Kas bendro tarp kompiuterių, išmaniųjų telefonų ir gerai kontroliuojamų automobilių?

Moderniausių technologijų netrūksta tiek šiuolaikiniuose kompiuteriuose ar išmaniuosiuose telefonuose, tiek ir automobiliuose. Kai kurie technologiniai elementai šiuose įrenginiuose yra tokie patys, tik dažnai naudojami siekiant skirtingų tikslų. Štai nedidelis pagreitį matuojantis jutiklis akselerometras gali būti aptinkamas daug kur ir naudojamas netikėčiausioms, tačiau itin svarbioms funkcijoms.

„Akselerometras yra labai informatyvus jutiklis, šiais laikais tai labai paplitęs prietaisas. Daug ką pasako vien tai, kad tiek akselerometrą, tiek giroskopą turi kone kiekvienas išmanusis kompiuteris“, – apie šį įrenginį pasakoja Vilniaus Gedimino technikos universiteto Transporto inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros profesorius Vidas Žuraulis.

 

 

Be akselerometrų neįsivaizduojamos ir šiuolaikinių automobilių saugumo sistemos. Itin kompaktiški jutikliai gausiai montuojami moderniose transporto priemonėse, kuriose paprastai padeda vairuotojams išvengti automobilio kontrolės praradimo.

Naudojame kasdien to nežinodami

Tam, kad galėtų pamatuoti nueitus žingsnius, išmanusis laikrodis naudoja šio jutiklio surinktus duomenis. Bene visi išmanieji telefonai taip pat jį turi – akselerometras reikalingas net tokioms kasdienėms funkcijoms kaip ekrano vaizdo pasukimas į vertikalią ar horizontalią padėtį, taip pat, tarkime, žaidžiant žaidimus, kuriems valdyti užtenka telefono pasukimo į vieną ar kitą pusę.

Vienas įdomesnių ir mažai žinomų akselerometro naudojimo būdų yra nešiojamuosiuose kompiuteriuose su standžiuoju disku. Nors naujausi modeliai naudoja atminties modulius be judančių dalių, anksčiau kompiuterių duomenys buvo saugomi besisukančiame diske su adatėle. Ji turėjo liestis prie disko tam, kad nuskaitytų ten esančius duomenis, – iš esmės tai veikė tokiu pačiu principu kaip plokštelių grotuvas.

Viena didžiausių problemų buvo ta, jog, patyrus sukrėtimą, pavyzdžiui, kompiuteriui nukritus, adatėlė galėjo pažeisti diską ir pradanginti brangius duomenis. Kad to būtų išvengta, kai kurie gamintojai, pavyzdžiui, „Apple“, savo nešiojamuosiuose kompiuteriuose montavo akselerometrus, kurių funkcija buvo aptikti kompiuterio kritimą ir tuo metu pakelti adatėlę nuo disko. Nors kompiuteris galėjo ir sudužti, buvo dideli šansai, jog duomenys, saugomi diske, liks sveiki.

Gelbėja vairuotojus

Šis mažas tikslaus veikimo jutiklis pasitarnauja gelbėdamas už save fiziškai gerokai didesnius dalykus – kiekvieno modernaus automobilio stabilumo sistema veikia naudodama akselerometro bei kitus duomenis. Nors tiek šis jutiklis, tiek jo surinkti duomenys vairuotojui dažniausiai nematomi, kai kurie gamintojai, kaip antai „Hyundai“ ar net „Porsche“, leidžia vairuotojams pamatyti G jėgų skalę ir tai, kaip joje atsispindi jų važiavimas.

„Pagrindinė automobilio stabilumo sistemos užduotis – stabilizuoti automobilio judėjimą, kai stabilumas prarandamas judant posūkyje per dideliu greičiu arba esant prastam sukibimui. Šios sistemos darbą kontroliuojantis kompiuteris nuolat stebi, kaip yra valdomas automobilis: akceleratoriaus padėtį, važiavimo greitį ir vairo padėtį. Lygiagrečiai kompiuteris stebi, kaip faktiškai posūkyje juda automobilis, t. y. matuoja skersinį pagreitį ir sukimąsi apie vertikalią ašį“, – apie stabilumo sistemos veikimą pasakoja V. Žuraulis.

