Kako funkcioniše tempomat u vozilima?

Tempomat je danas gotovo neizbežna stvar u automobilima. Bez njega, dugačka putovanja bi bila mnogo više zamorna, bar za vozača, a ujedno nam smanjuje šanse da zaradimo kaznu zbog prekoračenja brzine.

U današnje vreme, kada je saobraćaj postao gušći, i to s tendencijom da se stvari dodatno pogoršavaki po tom pitanju, običan tempomat nije više toliko upotrebljiv kao nekada. Međutim, umesto da ode u prošlost, on je evoluirao i prilagodio se novim okolnostima. Iz tog razloga, sve je češće prisustvo adaptivnih tempomata, kadrih da automatski prilagođavaju brzinu u odnosu na vozila ispred, i ubrzavaju nakon što put postane „čist“.

Najpre, hajde da vidimo kako funkcioniše konvencionalni sistem.

Šta tempomat radi?

Ovaj sistem zapravo ima brojne funkcije, osim one osnove, a to je kontrolisanje brzine kretanja. Primera radi, uz pomoć manuelnih komandi (pritisak na taster ili dugme) može da se ubrza automobil – kliknite pet puta na „+“ i vaše vozilo će ubrzati 5 km/h. Naravno, tu je takođe nekoliko bezbednosnih sistema – tempomat će se deaktivirati onog momenta kada pritisnete kočnicu, i neće se aktivirati pri brzinama ispod 40 km/h.

Hajde da vidimo koje to komande tempomata postoje:

• Dugmići za aktiviranje i deaktiviranje („on“ i „off“) ne rade mnogo toga. Kada pritisnete „on“, na taj način obaveštavate automobil da želite da postavite željenu brzinu. Kada pritisnete „off“, jednostavno isključujete tempomat, čak i ukoliko je on u tom trenutku angažovan. Neki sistemi nemaju ovu dugmad, umesto toga, oni se isključuju dodirom kočnice i uključuju kada vozač pritisne „set“ dugme.
• „Set/accel“ prekidač poručuje automobilu da održava brzinu kojom se trenutno krećete. Ukoliko ga pritisnete pri brzini od 60 km/h, vozilo će nastaviti da se kreće tom brzinom. Ukoliko prekidač držite nadole, automobil će usporavati, dok će potez nagore dodavati na brzini (obično + 1 km/h sa svakim „klikom“).
• Ukoliko ste deaktivirali tempomat pritiskanjem kočnice, pritisak na dugme „resume“ (ukoliko postoji), izdaće komandu automobilu da se vrati na poslednju zadatu brzinu.
• Držanje „coast“ (gde postoji) prekidača nadole, učiniće da automobil usporava, kao da ste podigli stopalo s papučice gasa. Kod ovakvog automobila, jedan pritisak na „coast“ dugme će usporiti vozilo za 1 km/h.
• Papučice kočnice i kvačila imaju prekidač koji deaktivira tempomat onog momenta kada se papučica pritisne, tako da na taj način možete isključiti sistem.

Ubrzavanje i usporavanje

Sistem tempomata kontroliše brzinu vozila na isti način kao i vi, tako što određuje poziciju papučice za gas. Međutim, tempomat aktivira  ventile gasa putem sajle povezane na aktivator, umesto da pritiska papučicu gasa. Ventil papučice gasa kontroliše snagu i brzinu rada motora limitirajući količinu vazduha koju agregat usisava.

Na slici možete videti dve sajle, povezane na obrtni oslonac koji pomera ventil gasa. Jedna sajla dolazi od papučice gasa a druga od aktivatora. Kada je tempomat angažovan, aktivator povlači sajlu povezanu s obrtnim osloncem, što podešava gas. Međutim, takođe se povlači sajla koja dolazi iz papučice gasa, i upravo iz tog razloga se papučica pomera gore-dole kada je tempomat u funkciji.

Mnogi automobili koriste aktivatore koje pokreće vakuum koji stvara motor, da bi dodavali i oduzimali gas. Ovi sistemi koriste mali, elektronski kontrolisani ventil, da bi se regulisao vakuum u opni. Ovo funkcioniše na sličan način kao kočni servo uređaj.

Kontrolisanje tempomata

Mozak sistema je mali kompjuter koji se obično može pronaći ispod haube ili iza armaturne table. On je povezan s kontrolom gasa, objašnjenom u prethodnom odeljku, kao i nekolicinom senzora.

Dobar sistem ubrzava agresivno do željene brzine bez da je premašuje, i održava zadatu brzinu s malim devijacijama, bez obzira na težinu koja je u vozilu ili koliko je strmo brdo uz koje se penjete. Kontrolisanje brzine vozila je klasična aplikacija teorije kontrole sistema. Tempomat kontroliše brzinu automobila tako što podešava poziciju gasa, što znači da su mu neophodni senzori, da bi odredio brzinu i poziciju gasa.

