في أنظمة التحكم في السيارات الحديثة، أجهزة استشعار زاوية التوجيه (SAS) هي أكثر من مجرد مُشفِّرات دورانية، بل هي مُدخلات آنية لديناميكيات السيارة وأنظمة السلامة الحرجة. بصفتي مهندس تصنيع في إلكترونيات السيارات، شهدتُ بنفسي كيف يُسهم الكشف الدقيق عن الزوايا بشكل مباشر في ميزات مثل نظام التحكم الإلكتروني بالثبات، ومساعدة الحفاظ على المسار، وأنظمة التوجيه النشط. تُقدم هذه المقالة لمحة عامة عملية عن ماهية هذه المستشعرات، وكيفية عملها، وأهميتها.

ما هو مستشعر زاوية التوجيه؟

يقيس مستشعر زاوية التوجيه زاوية دوران واتجاه عجلة القيادة أو عمود التوجيه. وظيفته الأساسية هي إرسال بيانات التوجيه في الوقت الفعلي إلى وحدات التحكم المختلفة في المركبة. تُركّب هذه المستشعرات عادةً على عمود التوجيه، بين العجلة ومحرك التوجيه الكهربائي (EPS).

اعتمادًا على التصميم، قد ينتجون:

• الزاوية المطلقة (وضع الدوران الكامل من 0 درجة إلى ±720 درجة أو أكثر)
• الزاوية النسبية (تغيرات في الاتجاه أو السرعة)
• إشارات العبور والاتجاه الصفرية

التقنيات الأساسية المستخدمة في SAS

تستخدم مستشعرات زاوية التوجيه عادةً إحدى التقنيات التالية:

1. المشفرات البصرية
   • استخدم قرص الكود ومصدر الضوء لاكتشاف الموضع الزاوي
   • دقة ووضوح عالية
   • حساسة للغبار ودرجة الحرارة إذا لم يتم إغلاقها بشكل جيد
2. مستشعرات تأثير هول
   • القياس القائم على المجال المغناطيسي مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة
   • موثوقية عالية، جيدة للبيئات القاسية
   • شائع في تطبيقات السيارات في السوق الشامل
3. مقاييس الجهد المقاومة (التقنية القديمة)
   • بسيطة ومنخفضة التكلفة
   • عرضة للتآكل والانجراف
   • نادرة في المركبات الحديثة

تجمع معظم منتجات SAS المؤهلة من قبل الشركة المصنعة للمعدات الأصلية اليوم بين استشعار تأثير هول ثنائي القناة مع المعالجة الزائدة لتلبية معايير السلامة الوظيفية (على سبيل المثال، ISO 26262 ASIL-B أو أعلى).

الوظائف الرئيسية في ديناميكيات المركبات

تعتبر بيانات زاوية التوجيه أمرًا بالغ الأهمية في أنظمة متعددة:

• برنامج الثبات الإلكتروني (ESP/ESC) يُقارن حركة الانحراف الفعلية بالمسار المُراد. في حال وجود فرط أو نقص في التوجيه، يُطبّق النظام كبحًا تصحيحيًا.
• نظام التوجيه الكهربائي (EPS) ضبط مساعدة التوجيه استنادًا إلى الزاوية وسرعة التوجيه.
• أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) يدعم نظام مساعدة الحفاظ على المسار، ونظام تثبيت السرعة التكيفي، ونظام ركن السيارة التلقائي.
• التوجيه الرباعي وتوجيه عزم الدوران يستخدم مدخلات التوجيه لتنسيق زاوية العجلة الخلفية أو توزيع عزم الدوران.

نحن لا نفكر في المستشعر بمعزل عن غيره - بل نراه كـ مصدر الإشارة في نظام التحكم ذو الحلقة المغلقةحيث يعتبر التوقيت والدقة وموثوقية الإشارة أمرًا ضروريًا.

جودة الإشارة ومزامنة النظام

للحصول على ديناميكيات السيارة في الوقت الحقيقي، كمون و معدل أخذ العينات هي المفتاح. يتميز مستشعر زاوية التوجيه عالي الأداء عادةً بما يلي:

• معدل أخذ العينات ≥100 هرتز
• الدقة في الداخل ±1 درجة
• التكرار تحت ظروف اهتزاز قاسية وتداخل كهرومغناطيسي

ومن الشائع أيضًا تضمين خوارزميات تعويض درجة الحرارة, ردود الفعل التشخيصية، و إجراءات المعايرة الذاتية في البرامج الثابتة للمستشعر.

مستشعر زاوية التوجيه في شبكة CAN

في العديد من البنى المعمارية الحديثة، يتم دمج SAS في ناقل CAN أو شبكة FlexRay. يشارك البيانات مع وحدات مثل:

• وحدة التحكم في الجسم (BCM)
• وحدة تحكم EPS
• وحدة ABS/ESP
• وحدة التحكم الإلكترونية ADAS

ولهذا السبب، إطارات البيانات الموحدة والتحقق من الأخطاء بشكل قوي (CRC ومراقبة مهلة الانتظار) أمر ضروري.

يُعد مستشعر زاوية التوجيه جزءًا هادئًا ولكنه أساسي في أي مركبة مجهزة بأنظمة تحكم ديناميكية حديثة. من وجهة نظر مهندس التصنيع، الدقة الميكانيكية وسلامة الإشارة، و موثوقية التكامل هي التي تحدد ما إذا كانت ميزات التحكم المتقدمة في السيارة ستعمل بسلاسة وأمان.

📚 التنقل بين المسلسلات

1. ✅ أساسيات مستشعرات زاوية التوجيه في السيارات ودورها في ديناميكيات السيارة
2. هندسة التصميم - بنية المستشعر والتكرار وواجهات الإشارة
3. المواصفات الفنية المهمة - الدقة والخطية والنطاق الزاوي
4. الاختبار البيئي والامتثال للتوافق الكهرومغناطيسي في التطبيقات الواقعية
5. التكامل والمعايرة على خطوط تجميع المركبات