جدول المحتويات
● مقدمة
● نظرة عامة على السوق
● أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التلقائية
● الخلاصة
المُقدّمة
تعتمد تكنولوجيا السيارات الحديثة بشكل كبير على أجهزة استشعار السيارات لتحسين السلامة والكفاءة مع تعزيز الراحة للسائقين والركاب على حد سواء. تراقب هذه الأجهزة المتقدمة وتستجيب لمختلف المواقف لضمان أداء المركبات على النحو الأمثل والبقاء محمية بشكل جيد. وبفضل التطورات في تكنولوجيا المستشعرات، أصبحت السيارات الآن مجهزة بميزات تساعد في الملاحة ومنع الاصطدامات وإدارة الانبعاثات بشكل فعال. يعكس سوق أجهزة استشعار السيارات المتوسع الطلب المتزايد على المركبات الأكثر أمانًا وكفاءة في استهلاك الوقود. ومع تقدم صناعة السيارات، فإن دمج أجهزة الاستشعار المتطورة سيمهد الطريق للابتكارات في تكنولوجيا المركبات.
نظرة عامة على السوق
حجم السوق والنمو
من المتوقع أن ينمو سوق أجهزة الاستشعار العالمية بشكل كبير في السنوات القادمة. حيث سيتوسع من 30.68 مليار دولار في عام 2023 إلى 62.2 مليار دولار بحلول عام 2028 بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) بنسبة 15٪. ويعزى هذا الارتفاع في المقام الأول إلى الطلب المتزايد على أنظمة مساعدة السائق (ADAS) وزيادة إنتاج المركبات الكهربائية (EV) والمركبات الهجينة (HV). ووفقًا لتقرير صادر عن MarketsandMarkets، فإن اللوائح الحكومية الصارمة التي تهدف إلى تعزيز معايير سلامة المركبات والانبعاثات هي أيضًا محركات وراء توسع السوق.
الحصة السوقية
يتم تقسيم السوق بناءً على أنواع أجهزة الاستشعار مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة والأكسجين والموضع والضغط. كما يتم تقسيم أنواع المركبات، بما في ذلك سيارات الركاب والمركبات التجارية، مثل المركبات الخفيفة والثقيلة. ومن المتوقع أن تشهد منطقة آسيا والمحيط الهادئ أكبر قدر من النمو في مختلف المناطق.
الاتجاهات الرئيسية
إن الحاجة المتزايدة إلى أنظمة مساعدة السائق المتقدمة والسيارات ذاتية القيادة مدعومة بتقنيات الاستشعار مثل الليدار والرادار المستخدمة فيها. إن دمج إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي في التطبيقات يحسن قدرات وميزات أجهزة الاستشعار. كما يؤثر التحول إلى المركبات (EVs) والمركبات الهجينة (HVs) على تبني تكنولوجيا الاستشعار، حيث أصبحت أجهزة الاستشعار الآن مطلوبة لتتبع عوامل مهمة مثل حالة البطارية وحالة الشحن. تنبع هذه التحولات من التقدم في تكنولوجيا الاستشعار وتوقعات المستهلكين المتزايدة للسلامة والفعالية، مما يشكل مشهد اتجاهات سوق أجهزة استشعار السيارات.
أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التلقائية
مجسات الأكسجين
تلعب أجهزة استشعار الأكسجين في السيارة دورًا في إعدادات التحكم في الانبعاثات في السيارة وتُعرف باسم أجهزة استشعار الأكسجين بين عشاق السيارات والميكانيكيين على حدٍ سواء! توجد هذه المستشعرات عادةً في منطقة مشعب منطقة حجرة محرك السيارة، وتراقب مستويات الأكسجين الموجودة في أبخرة العادم، مما يساعد وحدة التحكم في المحرك (ECU) على ضبط خليط الهواء والوقود للحصول على الأداء الأمثل! تتميز أجهزة استشعار الأكسجين بمكون مصنوع من مواد الزركونيا أو التيتانيا التي تخلق فرقًا في الجهد عن طريق مقارنة تركيز الأكسجين داخل انبعاثات العادم بتلك الموجودة في الغلاف الجوي المحيط.
