سنسور باران و نحوه عملکرد آن

ویژگی‌های مربوط به گروه خانواده سیستم‌های کمک راننده (Driver Assistance Systems) بسیار گسترده‌تر از دانش افراد معمولی است. به این معنا که بسیاری از ویژگی‌ها و آپشن‌های رفاهی و مخصوصا ایمنی به کار رفته در خودروهای جدید، به شکل قابل توجه در گروه سیستم‌های کمک راننده قرار می‌گیرند.

سنسور باران که در ایران با نام برف پاک‌کن اتوماتیک نیز شناخته می‌شود، یکی از این سیستم‌ها است. هدف این سیستم و سایر سیستم‌های کمک راننده همان‌طور که از اسمش مشخص است، برداشتن بار مضاعف از دوش راننده و کمک به افزایش تمرکز راننده بر نفس رانندگی و کاهش میزان خطرات جاده‌ای است.

سنسور باران چیست؟

سنسور باران یا Rain Sensor سیستمی با قابلیت تشخیص میزان رطوبت موجود بر روی شیشه جلو خودرو است. سنسور باران در صورت فعال بودن، می‌تواند با تشخیص میزان رطوبت موجود بر سطح شیشه جلو خودرو، پاره‌ای از اتفاقات را رقم بزند. به کار انداختن برف پاک‌کن‌ها تحت سرعت و زمان تاخیر مشخص ساده‌ترین و واضح‌ترین کاری است که این سنسور جرقه‌اش را می‌زند. اما در بسیاری از خودروهای مدرن، در صورت تشخیص بارش سنگین باران، این سیستم حتی ممکن است در همکاری با سیستم بالابر اتوماتیک شیشه‌ها یا همان پاور ویندو (Power Window)، اقدام به بستن شیشه‌های خودرو و حتی سانروف کند تا از ورود رطوبت به فضای داخل اتاق خودرو جلوگیری کند.

سنسور باران کجا قرار دارد؟

سنسور باران با توجه به حرکت کلی خودرو به سمت جلو و میزان برخورد بیشتر با قطرات باران از بخش جلو خودرو، در زیر شیشه جلو خودرو و جایی به دور از دیدرس راننده (معمولا پشت پایه آینه میانی) و در کنار سایر سیستم‌های کمک راننده نظیر دوربین ثبت وقایع، سنسور نور (سیستم روشنایی اتوماتیک) و سیستم نظارت بر حرکت میان خطوط قرار می‌گیرد تا مزاحم دید راننده و سرنشینان نباشد.

محل قرارگیری این سنسور بر روی شیشه جلو معمولا به نوعی است که اطراف آن با سایه مشبک سیاه‌رنگ بر روی شیشه مشخص شده است. این مهم موجب بروز این سوال می‌شود که آیا شیشه خودروهای دارای سنسور باران از جنس مخصوصی ساخته شده است؟ پاسخ منفی است. به منظور عملکرد صحیح سنسور باران، هیچ نیازی به استفاده از شیشه‌های جنس خاص نیست. آن حاله مشبک مشکی رنگی که در محل نصب سنسور باران بر روی شیشه قرار دارد نیز به منظور ایجاد سایه بر محل چسبیدن مجموعه سنسور ایجاد شده است تا تابش مستقیم اشعه UV (فرا بنفش) خورشید در گذر زمان، موجب گرم شدن بیش از حد و وارفتن چسب نشود. درست همانند همان کاری که سایه این حاله مشبک مشکی رنگ در نوار دور شیشه برای محافظت از چسب اطراف شیشه انجام می‌دهد.

سنسور باران چگونه کار می‌کند؟

سنسور باران یک پنل متشکل از فرستنده‌های نوری نوع LED امواج IR (فرو سرخ) و مجموعه‌ای از گیرنده‌های حساس به همین طول موج است. با این پیچیدگی جزئی که این فرستنده‌ها و گیرنده‌ها، در زاویه‌ای ۴۵ درجه به نسبت یکدیگر نصب شده‌اند. لازم به تاکید است که نور ضعیف طول موج IR با چشم انسان به سادگی قابل تشخیص نیست چرا که چشم انسان توانایی دیدن بیشتر امواج IR را ندارد.

