Sommario
● Introduzione
● Panoramica del mercato
● Diversi tipi di sensori automatici
● Conclusione
Introduzione
La moderna tecnologia automobilistica si basa in larga misura sui sensori automatici per migliorare la sicurezza e l'efficienza, migliorando al contempo il comfort per conducenti e passeggeri. Questi dispositivi avanzati monitorano e rispondono a varie situazioni per garantire che i veicoli funzionino in modo ottimale e rimangano ben protetti. Grazie agli sviluppi nella tecnologia dei sensori, le auto ora sono dotate di funzionalità che assistono nella navigazione, prevengono le collisioni e gestiscono efficacemente le emissioni. L'espansione del mercato dei sensori automatici riflette la crescente domanda di veicoli più sicuri e più efficienti nei consumi. Con il progredire dell'industria automobilistica, l'integrazione di sensori all'avanguardia aprirà la strada alle innovazioni nella tecnologia dei veicoli.
Panoramica di mercato
Scala e crescita del mercato
Si prevede che il mercato mondiale dei sensori crescerà notevolmente nei prossimi anni. Passando da 30.68 miliardi di $ nel 2023 a 62.2 miliardi di $ entro il 2028 con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 15%. Questa impennata è attribuita principalmente alla crescente domanda di sistemi di assistenza alla guida (ADAS) e all'aumento della produzione di veicoli elettrici (EV) e veicoli ibridi (HV). Secondo un rapporto di MarketsandMarkets, anche le rigide normative governative volte a migliorare la sicurezza dei veicoli e gli standard sulle emissioni sono fattori trainanti dell'espansione del mercato.
Quota di mercato
Il mercato è suddiviso in base ai tipi di sensori, come sensori di temperatura, ossigeno, posizione e pressione. Anche i tipi di veicoli, tra cui autovetture e veicoli commerciali, come quelli leggeri e pesanti, lo segmentano. Tra le diverse regioni, si prevede che l'Asia Pacifica mostrerà la crescita maggiore.
Tendenze chiave
La crescente necessità di ADAS e auto a guida autonoma è alimentata dalle tecnologie dei sensori come LiDAR e radar utilizzate in esse. L'integrazione di IoT e AI nelle applicazioni migliora le capacità e le caratteristiche dei sensori. Anche la transizione verso veicoli (EV) e veicoli ibridi (HV) sta influenzando l'adozione della tecnologia dei sensori, poiché ora i sensori sono tenuti a tenere traccia di fattori importanti come le condizioni della batteria e lo stato di carica. Questi cambiamenti derivano dai progressi nella tecnologia dei sensori e dalle crescenti aspettative dei consumatori in termini di sicurezza ed efficacia, plasmando il panorama delle tendenze del mercato dei sensori per autoveicoli.
Diversi tipi di sensori automatici
Sensore d'ossigeno
I sensori O2 per auto svolgono un ruolo nella configurazione del controllo delle emissioni di un veicolo e sono noti come sensori di ossigeno tra gli appassionati di auto e i meccanici! Solitamente presenti nella regione del collettore dell'area del vano motore del veicolo, questi sensori tengono traccia dei livelli di ossigeno presenti nei fumi di scarico, aiutando la centralina di controllo del motore (ECU) a mettere a punto la miscela aria-carburante per prestazioni ottimali! I sensori di ossigeno sono dotati di un componente realizzato in materiali di zirconia o titania che creano una differenza di tensione confrontando la concentrazione di ossigeno nelle emissioni di scarico con quella nell'atmosfera circostante.
Quando la miscela di aria e carburante è più carburante e meno ossigeno), il sensore genera una tensione inferiore; quando è magra (più ossigeno e meno carburante), la tensione aumenta invece di diminuire rispetto a prima quando era più ricca. Questo feedback continuo consente all'unità di controllo motore (ECU) di regolare l'iniezione di carburante e la fasatura dell'accensione per ottenere la combustione riducendo al contempo le emissioni e migliorando l'efficienza del carburante. Nei veicoli odierni, troverai più sensori di ossigeno posizionati prima e dopo il convertitore catalitico per valutare l'efficienza con cui il convertitore catalitico funziona per ridurre le emissioni nocive.
