سیستم روشنایی خودرو

با ظهور خودرو در قرن گذشته حمل و نقل انسان وارد عرصه جدیدی شد ، عرصه ای که سرعت بیشتر مسافرت و استفاده بهینه تر از زمان را به همراه داشت البته نتیجه سرعت بیشتر کاهش در دقت و بالا رفتن خطر است که مهندسان از ابتدا به فکر رویارویی با این مشکلات برآمدند. در این راستا خودروسازان تلاش ها و تحقیقات بسیاری را در امر پژوهش داشته اند و نتیجه آن سیستم های ایمنی فعال و غیر فعال مختلفی است که به صورت های مختلف در خودروهای امروزی مورد استفاده قرار می گیرند. رانندگی در شرایط مختلفی انجام می شود برای مثال در شب یا روز یا در شرایط جوی متفاوتی مانند برف یا باران یا هوای صاف و در همه این شرایط احتمال خطر و تصادف وجود دارد ولی براساس تحقیقات انجام شده در شرکت اپل 80 درصد تصادفات مربوط به رانندگی در شب و تاریکی است. حال اگر شرایط جوی و آب و هوایی بد نیز دامن رانندگان را بگیرد مشکل دو چندان می شود. رانندگی در چنین شرایطی حداقل به سیستم روشنایی قابل اطمینانی نیاز دارد تا به کمک راننده احتمال سوانح رانندگی به حداقل برسد.

سیستم روشنایی سازگار AFS
علی رغم آنکه سیستم روشنایی خودرو برای رانندگان مخصوصا رانندگان ایرانی مسئله مهمی محسوب نمی شود ولی شرکت های خودرو سازی پیشتاز از قبیل مرسدس و BMW و هوندا در کنار شرکتی همچون اپل تحقیقات و آزمایشات بسیاری را در زمینه سیستم روشنایی خودرو صرف کرده اند و نتیجه این تحقیقات نمونه ای چون سیستم AFS(Adaptive Front light System) شده است.
سیستم AFS تلاش برای سازگاری سیستم روشنایی خودرو با محیط محسوب می شود که امروزه در تمام خودرو های لوکس و حتی در خودرو های متوسط وارزان از قبیل مزدا 3 نیز بکار برده می شود. ایده اولیه AFS زمانی شکل گرفت که محققان مشاهده کردند تعداد زیادی از تصادفات در شب مربوط به نقاط دید کور راننده در پیچ هاست ، محققان و مهندسان به این فکر افتادند که اگر بتوانند چراغ های خودرو را در پیچ ها به سمت داخل پیچ بچرخانند تا حد بسیار زیادی مسئله نقطه کور راننده در پیچ ها حل می شود. برای پیاده سازی این ایده مهندسان به سراغ علوم برق و الکترونیک رفتند و با استفاده از موتور های خاصی به نام موتور Servo و با کمک سیستم کنترل مرکزی خودرو (ECU) وسنسور زاویه ای توانستند این ایده را پیاده سازی نمایند. طرح نهایی به این صورت پدید آمد که سنسور زاویه ای به فرمان متصل می شود و با چرخش فرمان میزان و جهت چرخش فرمان و به طبع خودرو را به سیستم کنترل مرکزی یا ECU اعلام می نماید. در این هنگام ECU بر اسا س اطلاعات دریافتی ، فرمان متناظر با آن را به موتور Servo برای چرخش در جهت مناسب ارسال می نماید و موتور که کاسه چراغ خودرو به آن متصل است در جهت مورد نظر گردش می نماید.
این ایده در خودرو ها آزمایش شد و نتیجه آن بسیار امید وار کننده بود ولی برای افزایش عملکرد AFS و بالاتر بردن کارایی آن مواردی به این ایده کلی اضافه شد که طی آن سرعت خودرو نیز علاوه بر میزان چرخش فرمان بر میزان چرخش چراغ اثر می گذارد که دلیل آن افزایش دید راننده در سرعت های بالاتر در گذر از پیچ ها می باشد. همچنین هنگام توقف در چهارراه و یا در هنگام تغییر مسیر در چهارراه چراغ های متناظر با جهت تغییر مسیر نیز به میزانی در جهت حرکت می چرخند تا دید راننده را درهنگام تغییر مسیر بالاتر ببرد.
براساس مشاهدات در کشور های مختلف جهان مانند ژاپن و آلمان نتیجه استفاده از نسل اول AFS در خودروها افزایش 300% دید راننده در پیچ ها بود و در نتیجه تصادفات به میزان قابل قبولی کم شدند.
شرکت اپل به عنوان یکی از شرکت های پیشتاز در زمینه توسعه تکنولوژی های روشنایی خودرو در حال توسعه و تکمیل نسل بعدی سیستم AFS می باشد و موارد جالبی را به آن اضافه کرده است. در نسل دوم امکان تنظیم ارتفاع به صورت همزمان با چرخش وجود دارد تا با دریافت اطلاعاتی چون زاویه و چرخش بدنه بر روی سطح جاده بتوان به بهترین صورت جاده را برای راننده روشن نمود. در نسل جدید سعی شده است تا علاوه بر روشنایی لازم در پیچ ها ، روشنایی در شرایط جوی و محل رانندگی نیز مد نظر قرار بگیرد برای مثال از آنجایی که رانندگی در شهر با خارج شهر متفاوت است میزان روشنایی چراغ ها در هر کدام از مکان ها به صورت خاص تنطیم خواهد شد تا بهترین شرایط را برای راننده و رانندگان سایز خودرو ها فراهم آورد.
در نسل بعدی سیستم AFS سعی شده است تا با استفاده از سیستم های ارتباطی ماهواره ای و GPS محل دقیق پیچ ها و زاویه پیچ و ارتفاع جاده در پیچ ها به خودرو اطلاع داده شود تا خودرو به صورت هوشمند و بر اساس جاده ای که در پیش است روشنایی لازم را تامین نماید.