عندما يكون خليط الهواء والوقود عبارة عن وقود أكثر وأكسجين أقل، يولد المستشعر جهدًا أقل؛ عندما يكون هزيلًا (أكسجين أكثر ووقود أقل)، يزداد الجهد بدلاً من الانخفاض مقارنة بما كان عليه من قبل عندما كان أغنى. تسمح هذه الملاحظات المستمرة لوحدة التحكم في المحرك (ECU) بضبط توقيت حقن الوقود والإشعال لتحقيق الاحتراق مع تقليل الانبعاثات وتعزيز كفاءة الوقود. في مركبات اليوم، ستجد أجهزة استشعار أكسجين متعددة موضوعة قبل وبعد المحول الحفاز لتقييم مدى كفاءة عمل المحول الحفاز لتقليل الانبعاثات الضارة.
أجهزة استشعار تدفق الهواء الشامل (MAF)
تلعب أجهزة استشعار تدفق الهواء الشامل (MAF) دورًا في حساب كمية الهواء الداخلة إلى المحرك. وهو عنصر بالغ الأهمية في تحديد حقن الوقود المناسب لعمليات الاحتراق الفعّالة. يوضع هذا المستشعر عادةً بين فلتر الهواء ومشعب السحب. وغالبًا ما يستخدم سلكًا أو غشاءً ساخنًا لقياس تدفق الهواء. ومع تحرك الهواء فوق هذا العنصر، يبرد، مما يؤدي إلى تحول في مستويات المقاومة الكهربائية. وتحتفظ وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) بسجل للكهرباء المطلوبة للتحكم في دفء السلك. احسب كمية الهواء المتدفقة إلى المحرك باستخدام هذه المعلومات. يعد قياس كتلة الهواء بدقة أمرًا بالغ الأهمية لوحدة التحكم الإلكترونية لضبط نسبة الهواء إلى الوقود بدقة للحصول على أداء مثالي للمحرك، مما يساعد على تقليل الانبعاثات وتجنب التوقف أو الخمول غير المتساوي. كما تأخذ أجهزة استشعار تدفق الهواء الشامل المتقدمة في الاعتبار التغيرات في درجة الحرارة والضغط لتقديم تفاصيل أكثر دقة لوحدة التحكم الإلكترونية.
أجهزة استشعار الضغط والفراغ
أجهزة استشعار الضغط هي أجزاء موجودة في المركبات لها العديد من الاستخدامات في أنظمة مختلفة، مثل أنظمة المحرك وناقل الحركة وأنظمة الكبح وتكييف الهواء. تستخدم هذه المستشعرات عادةً عناصر بيزو تغير مقاومتها عندما تحدث تحولات في الضغط لإنشاء إشارة كهربائية وفقًا لذلك. ومن الأمثلة على ذلك الضغط المطلق للمشعب (MAP)، الذي يراقب ضغط الهواء داخل المشعب للمساعدة في حساب حمل المحرك والتحكم في توصيل الوقود وتعديلات توقيت الإشعال. يعزز هذا الجهاز أداء المحرك وكفاءة الوقود في مواقف مختلفة. تُستخدم أجهزة استشعار الفراغ عادةً في إعدادات التحكم في الانبعاثات للإشراف على مستويات الفراغ داخل مشعب السحب أو أجزاء المحرك الأخرى. تساعد في ضمان التشغيل الأمثل للأنظمة مثل إعادة تدوير غاز العادم ومعززات الفرامل التي تعتمد على مستويات فراغ دقيقة للعمل بكفاءة.
