Exemple de sisteme mecatronice

Apărut în a doua jumătate a secolului al 19-lea, automobilul a revoluţionat transporturile şi a concentrat cele mai semnificative eforturi ştiinţifice şi inginereşti, pentru continua perfecţionare a performanţelor sale. Până în jurul anilor 1970-1980 componentele mecanice, multe dintre ele adevărate „bijuterii” tehnice, reprezentau o pondere covârşitoare în ansamblul unui automobil, partea electrică şi electronică rezumându-se la un număr restrâns de motoare (demaror, alternator, ştergătoare de parbriz), senzori (pentru temperatura uleiului şi antigelului, presiunea uleiului, nivelul carburantului), relee (pentru semnalizare, aprindere) şi becuri. Dezvoltarea microelectronicii, materializată în circuite integrate logice şi analogice, circuite integrate de putere, procesoare numerice (microprocesoare, microcontrollere, DSP-uri), realizarea unor sisteme de acţionare, convenţionale şi neconvenţionale, performante, a unor tipuri noi de senzori etc., au deschis perspective largi pentru rezolvarea unor cerinţe care se impuneau tot mai acut, legate de:
Siguranţa în trafic;
Economicitate;
Fiabilitate;
Confort;
Protecţia mediului.

În construcţia automobilelor moderne şi-au câştigat locul tot mai multe sisteme mecatronice (pentru managementul motorului, ABS, ESP, suspensie activă etc.), pentru ca, în final, întreg automobilul să se transforme într-unul dintre cele mai reprezentative sisteme mecatronice (prin interconectarea subsistemelor cu magistrale adecvate – de exemplu, CAN-Bus, sisteme de navigaţie, X-by Wire, telematică etc.).

Sistemele de siguranţă active servesc la prevenirea coliziunilor şi la minimizarea
efectelor acestora.
Cele mai importante sunt:

Sistemul electronic de frânare (Electronic Brake System), care include:
ABS (Anti-locking Brake System) –are rolul de a controla presiunea de frânare, pentru evitarea blocării roţilor. Procesează informaţiile de la senzorii care măsoară viteza roţilor şi controlează motorul pompei hidraulice şi valvele care distribuie fluidul la frâne.
Brake Assist – interpretează informaţiile de la senzorii specifici şi corectează manevrele de frânare ale conducătorului auto.

Sistemul electronic de stabilitate (ESP – Electronic Stability Program), care evaluează în permanenţă datele măsurate de un mare număr de senzori şi compară acţiunile şoferului cu comportarea vehiculului la momentul respectiv. Dacă intervine o situaţie de instabilitate, cum ar fi cea determinată de o virare bruscă, sistemul reacţionează în fracţiuni de secundă, prin intermediul electronicii motorului şi a sistemului electronic de frânare şi ajută la stabilizarea vehiculului.
Sistemul ESP include mai multe subsisteme complexe:
o ABS (Anti-locking Brake System);
o EBD (Electronic Force Brake Distribution);
o TCS (Traction Control System);
o AYC (Active Yaw Control).
Sistemul de prevenire a accidentelor, care poate include:

Controlul adaptiv al coliziunilor (Adaptive Cruise Control - ACC), bazat pe senzori radar de distanţe mari. ACC reglează automat viteza vehiculului, în funcţie situaţia maşinilor din trafic, pentru a asigura o distanţă adecvată faţă de vehiculul din faţă. Sistemul radar utilizează principiul impulsuri Doppler pentru măsurarea independentă a vitezei şi distanţei.

Distanţă redusă de frânare (Reduced Stopping Distance), bazată pe un sistem de frânare automată în eventualitatea unei coliziuni;

Avertizare de distanţă (Distance Warning);

Stop & Go, bazat pe un sistem radar în infraroşu, pentru distanţe mici, destinat asistenţei pentru traficul urban sau pentru situaţiile de pornire şi oprire;

Sprijin pentru urmărirea axului drumului (Line Keeping System), cu cameră CCD şi intervenţie activă asupra sistemului de direcţie; implică un algoritm de procesare a imaginilor şi în cazul devierii de la axul drumului, şoferul este avertizat printr-o uşoară mişcare a volanului, păstrând însă supremaţia în manevrarea acestuia;

Controlul global al şasiului (Global Chassis Control);

Reacţie „haptică” de pericol la nivelul pedalei de acceleraţie (Haptic Danger Feedback) etc.