Najvažnija ulazna jedinica je signal brzine; sistem ga u velikoj meri koristi. Najpre, hajde da započnemo s najosnovnijim kontrolnim sistemima koje imamo – proporcionalnom kontrolom.

U proporcionalom kontrolnom sistemu, tempomat prilagođava gas proporcionalno grešci, s tim što je greška razlika između željene i aktuelne brzine. Dakle, ukoliko je tempomat postavljen na 90 km/h a automobil se kreće brzinom od 80 km/h, pozicija gasa će biti otvorena prilično daleko. Kada se automobil kreće 85 km/h, otvaranje pozicije gasa će biti pola u odnosu na ono što je bilo ranije. Rezultat se ogleda u tome da što je automobil bliži zadatoj brzini, on sporije ubrzava. Takođe, ukoliko silazimo nizbrdo, automobil neće ubrzavati.

Većina tempomata koristi kontrolnu šemu pod nazivom „proporcionalno-integralno-derivaciona-kontrola (PID). Mada se ovo čini „višom matematikom“, nije tako:

• Integral brzine je rastojanje
• Derivat brzine je ubrzanje

PID kontrolni sistem koristi ova tri faktora – proporcionalni, integralni i derivacioni, izračunavajući svaku vrednost individualno i dodavajući ih u „jednačinu“ da bi se dobila željena pozicija gasa.

Već smo ranije govorili o proporcionalom faktoru. Integralni faktor je baziran na vremenskom integralu greške brzine vozila. U prevodu, to je razlika između distance koje je automobil zaista prešao i distance koju bi prešao da se kretao željenom brzinom, izračunate u postavljenom vremenskom periodu. Ovaj faktor pomaže automobilu da se izbori s uzbrdicama a takođe pruža asistenciju u postavljanju korektne brzine i njenom održavanju. Proporcionalna kontrola povećava gas neznatno, ali automobil i dalje može da usporava. Neposredno nakon toga, integralna kontrola započinje da dodaje gas, otvarajući ga sve više i više, jer što duže automobil održava brzinu nižu od željene, veća postaje greška u distanci.

Sada dolazimo i do derivacionog faktora. Zapamtite da je derivat brzine ubrzavanje. Ovaj faktor doprinosi da tempomat reaguje brzo na promene, kao što je vožnja uzbrdo. Ukoliko automobil počne da usporava, tempomat može da vidi ovo ubrzanje (obe vrednosti, i usporavanje i ubrzavanje su „ubrzanje“) pre nego što se brzina ne promeni previše, a zatim da odgovori dodavanjem gasa.

Adaptivni tempomat

Ovo je napredniji sistem koji je sposoban da automatski podešava brzinu i održava je uz bezbedno rastojanje. Ova, relativno nova tehnologija, koristi prednje pozicionirani radar, instaliran iza prednje maske vozila, čiji je zadatak da detektuje brzinu i rastojanje u odnosu na vozilo ispred.

Adaptivni tempomat je sličan onom konvencionalnom kada je reč o održavanju prethodno zadate brzine. Međutim, za razliku od „običnog“ sistema, ovaj napredniji može automatski da prilagodi brzinu u isto vreme održavajući pravilno rastojanje u odnosu na vozila u istoj voznoj traci. Ovo se postiže zahvaljujući prednjem radarskom senzoru, procesoru digitalnog signala i longitudinalnoj kontrolnoj jedinici. Ukoliko vozilo ispred uspori, ili ako se detektuje neki drugi predmet, sistem šalje signal motoru ili kočnom sistemu da uspori. Zatim, kada je put ispred ponovo „čist“, sistem ponovo ubrzava vozilo na prethodno postavljenu brzinu.

Autocruise radarski sistem od 77 gHz, koji je kreirao TRW kadar je da „vidi“ do 150 metara unapred i funkcioniše pri brzini kretanja vozila od 30 do 180 km/h. Delphijev sistem od 76 gHz takođe može da detektuje objekte udaljene do 150 metara i funkcioniše pri brzinama od 32 km/h.

Autocruise i Delphi su pioniri u ovoj tehnologiji, koja je u međuvremenu unapređena, tako da uključuje i mogućnost upozorenja na opasnost od čeonog sudara putem auditivnih i vizuelnih signala, kao i sposobnost autonomnog kočenja u slučaju krajnje nužde.

Opširnije o adaptivnim tempomatima ćemo pisati uskoro.

AutoRepublika

Priredio: Pavle Barta

(73143)