أجهزة استشعار القرب
لا يمكن للسيارات اليوم أن تعمل بشكل فعال بدون أجهزة استشعار القرب، والتي تعد مهمة للسلامة والراحة. تحتوي بعض السيارات على أدوات مساعدة في ركن السيارة وأنظمة لتحديد المواقع وتجنب الاصطدامات. يمكن لهذه المستشعرات تحديد الأجسام القريبة من السيارة بمساعدة تقنيات مختلفة تتضمن إشارات فوق صوتية وتركيبات رادار أو ليدار. تنقل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية موجات صوتية ترددية تنعكس من الجسم القريب. ثم تحدد مسافات هذه الأجسام من خلال حساب الوقت الذي تستغرقه الصدى للعودة.
تُستخدم هذه المستشعرات عادةً في أنظمة مساعدة الركن لمساعدة السائقين في إدراك العوائق أثناء التنقل بسرعات مختلفة. وبدلاً من الاعتماد على الضوء لالتقاط صور للأشياء وقياس سرعتها ومسافتها إلى السيارة، تلتقط مستشعرات الرادار الأشياء باستخدام الموجات الراديوية. تكمن أهمية هذه التكنولوجيا في ميزات مثل مثبت السرعة والكبح التلقائي في حالات الطوارئ إذا تم اكتشاف عائق على السكة. وهذا يعني أن النظام يجب أن يكتشف الأجسام المتحركة بدقة عالية ويوفر ردود الفعل اللازمة. تظل أجهزة استشعار الليدار محدودة الاستخدام داخل المركبات بسبب عوامل التكلفة. ومع ذلك، فإنها تقدم أفضل حل لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للبيئة. وهذا يجعلها مثالية للمستويات المتطورة من ميزات القيادة الذاتية.
أجهزة استشعار الرؤية
تستخدم أجهزة استشعار الرؤية في أنظمة مساعدة السائق المتقدمة المعاصرة كجزء من المركبات المتطورة. تستخدم هذه المستشعرات تقنية CMOS (أشباه الموصلات المعدنية التكميلية) أو CCD (جهاز اقتران الشحنة) لالتقاط صور للمحيط المحيط بالسيارة. بعد ذلك، يتم إجراء حسابات أكثر تعقيدًا على هذه الصور للتعرف على ميزات أخرى مختلفة، مثل علامات الحارة، وعلامات المرور، والمشاة، والسيارات الأخرى. إن الجمع بين أجهزة استشعار متعددة في مستشعر رؤية واحد يجعل ميزات السلامة مثل تحذيرات مغادرة الحارة والفرملة التلقائية في حالات الطوارئ في السيارات أكثر أمانًا. كما أنها تتضمن ميزات مثل التحكم في السرعة والتعرف على علامات المرور.
تقدم بعض الأنظمة المتطورة رؤية بزاوية 360 درجة، خاصة لمواقف السيارات والعمليات ذات السرعات المنخفضة. ومع تقدم شبكات التكنولوجيا، تم دمج أجهزة استشعار الرؤية مع التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي لزيادة الدقة والموثوقية في ظروف القيادة المختلفة. سيمهد هذا التكامل الطريق لظهور المركبات ذاتية القيادة قريبًا.
أجهزة استشعار سائل التبريد ودرجة الحرارة
تعتبر أجهزة استشعار سائل التبريد ودرجة الحرارة ضرورية لإدارة درجة حرارة المحرك باستخدام الثرمستورات التي تغير المقاومة بناءً على تغيرات درجة الحرارة. يتم وضع هذه المستشعرات بشكل استراتيجي في مناطق مثل كتلة المحرك والمبرد لمراقبة درجة حرارة سائل التبريد. تستخدم وحدة التحكم الإلكترونية المعلومات من هذه المستشعرات للتحكم في نظام تبريد المحرك عن طريق ضبط مراوح التبريد ومنظمات الحرارة وتعديل إعدادات تشغيل المحرك لتجنب ارتفاع درجة الحرارة. عندما تتجاوز درجة حرارة سائل التبريد المستويات في نظام محرك السيارة، قد تقوم وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) بتشغيل أضواء التحذير على لوحة القيادة، أو تشغيل مراوح التبريد، أو خفض خرج المحرك لتجنب أي ضرر. في السيارات، تراقب أجهزة استشعار درجة الحرارة أيضًا درجات حرارة الأنظمة الحيوية الأخرى مثل ناقل الحركة والبطارية وغازات العادم. وهذا يضمن تشغيل السيارة عند مستويات درجة الحرارة المثالية للكفاءة والمتانة.