Sensori di portata d'aria di massa (MAF)
I sensori di portata d'aria di massa (MAF) svolgono un ruolo nel calcolo dell'aspirazione dell'aria nel motore. Un elemento critico per decidere la giusta iniezione di carburante per processi di combustione efficienti. Questo sensore è in genere posizionato tra il filtro dell'aria e il collettore di aspirazione. Spesso, utilizza un filo o una pellicola riscaldata per misurare il flusso d'aria. Quando l'aria si sposta su questo elemento, si raffredda, determinando uno spostamento nei livelli di resistenza elettrica. L'unità di controllo elettronico (ECU) tiene traccia dell'elettricità richiesta per controllare il calore del filo. Calcola la quantità di aria che fluisce nel motore utilizzando queste informazioni. Misurare accuratamente la massa d'aria è fondamentale affinché l'ECU regoli con precisione il rapporto aria-carburante per prestazioni ottimali del motore, il che aiuta a ridurre le emissioni ed evita lo stallo o il minimo irregolare. I sensori MAF avanzati considerano anche i cambiamenti di temperatura e pressione per offrire dettagli ancora più accurati all'ECU.
Sensori di pressione e vuoto
I sensori di pressione sono parti presenti nei veicoli con molteplici utilizzi in sistemi diversi, come i sistemi motore e trasmissione e i sistemi di frenata e HVAC (riscaldamento e aria condizionata). Questi sensori solitamente utilizzano elementi piezoelettrici che cambiano la loro resistenza quando si verificano variazioni di pressione per creare un segnale elettrico di conseguenza. Un esempio è il Manifold Absolute Pressure (MAP), che monitora la pressione dell'aria all'interno del collettore per aiutare a calcolare il carico del motore e controllare l'erogazione del carburante e le regolazioni della fasatura dell'accensione. Questo dispositivo migliora le prestazioni del motore e l'efficienza del carburante in varie situazioni. I sensori del vuoto sono solitamente impiegati nelle configurazioni di controllo delle emissioni per supervisionare i livelli di vuoto all'interno del collettore di aspirazione o di altre parti del motore. Aiutano a garantire il funzionamento ottimale di sistemi come EGR e servofreno che dipendono da livelli di vuoto accurati per un funzionamento efficiente.
Sensori di prossimità
Le automobili odierne non possono funzionare efficacemente senza sensori di prossimità, che sono importanti per la sicurezza e il comfort. Alcune hanno ausili per il parcheggio e sistemi che identificano i punti ed evitano le collisioni. Questi sensori possono identificare oggetti vicino al veicolo con l'aiuto di diverse tecnologie che coinvolgono segnali ultrasonici e installazioni radar o lidar. I sensori ultrasonici trasmettono onde sonore di frequenza che si riflettono dall'oggetto vicino. Quindi determinano le distanze di questi oggetti calcolando il tempo impiegato dagli echi per tornare indietro.
Questi sensori sono comunemente applicati nei sistemi di assistenza al parcheggio per aiutare i conducenti a percepire gli ostacoli durante la navigazione. Invece di affidarsi alla luce per catturare immagini di oggetti e misurarne la velocità e la distanza dall'auto, i sensori radar catturano gli oggetti utilizzando onde radio. La rilevanza di questa tecnologia sta nelle caratteristiche, come il cruise control e la frenata automatica di emergenza se viene rilevato un ostacolo sul binario. Ciò significa che il sistema deve rilevare gli oggetti in movimento con elevata precisione e fornire le reazioni necessarie. I sensori Lidar rimangono limitati nell'uso all'interno dei veicoli a causa di fattori di costo. Tuttavia, offrono la soluzione migliore per creare una mappa tridimensionale dell'ambiente. Ciò li rende ideali per i livelli sofisticati delle funzionalità di guida autonoma.
Sensori di visione
I sensori visivi trovano applicazione nell'ADAS contemporaneo come parte di veicoli sofisticati. Questi sensori impiegano la tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) o CCD (Charge Coupled Device) per catturare immagini dell'ambiente circostante l'auto. Successivamente, vengono eseguiti calcoli più complessi su queste immagini per riconoscere varie altre caratteristiche, come la segnaletica orizzontale, i segnali stradali, i pedoni e altre auto. La combinazione di più sensori in un singolo sensore visivo rende più sicure le caratteristiche di sicurezza come gli avvisi di abbandono della corsia e la frenata automatica di emergenza nelle auto. Incorporano anche caratteristiche come il cruise control e il riconoscimento dei segnali stradali.