Pasak profesoriaus, automobilio kompiuteryje yra įdiegtas virtualus transporto priemonės judėjimo modelis, tad pagal gaunamus valdymo signalus algoritmas gali numatyti, kaip automobilis turėtų judėti. Taip virtualiai projektuojamas judėjimas yra palyginamas su realiuoju, o jei tiksliau – prognozuojamas skersinis pagreitis ir sukimosi greitis lyginami su faktiniu.

„Lyginamiems parametrams pasiekus numatytas kritines reikšmes, identifikuojamas automobilio nestabilumas (perteklinis arba nepakankamas pasukamumas). Tuomet, pasitelkus numatytą algoritmą, siunčiamas signalas valdikliams stabilizuoti automobilį“, – pasakoja profesorius.

Tam, kad ši sistema galėtų efektyviai veikti, mažų mažiausiai reikia surinktų minėtų duomenų. Jiems surinkti naudojami skirtingi jutikliai: automobilio greičio, vairo pasukimo kampo, automobilį veikiančio skersinio pagreičio (matuoja akselerometras) bei automobilio sukimosi apie vertikalią ašį kampinio greičio (matuoja giroskopas).

„Žinoma, stabilumo sistema yra nuolat tobulinama, todėl sekama ir daugiau parametrų: kiekvieno rato kampinis greitis, išilginis pagreitis, kėbulo pasvirimo kampas. Dar modernesnės sistemos veikia atsižvelgdamos ir į variklio, transmisijos bei pakabos momentinius rodiklius“, – apibendrina mokslininkas.

Skirtingi veikimo lygiai

Nors automobilio stabilumo kontrolė visuose modeliuose iš esmės veikia tokiu pačiu principu – inicijuojant tam tikro rato pristabdymą, kad automobilio judėjimui posūkyje suteiktų tiesinimo momentą arba didesnio pasukimo momentą, – jos tolerancija kontrolės praradimui gali skirtis tiek nuo pačios transporto priemonės, tiek nuo vairuotojo pasirinktų parinkčių.

Tokių šeimyninių modelių, kaip „Hyundai Tucson“, „Volkswagen Passat“ ar „Škoda Kodiaq“, stabilumo kontrolės sistemos įprastai sukalibruotos taip, kad aptiktų menkiausią nestabilumą ir jį kaipmat suvaldytų. Tokie veikimo standartai užtikrina aukščiausią įmanomą saugumo lygį kasdienėse kelionėse, o tai ypač aktualu rudenį bei pavasarį, kai sukibimą su keliu kasdien taikosi sumažinti lietus, nukritę lapai, šalnos bei sniegas.

Tiesa, kai kurie vairuotojai tikisi, kad stabilumo kontrolė jiems leis „pasismaginti“ prie vairo, ir tai dažniausiai yra sportiškiausių modelių vairuotojai, o gamintojai į šį norą taip pat atsižvelgia. Savo vardą tarp entuziastų užsitarnavusių „Hyundai N“ serijos modelių vairuotojų forumuose galima rasti diskusijų apie tai, ar važiuojant į lenktynių trasą reikėtų palikti stabilumo kontrolės sistemą įjungtą, bet pasirinkti „Sport“ režimą, ar vis dėlto geriau viską išjungti.

Daugelio vairavimo aistruolių nuostabai, didžioji dalis žmonių visgi siūlė palikti saugos sistemą įjungtą, nes ji leidžia automobiliui šiek tiek slysti ir neriboja vairuotojo veiksmų, bet kartu ir apsaugo nuo kritinių klaidų, kurios galėtų pasibaigti už trasos ribos.

V. Žuraulio pastebėjimu, teigti, kad šios sistemos tikrai visada įvertina sukibimo lygį greičiau nei vairuotojas, vienareikšmiškai negalima, tačiau jų apdorota informacija apie važiavimo sąlygas yra tiesiogiai naudojama optimizuojant už važiavimo saugumą atsakingų sistemų veikimą. Žmogus ne visada sugeba tai padaryti teisingai, ypač sudėtingose situacijose.

Svarbu ir tai, kad šios sistemos veikia nuolatos, be nuovargio, ir automobilio sukibimą su keliu tikrina šimtus ar net tūkstančius kartų per sekundę, taip užtikrindamos, kad į bet kokį nukrypimą nuo kelio bus reaguojama nedelsiant.