Kas bendro tarp kompiuterių, išmaniųjų telefonų ir gerai kontroliuojamų automobilių?

Moderniausių technologijų netrūksta tiek šiuolaikiniuose kompiuteriuose ar išmaniuosiuose
telefonuose, tiek ir automobiliuose. Kai kurie technologiniai elementai šiuose įrenginiuose
yra tokie patys, tik dažnai naudojami siekiant skirtingų tikslų. Štai nedidelis pagreitį
matuojantis jutiklis akselerometras gali būti aptinkamas daug kur ir naudojamas
netikėčiausioms, tačiau itin svarbioms funkcijoms.

„Akselerometras yra labai informatyvus jutiklis, šiais laikais tai labai paplitęs prietaisas. Daug
ką pasako vien tai, kad tiek akselerometrą, tiek giroskopą turi kone kiekvienas išmanusis
kompiuteris“, – apie šį įrenginį pasakoja Vilniaus Gedimino technikos universiteto Transporto
inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros profesorius Vidas Žuraulis.
Be akselerometrų neįsivaizduojamos ir šiuolaikinių automobilių saugumo sistemos. Itin
kompaktiški jutikliai gausiai montuojami moderniose transporto priemonėse, kuriose
paprastai padeda vairuotojams išvengti automobilio kontrolės praradimo.

Naudojame kasdien to nežinodami

Tam, kad galėtų pamatuoti nueitus žingsnius, išmanusis laikrodis naudoja šio jutiklio
surinktus duomenis. Bene visi išmanieji telefonai taip pat jį turi – akselerometras reikalingas
net tokioms kasdienėms funkcijoms kaip ekrano vaizdo pasukimas į vertikalią ar horizontalią
padėtį, taip pat, tarkime, žaidžiant žaidimus, kuriems valdyti užtenka telefono pasukimo į
vieną ar kitą pusę.

Vienas įdomesnių ir mažai žinomų akselerometro naudojimo būdų yra nešiojamuosiuose
kompiuteriuose su standžiuoju disku. Nors naujausi modeliai naudoja atminties modulius be
judančių dalių, anksčiau kompiuterių duomenys buvo saugomi besisukančiame diske su
adatėle. Ji turėjo liestis prie disko tam, kad nuskaitytų ten esančius duomenis, – iš esmės tai
veikė tokiu pačiu principu kaip plokštelių grotuvas.

Viena didžiausių problemų buvo ta, jog, patyrus sukrėtimą, pavyzdžiui, kompiuteriui nukritus,
adatėlė galėjo pažeisti diską ir pradanginti brangius duomenis. Kad to būtų išvengta, kai
kurie gamintojai, pavyzdžiui, „Apple“, savo nešiojamuosiuose kompiuteriuose montavo
akselerometrus, kurių funkcija buvo aptikti kompiuterio kritimą ir tuo metu pakelti adatėlę nuo
disko. Nors kompiuteris galėjo ir sudužti, buvo dideli šansai, jog duomenys, saugomi diske, liks sveiki.

Gelbėja vairuotojus

Šis mažas tikslaus veikimo jutiklis pasitarnauja gelbėdamas už save fiziškai gerokai
didesnius dalykus – kiekvieno modernaus automobilio stabilumo sistema veikia naudodama
akselerometro bei kitus duomenis. Nors tiek šis jutiklis, tiek jo surinkti duomenys vairuotojui
dažniausiai nematomi, kai kurie gamintojai, kaip antai „Hyundai“ ar net „Porsche“, leidžia
vairuotojams pamatyti G jėgų skalę ir tai, kaip joje atsispindi jų važiavimas.

„Pagrindinė automobilio stabilumo sistemos užduotis – stabilizuoti automobilio judėjimą, kai
stabilumas prarandamas judant posūkyje per dideliu greičiu arba esant prastam sukibimui.
Šios sistemos darbą kontroliuojantis kompiuteris nuolat stebi, kaip yra valdomas automobilis:
akceleratoriaus padėtį, važiavimo greitį ir vairo padėtį. Lygiagrečiai kompiuteris stebi, kaip
faktiškai posūkyje juda automobilis, t. y. matuoja skersinį pagreitį ir sukimąsi apie vertikalią
ašį“, – apie stabilumo sistemos veikimą pasakoja V. Žuraulis.