Alcuni sistemi sofisticati offrono una visuale a 360 gradi, in particolare per il parcheggio e le operazioni a bassa velocità. Con l'avanzare delle reti tecnologiche, i sensori visivi sono stati integrati con l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale per aumentare la precisione e l'affidabilità in varie condizioni di guida. Questa integrazione aprirà la strada alla comparsa di veicoli autonomi a breve.
Sensori di temperatura e refrigerante
I sensori di temperatura e refrigerante sono essenziali per gestire la temperatura del motore utilizzando termistori che modificano la resistenza in base alle variazioni di temperatura. Questi sensori sono posizionati strategicamente in aree come il blocco motore e il radiatore per monitorare la temperatura del refrigerante. La centralina elettronica utilizza le informazioni di questi sensori per controllare il sistema di raffreddamento del motore regolando le ventole di raffreddamento e i termostati e modificando le impostazioni operative del motore per evitare il surriscaldamento. Quando la temperatura del refrigerante supera i livelli nel sistema motore di un'auto, la centralina elettronica (ECU) può accendere spie di avvertimento sul cruscotto, accendere le ventole di raffreddamento o ridurre la potenza del motore per evitare danni. Nelle auto, i sensori di temperatura tengono d'occhio anche le temperature di altri sistemi vitali come la trasmissione, la batteria e i gas di scarico. Ciò garantisce che l'auto funzioni a livelli di temperatura ideali per efficienza e durata.
Sensori di detonazione
I sensori di battito svolgono un ruolo nell'identificazione del battito del motore. Una situazione in cui la miscela di carburante si accende troppo presto nella camera di combustione e provoca vibrazioni dannose. Quando sottoposti a stress meccanico, i sensori producono una tensione elettrica dalle vibrazioni. Sono posizionati strategicamente nel blocco motore o nella testata del cilindro per rilevare queste vibrazioni. Quando i sensori di un veicolo rilevano suoni di battito dal motore durante il funzionamento, l'unità di controllo del motore (ECU) regola automaticamente la fasatura dell'accensione. A volte, la miscela aria-carburante viene regolata per impedire ulteriori battiti. Ciò aiuta a proteggere il motore dai danni causati da battiti eccessivi. Avere sensori di battito funzionanti correttamente è essenziale per garantire che il motore funzioni in modo efficiente e duri più a lungo, migliorando al contempo le prestazioni consentendogli di funzionare al massimo con una fasatura di accensione avanzata senza problemi di battito.
Sensori di velocità e tensione
Il monitoraggio e il controllo dei sistemi elettrici di un veicolo si basano in larga misura su sensori di velocità e tensione come elementi chiave. Ad esempio, i sensori di velocità nel sistema di frenata con bloccaggio (ABS) utilizzano la tecnologia a riluttanza magnetica o a effetto Hall per misurare la velocità di rotazione delle ruote. Queste informazioni vengono quindi trasmesse alla ECU (unità di controllo elettronica), che modula la pressione dei freni per evitare il bloccaggio delle ruote in caso di frenata improvvisa, migliorando così la sicurezza e la maneggevolezza del veicolo. I sensori di velocità svolgono un ruolo nella trasmissione tenendo traccia della posizione della marcia e della velocità del veicolo per garantire cambi di marcia fluidi e prestazioni di trasmissione ottimali. Al contrario, i sensori di tensione supervisionano i livelli di tensione nel sistema per garantire il corretto funzionamento di componenti chiave come alternatore, batteria e accessori elettrici. Questi sensori contribuiscono a mantenere la salute del sistema elettrico del veicolo identificando potenziali problemi, come sovraccarico, carica insufficiente o parti difettose, e consentendo una manutenzione tempestiva per prevenire malfunzionamenti elettrici.
Conclusione
I sensori delle auto svolgono un ruolo importante nel funzionamento dei veicoli moderni e migliorano le operazioni quotidiane aumentando la sicurezza e l'efficienza e potenziando al contempo i livelli di prestazioni complessivi. Offrono informazioni vitali che aiutano le auto ad adattarsi a diverse situazioni per garantire il funzionamento ottimale e salvaguardare sia il veicolo che i suoi occupanti. Con l'avanzare della tecnologia, il potenziamento di sensori ancora più avanzati, in particolare quelli progettati per ADAS e auto a guida autonoma, continuerà a spingere verso nuove idee nel settore automobilistico, come la fusione dell'IA. L'IoT amplierà anche le capacità dei sensori, aprendo la strada a veicoli intelligenti e interconnessi.