سیستم دید در شب
با تمام تلاش هایی که در جهت بالا بردن کارایی سیستم های روشنایی در سطوح مختلف شده است اما آمار تصادفات در شب همچنان بالا است. سیستم های چون لامپ های روشنایی Bi-Xenon و سیستم AFS تا حد زیادی روشنایی جاده را برای راننده تامین می نمایند اما مشکلاتی چون تابش نور در دید راننده مقابل را نیز به همراه دارند ، همچنین بر اساس گزارشات پزشکی با بالا رفتن سن و گذشتن از مرز 45 سال بینایی انسان دچار افت می شود که خود این امر باعث عدم دید در تاریکی می شود. مهندسان برای غلبه بر این مشکل در خودرو ها به فکر استفاده از سیستم دید در شب افتاده اند.
سیستم دید در شب مدت ها است که در زمینه های نظامی و برای عملیات در شب مورد استفاده قرار می گیرد و اخیرا شرکت های پیشتاز در امر ساخت خودرو چون BMW و مرسدس بنز به ارائه این محصول به عنوان آپشن در خودرو های لوکس خود روی آوردند.
سیستم های دید در شب بر مبنی امواج فرو سرخ کار می کنند امواج فرو سرخ به طیفی از مجموعه نور گفته می شود که طول موج آن بیشتر از طول موج نور قرمز رنگ است که قابل دیدن برای ما می باشند. البته خود امواج فروسرخ دارای تقسیماتی است که این تقسیمات نیز براساس تفاوت در طول موج بنا نهاده شده است. امواج فرو سرخ به 3 دسته فروسرخ نزدیک Near – Infrared) یا NIR) و فروسرخ میانه Mid-Infrared) یا MIR) و فروسرخ دور (Far-Infrared یا FIR) تقسیم می شوند. مشخصات هر یک از این امواج فرو سرخ منحصر به فرد می باشد که این مشخصات باعث کاربرد خاص آنان می شود ، از جمله این مشخصات برای FIR این است که نمایش گر حرارت است یعنی هر شئی که حرارت یا گرمایی را تولید کند ازسطح خود FIR پخش می نماید. از سویی دیگر با استفاده از NIR وبا کمک از تکنولوژی میتوان تصویری از محیط بازتابنده این موج درست کرد که محیط را با وضوح بالا نمایش می دهد. هر 2 این تکنولوژی ها در حیطه نظامی پرکاربردند و هر یک نکات مثبت و منفی خود را دارد برای نمونه از نکات مثبت استفاده از FIR که به Thermal Imaging هم معروف است برد قابل قبول و بالای آن است به طوری که با استفاده از این سیستم می توان اشیا ساطع کننده گرما را تا برد 300 متر تشخیص داد ولی نکته منفی آن است که این نوع امواج فرو سرخ فقط موجودات رنده واشیا ساطع کننده گرما را تشخیص می دهند.
از طرفی با مذاجعه به سیستم های NIR می بینیم که این سیستم دارای فدرت تشخیص بالا است زیرا محیط اطراف را به صورت کامل نمایش می دهد ولی به علت استفاده از امواج NIR برد آن نسبت به FIR کم می باشد به طوری که برد مفید آن معمولا 150 متر است.
شرکت BMW از سیستم FIR یا Thermal Imaging برای پیاده سازی دید در شب استفاده می نماید این در حالی است که مرسدس از NIR سود می جوید.
از آنجا که سیستم های دید در شب کامل نمی باشند و هر یک دارای نکات منفی و مثبت مربوط به خود است نمی توان به تنهایی برروی این سیستم ها برای رانندگی در تاریکی استفاده کرد ولی با قرار دادن سیستم هایی چون AFS و لامپ های پرنور چون Bi-Xenon و با اضافه کردن کمی احتیاط به رانندگی در شب می توان میزان تصادفات شبانه را که آماری بین 70 تا 80 درصد تصادفات را به خود اختصاص می دهند به میزان قابل توجهی پایین آورد.