در حالت عادی و زمانی که شیشه خودرو فاقد رطوبت است، نور ارسالی از سوی فرستنده‌های LED با شکست ۴۵ درجه تقریبا به صورت تمام و کمال وارد گیرنده‌ها می‌شود. اما زمانی که رطوبت (بلورهای کوچک آب یا قطرات بزرگ باران) بر روی شیشه جلو خودرو قرار دارد، نورهای ارسالی با برخورد با این قطرات و ذرات بلور، با زاویه شکستی غیر از ۴۵ درجه از آن خارج می‌شوند. این شکست نور غیر استاندارد (غیر از ۴۵ درجه) باعث می‌شود که نور ارسالی از سوی گیرنده با همان قدرت ابتدایی دریافت نشود.

مجموعه سنسور با نمونه‌گیری از میزان نوری که قرار بود از سوی گیرنده دریافت شود، اما به دلیل وجود رطوبت و شکست غیر استاندارد دریافت نشد، متوجه می‌شود که میزان رطوبت روی شیشه خودرو چقدر است. به عبارت ساده‌تر، هرچه شکست نور بیشتر و عدم دریافت نور از سوی گیرنده ضعیف‌تر و کمتر باشد، نشان دهنده آن است که رطوبت موجود بر روی آن بخش از پنل سنسورها (به عنوان یک جامعه آماری ازسطح کل شیشه خودرو) بسیار زیاد است. در نتیجه بر اساس این نتیجه‌گیری، بخش اتوماتیک برف پاک‌کن‌ها (درصورت فعال بودن سیستم) روشن شده و با سرعت مناسب و تعیین شده از سوی راننده، اقدام به پاک‌سازی شیشه جلو می‌کند.

آیا نور IR خطرناک است؟

خیر به هیچ عنوان این مکانیزم نوری فرستنده و گیرنده دقیقا همان نوری است که در ریموت کنترل تلوزیون‌های خانگی و گیرنده آن بر روی دستگاه تلویزیون استفاده می‌شود. در صورت جالب بودن موضوع، می‌توانید ریموت کنترل تلوزیون (یا ریموت کنترل بیسیم هر دستگاهی که از نو IR استفاده می‌کند) را بردارید و در جایی کاملا تاریک، به هنگام فشردن کلید‌های آن، از نزدیک به نور تولید شده LED طول موج IR آن نگاه کنید. اگر خوش شانس باشید و باتری آن ریموت کنترل قوی باشد، می‌توانید سوسوی ضعیفی از نور قرمز رنگی که از آن تولید می‌شود را ببینید. این نور ضعیفی که دیده می‌شود تنها بخش مرئی طول موج IR است که با چشم انسان به سختی قابل دیدن است. در حقیقت چشم انسان توانایی دیدن نور IR که از سطح اجسام گرم ساطع می‌شود را ندارد و تنها بخش کوچکی از طیف مرئی IR را می‌تواند ببیند که از قضا در سیستم ریموت کنترل از راه دور دستگاه‌های IR (و نه رادیویی) و سیستم سنسور باران وجود دارد.

برای بهتر دیدن نور مرئی IR، می‌توان از دوربین تلفن‌های همراه هوشمند کمک گرفت. دوربین گوشی‌های هوشمند امروزی اگرچه به منظور بهبود تصویربرداری در برابر امواج IR به شدت ایزوله شده هستند اما باز هم می‌توانند از چشم انسان بهتر عمل کنند. در نتیجه کافی است که نور ریموت کنترل را در فضایی تاریک در جلو دوربین تلفن همراه خود بگیرید یا شب هنگام و در فضایی تاریک، دوربین خود را به سمت پنل سنسورهای سنسور باران گرفته تا بتوانید نور ضعیفی IR که در نمایشگر تلفن همراه به رنگ بنفش دیده می‌شود را رویت کنید.

دوربین‌های حرارتی (Thermal Imaging Camera) درست بر خلاف دوربین‌های تصویربرداری و عکاسی، دقیقا به منظور دریافت و ثبت امواج IR طراحی شده‌اند. به عبارت دیگر، حساسیت سنسور این دوربین‌ها به امواج IR به اندازه‌ای زیاد است که حتی می‌توانند گرمای ساطع شده از سط اجسام که به صورت امواج نامرئی IR منتشر می‌شوند را ببینند و ثبت کنند.

