اثر مه و بارش روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی

اثر مه و بارش روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های صنعت خودروسازی مدرن است. با توجه به اینکه خودروهای برقی بیش از پیش به سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته (Advanced Driver Assistance Systems) متکی هستند، شرایط جوی می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد این فناوری‌ها داشته باشد.

سنسورهایی مانند رادار، لیدار و دوربین‌های هوشمند، ابزارهای کلیدی سیستم ADAS محسوب می‌شوند. این سنسورها وظیفه دارند محیط اطراف خودرو را در هر شرایطی تشخیص دهند. اما بارش باران شدید، مه غلیظ یا حتی برف می‌تواند باعث کاهش دقت یا اختلال در عملکرد آن‌ها شود.

در این میان، آشنایی با نحوه عملکرد مدارها، سنسورها و سیستم‌های الکتریکی خودرو از طریق آموزش برق خودرو اهمیت زیادی دارد؛ زیرا این دانش به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند تا بتوانند دلایل خطاهای سنسور را شناسایی کرده و روش‌های بهینه‌سازی عملکرد آن‌ها را در شرایط جوی مختلف بیاموزند.

این مسئله برای ایران نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. کشور ما دارای تنوع اقلیمی گسترده است؛ از بارش‌های مداوم در شمال کشور گرفته تا مه سنگین جاده‌های کوهستانی و بارش‌های برفی در غرب و شمال‌غرب. بنابراین، بررسی اثر شرایط جوی بر روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی در ایران نه‌تنها موضوعی فنی بلکه کاملاً کاربردی و ضروری است. در ادامه با هم جزئیات این موضوع را بررسی می‌کنیم.

اثر مه روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی

مه یکی از چالش‌های جدی برای سنسورهای خودروهای برقی است. دوربین‌های جلو و اطراف خودرو که بخش اصلی سیستم‌های ADAS را تشکیل می‌دهند، به وضوح دید نیاز دارند. زمانی که ذرات ریز آب در هوا پراکنده می‌شوند، دید دوربین‌ها به‌طور چشمگیری کاهش پیدا می‌کند. این موضوع می‌تواند باعث خطا در سیستم‌هایی مانند ترمز اضطراری خودکار، کروز کنترل تطبیقی و هشدار خروج از خط شود.

رادارها معمولاً در شرایط مه عملکرد بهتری نسبت به دوربین‌ها دارند، زیرا امواج رادیویی به ذرات آب حساسیت کمتری نشان می‌دهند. با این حال، در مه بسیار غلیظ، حتی رادار نیز دچار کاهش برد می‌شود. لیدار به‌عنوان یکی از فناوری‌های جدید، در شرایط مه آسیب‌پذیرتر از رادار است، زیرا پرتوهای لیزری آن با قطرات آب برخورد کرده و بازتاب نادرست ایجاد می‌کنند.

در ایران، مناطق کوهستانی مثل جاده چالوس یا گردنه حیران در اکثر ماه‌های سال مه‌آلود هستند. بنابراین خودروهای برقی با سیستم ADAS باید به فناوری‌هایی مجهز شوند که بتوانند در چنین شرایطی کارایی مطلوب خود را حفظ کنند. ترکیب چند سنسور (Sensor Fusion) یکی از راهکارهای مهم برای کاهش اثر منفی مه بر عملکرد ADAS محسوب می‌شود.

برای درک بهتر عملکرد سنسورها و روش‌های کاهش خطا در شرایط جوی، شرکت در دوره‌های تخصصی آموزش فنی و حرفه ای برق خودرو می‌تواند بسیار مفید باشد.

تأثیر بارش باران بر سنسورهای ADAS خودروهای برقی

بارش باران نیز مانند مه می‌تواند اثر جدی بر عملکرد سنسورها داشته باشد. وقتی باران شدید می‌بارد، قطرات روی لنز دوربین‌ها می‌نشینند و وضوح تصویر را مختل می‌کنند. این موضوع به‌ویژه برای سیستم‌های تشخیص تابلو و خط‌کشی جاده بسیار خطرناک است. علاوه بر این، باران می‌تواند باعث بازتاب نادرست نور چراغ‌ها شود و الگوریتم‌های پردازش تصویر را دچار سردرگمی کند.

رادارها در باران عملکرد نسبتاً قابل‌قبولی دارند، اما بارش شدید می‌تواند بخشی از انرژی موج رادیویی را جذب کند و در نتیجه برد تشخیص کاهش یابد. در مورد لیدار نیز، باران باعث پراکندگی نور لیزر می‌شود و دقت سیستم پایین می‌آید. یکی دیگر از مشکلات باران، جمع شدن آب روی سطح سنسورهاست که ممکن است حتی باعث خاموشی موقت برخی از آن‌ها شود.