Pasak profesoriaus, automobilio kompiuteryje yra įdiegtas virtualus transporto priemonės
judėjimo modelis, tad pagal gaunamus valdymo signalus algoritmas gali numatyti, kaip automobilis turėtų judėti. Taip virtualiai projektuojamas judėjimas yra palyginamas su realiuoju, o jei tiksliau – prognozuojamas skersinis pagreitis ir sukimosi greitis lyginami su faktiniu.
„Lyginamiems parametrams pasiekus numatytas kritines reikšmes, identifikuojamas
automobilio nestabilumas (perteklinis arba nepakankamas pasukamumas). Tuomet,
pasitelkus numatytą algoritmą, siunčiamas signalas valdikliams stabilizuoti automobilį“, –
pasakoja profesorius.

Tam, kad ši sistema galėtų efektyviai veikti, mažų mažiausiai reikia surinktų minėtų
duomenų. Jiems surinkti naudojami skirtingi jutikliai: automobilio greičio, vairo pasukimo
kampo, automobilį veikiančio skersinio pagreičio (matuoja akselerometras) bei automobilio
sukimosi apie vertikalią ašį kampinio greičio (matuoja giroskopas).

„Žinoma, stabilumo sistema yra nuolat tobulinama, todėl sekama ir daugiau parametrų:
kiekvieno rato kampinis greitis, išilginis pagreitis, kėbulo pasvirimo kampas. Dar
modernesnės sistemos veikia atsižvelgdamos ir į variklio, transmisijos bei pakabos
momentinius rodiklius“, – apibendrina mokslininkas.

Skirtingi veikimo lygiai

Nors automobilio stabilumo kontrolė visuose modeliuose iš esmės veikia tokiu pačiu principu
– inicijuojant tam tikro rato pristabdymą, kad automobilio judėjimui posūkyje suteiktų tiesinimo momentą arba didesnio pasukimo momentą, – jos tolerancija kontrolės praradimui gali skirtis tiek nuo pačios transporto priemonės, tiek nuo vairuotojo pasirinktų parinkčių.

Tokių šeimyninių modelių, kaip „Hyundai Tucson“, „Volkswagen Passat“ ar „Škoda Kodiaq“,
stabilumo kontrolės sistemos įprastai sukalibruotos taip, kad aptiktų menkiausią nestabilumą
ir jį kaipmat suvaldytų. Tokie veikimo standartai užtikrina aukščiausią įmanomą saugumo lygį
kasdienėse kelionėse, o tai ypač aktualu rudenį bei pavasarį, kai sukibimą su keliu kasdien
taikosi sumažinti lietus, nukritę lapai, šalnos bei sniegas.

Tiesa, kai kurie vairuotojai tikisi, kad stabilumo kontrolė jiems leis „pasismaginti“ prie vairo, ir
tai dažniausiai yra sportiškiausių modelių vairuotojai, o gamintojai į šį norą taip pat
atsižvelgia. Savo vardą tarp entuziastų užsitarnavusių „Hyundai N“ serijos modelių vairuotojų
forumuose galima rasti diskusijų apie tai, ar važiuojant į lenktynių trasą reikėtų palikti
stabilumo kontrolės sistemą įjungtą, bet pasirinkti „Sport“ režimą, ar vis dėlto geriau viską
išjungti.

Daugelio vairavimo aistruolių nuostabai, didžioji dalis žmonių visgi siūlė palikti saugos
sistemą įjungtą, nes ji leidžia automobiliui šiek tiek slysti ir neriboja vairuotojo veiksmų, bet
kartu ir apsaugo nuo kritinių klaidų, kurios galėtų pasibaigti už trasos ribos.

V. Žuraulio pastebėjimu, teigti, kad šios sistemos tikrai visada įvertina sukibimo lygį greičiau
nei vairuotojas, vienareikšmiškai negalima, tačiau jų apdorota informacija apie važiavimo
sąlygas yra tiesiogiai naudojama optimizuojant už važiavimo saugumą atsakingų sistemų
veikimą. Žmogus ne visada sugeba tai padaryti teisingai, ypač sudėtingose situacijose.
Svarbu ir tai, kad šios sistemos veikia nuolatos, be nuovargio, ir automobilio sukibimą su
keliu tikrina šimtus ar net tūkstančius kartų per sekundę, taip užtikrindamos, kad į bet kokį
nukrypimą nuo kelio bus reaguojama nedelsiant.