Senzori și actuatori utilizați în construcția autovehiculelor

Dezvoltarea societății informatizate nu putea să nu se regăsească în construcția unora dintre cele mai dinamice și utilizate produse ale economiei mondiale - autovehiculul.

Industria constructoare de autovehicule este un promotor al introducerii în procesul de fabricație și utilizare a noutăților bazate pe ultimele descoperiri tehnico-științifice oferind tipuri de vehicule - inteligente - .

Autovehiculele pot fi considerate ca sisteme deschise, organizate și materializate printr-o serie de procese complexe de concepție, proiectare și fabricație alcătuite din subsisteme (subansambluri) și elemente componente independente.

O caracteristică a sistemului autovehiculului o constituie particularitățile specifice sistemelor organizate dar și cele ale sistemelor difuze. De aceea comportarea autovehiculului este caracterizată printr-o serie de factori cum ar fi :

- numărul foarte mare al subsistemelor, elementelor componente și al funcțiilor îndeplinite de acestea ;

- complexitatea procesării informației ca urmare a numărului mare de elemente care se interconectează;

- distribuția aleatorie a factorilor exteriori care acționează asupra sistemului.

Din complexul acestor factori de influență asupra sistemului autovehicul rezultă două grupe mari de acțiuni :

- acțiunea factorilor externi ai sistemului ;

- acțiunea factorilor interni ai sistemului.

Complexul factorilor externi se regăsesc în acțiunea factorilor climatici și ai factorilor de cale iar acțiunea factorilor interni țin de acțiunile interioare ale sistemului.

Din rândul factorilor climatici fac parte:

- temperatura aerului;

- umiditatea aerului;

- presiunea atmosferică;

- poluarea atmosferei cu particule mecanice și agenți chimici;

- factorii biologici;

- radiațiile;

- acțiunea climatică a mișcărilor de aer (vânt, furtuni, uragane);

- precipitațiile atmosferice.

Din rândul factorilor de cale pot fi enumerați:

- gradul de uzură al suprafeței căii;

- complexitatea profilului căii de rulare;

- lățimea părții carosabile ;

- complexitatea obstacolelor căii ;

- delimitările căii de rulare ;

- gradul de iluminare al drumului ;

- starea solului la limitele părții carosabile ;

- mediul de acoperire al căii de rulare (umezeală, zăpadă, polei, soluții etc) ;

- proprietățile de aderență și rezistență la rulare în plan longitudinal și transversal.

Dintre factorii interni pot fi precizați :

- sarcinile de contact însoțite de alte condiții interne;

- frecarea cu efectele ei interne ;

- compresiunea, torsiunea și alte solicitări mecanice care obosesc materialul pieselor

componente;

- agresiunea corozivă la nivelul pieselor componente;

- deformațiile datorate diferitelor tipuri de solicitări statice și dinamice.

Tinând cont de aceste aspecte, apare justificată necesitatea introducerii unor subsisteme care să controleze și să automatizeze comanda unor serii întregi de funcții care la autovehiculul clasic erau îndeplinite de conducătorul acestuia cu limitele lui biologice.

II. Senzorul este un dispozitiv care atunci cand este expus unui fenomen fizic (temperatura, deplasare, forta etc.) produce un semnal de iesire proportional (electric, mecanic, magnetic etc.). Termenul de traductor este utilizat de multe ori ca sinonim pentru senzor. Totusi, senzorul este un dispozitiv care raspunde la variatia unui fenomen fizic. Pe de alta parte, traductorul este un dispozitiv care converteste o forma de energie in alta forma de energie. Senzorii sunt traductori atunci cand prezinta la intrare o forma de energie si la iesire o alta forma de energie.

Exemplu: un termocuplu sesizeaza variatia de temperatura (energie termica) pe care o transforma intr-o variatie a fortei termoelectromotoare (energie electrica), deci va putea fi numit senzor sau traductor.

Principii de functionare a senzorilor. Senzori de deplasare (de pozitie) liniara si de rotatie sunt unii din cei mai utilizati in sistemele mecatronice. In general senzorii de pozitie produc un semnal de iesire electric care este proportional cu deplasarea.

Clasificare

1. D.p.d.v. al contactului:

- cu contact: timbre tensometrice, tahometre, traductori diferentiali de translatie si de rotatie etc.;

- fara contact: traductori optici, traductori capacitivi, inductivi, interferometre laser etc.

2. D.p.d.v. al domeniului de masurare:

- domeniu mic (0,1mm÷5mm): timbre tensometrice, traductori capacitivi si inductivi etc.;

- domeniu mare (pana la 1m): interferometre laser, traductori diferentiali etc.

III. Actuatorii, reprezinta “muschii” sistemelor mecatronice care primesc instructiuni de comanda (de cele mai multe ori sub forma de semnal electric) si produc modificari in sistemul fizic prin generare de forta, miscare, caldura, debit etc. In general actuatorii sunt utilizati impreuna cu o sursa de energie si un mecanism de cuplare (cuplaj)

Sursa de energie poate fi de curent alternativ (CA) sau continuu (CC), la tensiunea si intensitatea nominala.

Actuatorii pot fi clasificati si in functie de numarul de stari stabile ale semnalului de iesire: binari si continui.

Pentru actionarea structurilor mecatronice se utilizeaza atat metode si dipozitive clasice (motoare electrice de curent continuu sau alternative, motoare pas cu pas, actuatoare pneumatice sau hidraulice) cat si metode si dispozitive care, prin noutate, se pot numi neconventionale (actuatoare electrostatice, actuatoare cu polimeri electroactivi, actuatoare bazate pe lichide electro sau magnetorheologice, actuatoare bazate pe materiale inteligente).