برای خودروهای برقی در ایران، بارش‌های شمال کشور مثل گیلان و مازندران، و همچنین باران‌های موسمی در جنوب، چالشی بزرگ برای سیستم‌های ADAS ایجاد می‌کند. استفاده از سیستم‌های گرمایشی روی سنسورها و الگوریتم‌های پردازش پیشرفته تصویر می‌تواند تا حدی این مشکل را برطرف کند.

نقش سیستم‌های گرمایشی و پاک‌کن خودکار در بهبود عملکرد سنسورهای ADAS

یکی از چالش‌های جدی در عملکرد سیستم‌های ADAS در خودروهای برقی، کاهش دید و دقت سنسورها در زمان بارش و مه است. در این شرایط، ذرات ریز آب، بخار یا برف می‌توانند سطح دوربین‌ها و رادارها را بپوشانند و مانع از تحلیل صحیح محیط شوند. به همین دلیل، خودروسازان در سال‌های اخیر از سیستم‌های گرمایشی و پاک‌کن خودکار سنسورها استفاده کرده‌اند تا عملکرد این تجهیزات حیاتی پایدار بماند.

سیستم گرمایشی معمولاً شامل المنت‌های الکتریکی ظریفی است که در اطراف لنز یا سطح سنسور نصب می‌شوند. این المنت‌ها هنگام افت دما یا تشخیص رطوبت، به‌طور خودکار فعال شده و بخار یا یخ را از بین می‌برند. این فرآیند دقیقاً مشابه عملکرد بخاری شیشه‌عقب است، با این تفاوت که در سطحی بسیار کوچک‌تر و هوشمندتر انجام می‌شود.

در کنار آن، فناوری پاک‌کن خودکار یا self-cleaning sensors نیز وارد مرحله توسعه شده است. این سیستم‌ها با ترکیب اسپری آب فشار بالا یا هوای فشرده، ذرات خاک و باران را از سطح لنز می‌زدایند. در برخی مدل‌ها مانند تسلا و ولوو، حتی از نازل‌های میکرو برای تمیز کردن لنز دوربین‌ها در زمان بارش استفاده می‌شود.

ترکیب این دو فناوری نه تنها باعث افزایش دقت در رانندگی خودکار می‌شود، بلکه طول عمر سنسورها را نیز بالا می‌برد. استفاده از سیستم‌های گرمایشی هوشمند در خودروهای برقی نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و حفظ عملکرد ADAS دارد. برای درک بهتر نحوه عملکرد این مدارها و المنت‌های گرمایی، شرکت در دوره‌های آموزش برق خودرو می‌تواند به تکنسین‌ها و علاقه‌مندان کمک کند تا ساختار این سیستم‌ها را به‌صورت عملی بیاموزند.

حتما بخوانید: شارژرهای خودرو برقی در برف و باران 

تأثیر دما و رطوبت بر دقت سنسورهای خودروهای برقی

تغییرات دما و رطوبت از مهم‌ترین عوامل محیطی هستند که می‌توانند بر عملکرد سنسورهای ADAS تأثیر مستقیم بگذارند. در شرایط آب‌وهوایی مرطوب، بخار آب می‌تواند روی لنز دوربین‌ها میعان کند و وضوح تصویر را کاهش دهد. این مسئله در مه، باران یا زمانی که خودرو پس از توقف طولانی در محیط سرد روشن می‌شود، بیشتر دیده می‌شود.

افزایش یا کاهش شدید دما نیز بر دقت حسگرها اثر می‌گذارد. برای مثال، رادارهای میلی‌متری در دمای پایین ممکن است با تأخیر در ارسال و دریافت امواج مواجه شوند، و حسگرهای LiDAR در گرمای زیاد احتمال خطای اندازه‌گیری دارند. به همین دلیل، سیستم‌های مدیریت حرارتی در خودروهای مدرن وظیفه دارند دمای سنسورها را در محدوده‌ای بهینه نگه دارند.

در خودروهای برقی، این کار معمولاً با استفاده از مبدل‌های حرارتی و کنترلرهای هوشمند انجام می‌شود. برخی شرکت‌ها حتی از پمپ‌های حرارتی کوچک برای متعادل نگه‌داشتن دمای ماژول‌های حسگر استفاده می‌کنند.

برای افزایش طول عمر و دقت این قطعات، آشنایی با مدارهای الکتریکی، رله‌ها و فیوزهای خودرو اهمیت زیادی دارد. مهندسان و تکنسین‌ها می‌توانند با گذراندن دوره‌های تخصصی آموزش برق خودرو و دوره باتری سازی درک بهتری از نحوه طراحی و نگهداری این سیستم‌ها به دست آورند و در آینده در پروژه‌های خودروهای هوشمند و خودران نقش مؤثری ایفا کنند.

مقایسه عملکرد سنسورهای مختلف در مه و باران

همان‌طور که در جدول مشاهده می‌شود، هیچ سنسوری به‌تنهایی نمی‌تواند در تمام شرایط عملکرد کامل داشته باشد. بنابراین استفاده از ترکیب سنسورها بهترین راهکار برای کاهش اثر مه و بارش روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی است.