تدق أجهزة الاستشعار
تلعب أجهزة استشعار الطرق دورًا في تحديد طرق المحرك. وهو الموقف الذي يشتعل فيه خليط الوقود مبكرًا جدًا في غرفة الاحتراق ويسبب اهتزازات ضارة. عند تعرضها لضغط ميكانيكي، تنتج أجهزة الاستشعار جهدًا كهربائيًا من الاهتزازات. يتم وضعها بشكل استراتيجي في كتلة المحرك أو رأس الأسطوانة لالتقاط هذه الاهتزازات. عندما تكتشف أجهزة استشعار السيارة أصوات طرق من المحرك أثناء التشغيل، تقوم وحدة التحكم في المحرك (ECU) تلقائيًا بضبط توقيت الإشعال. في بعض الأحيان، يتم ضبط خليط الهواء والوقود لمنع أي طرق أخرى. يساعد هذا في حماية المحرك من التلف الناتج عن الطرق المفرط. يعد وجود أجهزة استشعار طرق تعمل بشكل صحيح أمرًا ضروريًا لضمان تشغيل المحرك بكفاءة واستمراره لفترة أطول مع تحسين الأداء من خلال تمكينه من العمل بأقصى طاقته مع توقيت إشعال متقدم دون أي مشاكل طرق.
أجهزة استشعار السرعة والجهد
تعتمد مراقبة الأنظمة الكهربائية للمركبة والتحكم فيها بشكل كبير على أجهزة استشعار السرعة والجهد كعناصر أساسية. على سبيل المثال، تستخدم أجهزة استشعار السرعة في نظام قفل الفرامل (ABS) تقنية الممانعة المغناطيسية أو تأثير هول لقياس سرعة دوران العجلات. ثم يتم نقل هذه المعلومات إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU)، التي تعدل ضغط الفرامل لتجنب قفل العجلات عند حدوث فرملة مفاجئة، وبالتالي تحسين السلامة والتحكم في السيارة. تلعب أجهزة استشعار السرعة دورًا في ناقل الحركة من خلال تتبع موضع الترس وسرعة السيارة لضمان تغييرات التروس السلسة والأداء الأمثل لناقل الحركة. على العكس من ذلك، تشرف أجهزة استشعار الجهد على مستويات الجهد في النظام لضمان الأداء السليم للمكونات الرئيسية مثل المولد والبطارية والملحقات الكهربائية. تساهم هذه المستشعرات في الحفاظ على صحة النظام الكهربائي للمركبة من خلال تحديد المشكلات المحتملة، مثل الشحن الزائد أو الشحن الناقص أو الأجزاء المعيبة، والسماح بالصيانة السريعة لمنع الأعطال الكهربائية.
وفي الختام
تلعب أجهزة استشعار السيارات دورًا كبيرًا في كيفية عمل المركبات الحديثة وتحسين العمليات اليومية من خلال زيادة السلامة والكفاءة مع تعزيز مستويات الأداء العامة. إنها توفر معلومات حيوية تساعد السيارات على التكيف مع المواقف المختلفة لضمان عملها بشكل مثالي وحماية كل من السيارة وركابها. مع تقدم التكنولوجيا، فإن تحسين أجهزة الاستشعار الأكثر تقدمًا، وخاصة تلك المصممة لأنظمة مساعدة السائق المتقدمة والسيارات ذاتية القيادة، سيستمر في الدفع بأفكار جديدة في صناعة السيارات، مثل دمج الذكاء الاصطناعي. كما ستعمل إنترنت الأشياء على توسيع قدرات أجهزة الاستشعار، مما يفسح المجال للسيارات الذكية والمترابطة.
