و سطوح لغزنده بیش اندازه فشرده می‌شود، از هرزگردی چرخ‌های محرک جلوگیری کرده و ایمنی و گیرایی چرخ‌های محرک را ایجاد می‌کند.
در صورتی که یکی از چرخها بیش از حد شروع به هرزگردی کند این سیستم وارد عمل شده و با کاهش میزان گاز به طور مرحله‌ای، از هرزگردی جلوگیری کرده و با افزایش سطح تماس لاستیک‌ها ایمنی خودرو نیز افزایش پیدا می‌کند.
سامانه مکان‌یابی و فرمان‌گیری خودکار در خودروها
این سامانه بیشتر در خودروهای برون جاده‌ای کاربرد داشته و به کمک وسایل نقلیه با نیاز به ناوبری و حرکت در طول خط باریک، ساختارهای فشرده و یا ردیف‌های متراکم می‌آید تا ایجاد سازگاری با محیط خطای دید انسانی را به حداقل برساند.
کاربرد مکاترونیک در سامانه تثبیت سرعت خودرو
بخش دیگری که مکاترونیک در صنعت خودرو بکارگرفته می‌شود، بکارگیری حسگرها در ارتباط با سامانه کنترل به منظور ثابت نگه‌داشتن سرعت خودرو است؛ این سیستم میزان فشردگی پدال گاز خودرو را از حالت مکانیکی به خودکار تبدیل می‌کند که نتیجه‌ی آن ثابت ماندن سرعت خودرو بدون نیاز به پدال است.
این سامانه بیشتر در جاده‌ها و بزرگراه‌ها قابل استفاده می‌باشد.
کاربرد مکاترونیک در سامانه کنترل پایداری الکترونیکی خودرو
سامانه‌ای که در سال ۲۰۱۴ توسط اتحادیه اروپا باید همه‌ی خودروهای جدید به آن مجهز باشند؛ این سیستم از انحراف خودرو در پیچ‌ها و سطوح لغزنده جاده جلوگیری می‌کند و با حفظ حرکت در مسیر مورد نظر، بیش فرمانی، کم فرمانی و واژگونی را به حداقل می‌رساند.
این سامانه با تشخیص انحراف خودرو از مسیر اصلی به طور خودکار اقدام به کاهش سرعت موتور و ترمز گرفتن می‌کند، این ترمز گرفتن بر روی تک‌تک چرخها اعمال شده و خودرو را به سمت مسیر اصلی هدایت می‌کند.
بازار کار رشته مکاترونیک + میزان درآمد
دیگر کاربردهای مکاترونیک در صنعت خودرو
استفاده‌های رایجی که از مهندسی مکاترونیک در صنعت خودرو می‌شود شامل: قفل برقی درب‌های خودرو، بالابر برقی شیشه‌ها، تنظیم برقی آینه‌ها در ماشین‌های جدید، شیشه‌های سقفی برقی و تنظیم برقی صندلی است که البته در خودروهای جدید سامانه‌های جدید مکاترونیکی تعبیه شده است که علاوه بر استفاده راحت‌تر ایمنی بیشتری را هم برای سرنشینان حاصل کرده است.
بطور مثال سیستم کنترل توقف چرخها در حرکت به جلو، تنظیمات مختلف صندلی، تسطیح کننده لیزری زمین، گرم‌کننده‌های صندلی، فاصله‌یابی به کمک لیزر و… از جمله موارد استفاده در طارحی خودروها می‌باشد.
کلام پایانی
آنچه که گفته شد بخش کوچکی از کاربرد مکاترونیک در صنعت خودرو است؛ کاربردهای گسترده‌ی دیگری از این رشته‌ی مهندسی در صنعت خودرو استفاده می‌شود که در کنار مهارت‌های عملی به تحقیقات و استفاده از ایده صاحبنظران و متخصصان این حوزه نیاز دارد تا با از پیشرفت این حوزه در دیگر کشورهای صنعتی غافل نشود.