بیشتر بدانید: چالش‌های امنیت سایبری در خودروهای برقی

چالش‌های اقلیمی ایران و ضرورت بومی‌سازی ADAS

ایران کشوری با شرایط جوی متنوع است. این تنوع باعث می‌شود که اثر مه و بارش روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی در هر منطقه به‌گونه‌ای متفاوت بروز کند. برای مثال، خودروهایی که در شمال ایران تردد می‌کنند بیشتر با بارش باران و مه سنگین مواجه هستند، در حالی که در شرق کشور گردوغبار نیز به‌عنوان یک عامل مخرب عمل می‌کند.

به همین دلیل، سازندگان خودرو باید سیستم‌های ADAS را برای شرایط بومی ایران طراحی یا تنظیم کنند. این موضوع شامل نصب پوشش‌های مقاوم روی لنز دوربین‌ها، استفاده از سنسورهای گرم‌شونده و بهبود نرم‌افزارهای پردازش تصویر است. همچنین آموزش رانندگان درباره محدودیت‌های ADAS در شرایط جوی مختلف ضروری است.

در این میان، نقش مراکز آموزشی مانند آموزشگاه فنی حرفه‌ای دارالفنون پررنگ می‌شود. این مرکز می‌تواند با برگزاری دوره‌های تخصصی، تکنسین‌ها و کارشناسان را برای نگهداری و بهبود عملکرد سیستم‌های کمک‌راننده خودروهای برقی در شرایط ایران آماده کند.

راهکارهای نوین برای کاهش اثر مه و بارش بر ADAS

خودروسازان جهان برای کاهش اثرات شرایط جوی روی سنسورهای ADAS به راهکارهای متنوعی روی آورده‌اند. یکی از این روش‌ها استفاده از پوشش‌های هیدروفوبیک روی لنز دوربین‌ها و سنسورهای لیدار است که مانع نشستن قطرات آب می‌شود. همچنین برخی شرکت‌ها از فناوری‌های میکروسکوپی ارتعاشی استفاده می‌کنند تا قطرات آب از سطح سنسور جدا شوند.

در حوزه نرم‌افزاری نیز الگوریتم‌های هوش مصنوعی به کمک آمده‌اند. این الگوریتم‌ها می‌توانند تصویر تار و مخدوش‌شده را بازسازی کنند و خطاهای ناشی از شرایط آب‌وهوایی را کاهش دهند. علاوه بر این، استفاده از سنسورهای ترکیبی (Sensor Fusion) با پردازش موازی داده‌ها، دقت سیستم را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

این فناوری‌ها در صورت انتقال و بومی‌سازی در ایران، می‌توانند باعث ارتقای ایمنی خودروهای برقی شوند. آموزشگاه دارالفنون با معرفی این فناوری‌ها در دوره‌های آموزش برق خودرو، آموزش مکانیک خودرو، نقش مهمی در آماده‌سازی نسل جدید کارشناسان خودرو ایفا خواهد کرد.

پرسش‌های متداول

۱. آیا مه می‌تواند باعث از کار افتادن کامل ADAS شود؟
خیر، اما می‌تواند دقت سیستم‌هایی مانند تشخیص خط و ترمز اضطراری را به‌شدت کاهش دهد.

۲. کدام سنسور در شرایط باران عملکرد بهتری دارد؟
رادارها در مقایسه با دوربین و لیدار، مقاومت بیشتری در برابر باران دارند.

۳. آیا فناوری خاصی برای رفع اثر بارش روی سنسورها وجود دارد؟
بله، پوشش‌های ضدآب، گرم‌کننده‌ها و الگوریتم‌های پردازش تصویر از جمله این فناوری‌ها هستند.

۴. نقش دارالفنون در این حوزه چیست؟
آموزشگاه فنی حرفه‌ای دارالفنون با برگزاری دوره‌های تخصصی تعمیر و نگهداری سیستم‌های ADAS، نیروهای ماهر موردنیاز این صنعت را تربیت می‌کند.

جمع‌بندی

اثر مه و بارش روی سنسورهای ADAS خودروهای برقی موضوعی بسیار مهم برای توسعه حمل‌ونقل هوشمند در ایران است. سنسورهای دوربین، رادار و لیدار هر یک نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند و استفاده ترکیبی از آن‌ها بهترین نتیجه را به همراه دارد.

با توجه به شرایط اقلیمی ایران، بومی‌سازی این فناوری‌ها و آموزش متخصصان داخلی اهمیت بالایی دارد. آینده‌ای ایمن‌تر برای خودروهای برقی در کشور تنها با سرمایه‌گذاری در فناوری و آموزش تخصصی امکان‌پذیر خواهد بود و آموزشگاه فنی حرفه‌ای دارالفنون می‌تواند نقش کلیدی در این مسیر ایفا کند.