تعمیر خرابی سنسور باران خودرو

همانند هر سیستم دیگری، سنسور باران نیز یک قطعه الکترونیکی است که می‌تواند با خطا یا ایراد مواجه شود. به عنوان مثال، ممکن است در صورت بروز بارندگی سبک، تعجب کنید که چرا شیشه جلو اندکی خیس شده است اما برف پاک‌کن‌ها عمل نمی‌کنند؟

دلیل آن است که پنل سنسور باران یک قسمت بسیار کوچک (کوچک‌تر از کف یک دست) را به عنوان جامعه آماری از کل شیشه جلو برای نمونه برداری در اختیار دارد. این بخش شاید تا ۵۰ برابر کوچک‌تر از ابعاد کل شیشه جلو باشد. در نتیجه تا زمانی که قطرات باران در این بخش فرود نیایند و کارکرد سنسور را مختل نکنند، برف پاک‌کن وارد مدار نمی‌شود. البته در این میان، میزان حساسیت قابل تنظیم این سیستم از سوی راننده نیز مطرح است. اگر احساس می‌کنید که نیاز به عملکرد سریع‌تر و زودهنگام‌تر برف پاک‌کن‌ها دارید، میزان حساسیت سیستم را افزایش دهید.

ایراد دیگری که ممکن است بروز کند، ایجاد ترک یا نقطه شکستگی بر اثر برخورد سنگ ریزه (معروف به راک چیپ/Rock Chip) بر قسمت نمونه برداری پنل سنسور باران بر روی شیشه است. ترک یا شکستگی در محل نمونه برداری سنسور باران یا حتی وجود کثیفی بارز در این محل، می‌تواند سیستم سنسور باران را به اشتباه بی‌اندازد. به این صورت که سنسور تصور می‌کند شکست یا ضعیف شدن امواج IR دریافتی بر اثر بروز بارندگی است. در نتیجه پرف پاک‌کن‌ها دائما عمل می‌کنند. در این صورت باید نسبت به رفع آلودگی یا ترک و شکستگی در محل پنل سنسور باران اقدام کرد.

اهمیت سنسور باران

هدف از به کارگیری سنسور باران، کاهش از میزان بار و مسئولیت بر دوش راننده و افزایش تمرکز او بر نفس رانندگی است. به هنگام بارش‌های ناگهانی، راننده برای مدت زمان بسیار کوتاهی بخشی از تمرکز خود را به روشن کردن برف پاک‌کن و بازیابی دید ایده‌آل خود اختصاص می‌دهد. این مدت زمان هرچقدر کوتاه و مختصر، از ان رو دارای اهمیت است که دینامیک رانندگی مخصوصا توات و مسافت ترمزگیری به هنگام بارندگی دستخوش تغییرات فاحش می‌شود. همچنین دید راننده به دلیل بارش سنگین کمی مختل می‌شود. به همین دلیل است که سیستم سنسور باران معمولا به موازات سیستم روشنایی اتوماتیک (سنسور نور) بر خودروها عرضه می‌شود تا به هنگام بارش سنگین، چراغ‌های خودرو به همراه برف پاک‌کن‌ها روشن شده و هوشیاری رانندگان اطراف نسبت به حضور خودروهای دیگر در جاده را افزایش دهد.

همچنین در تحقیقات انجام شده، وجود برف پاک‌کن اتوماتیک تا درصد زیادی بر حفظ بهینه مایع شیشه‌شور تاثیر داشته است. چراکه در صورت بارندگی و خیس بودن شیشه خودرو، نیازی به استفاده از مایع شیشه‌شور نیست.

سنسور باران افترمارکت

با وجود این مزیت‌ها شاید جالب باشد بدانید که بسیاری از شرکتهای تولید کننده تکنولوژی‌های صنعت خودرو، ازجمله شرکت هِلا (Hella)، والئو (Valeo) و اسرام (OSRAM)، اقدام به تولید جداگانه سنسورهای نور و باران می‌کند که در صورت نصب و سیم‌کشی صحیح، می‌تواند یک خودرو فاقد این ویژگی را همانند خودروهای روز به خودروهای دارای سنسور نورو باران بدل کند.

برخی از این سنسورها در بازار افترمارکت ایران نیز موجود است و می‌تواند بر طیف قابل توجهی از خودروها، حتی خودروهای قدیمی نیز نصب شود.

نویسنده: شهاب انیسی