Применение
С 2004 года в США действует норма NHTSA FMVSS-208 (National Highway Traffic Safety Administration; Federal Motor Vehicle Safety Standards and Regulations 208). Эта норма была введена для того, чтобы предотвратить или снизить риск получения детьми травм от срабатывания подушек безопасности в случае, если они сидят на переднем пассажирском сидении. Определение наличия пассажира на переднем сидении путем измерения его веса позволяет целенаправленно отключать подушку безопасности, если на переднем сидении сидит ребенок.
Датчик фирмы Bosch iBolt™ был разработан для того, чтобы надежно и просто выполнять данную классификацию веса пассажира. В раму переднего сиденья интегрированы четыре датчика iBolts™ (в каждом углу сиденья по одному датчику, рис. 1). Прибор управления, также встроенный в сиденье, принимает показания четырех аналоговых электрических сигналов взвешивания и передает результат определения на прибор управления подушкой безопасности.
| Рисунок № 1 Интеграция четырех датчиков iBolt™ в раму переднего сиденья | |
 |
|
Структура и принцип действия
Принцип действия датчика iBolt™ основывается на измерении отклонения траверсы за счет силы веса пассажира на переднем сиденье. Высота отклонения считывается путем измерения силы магнитного поля в специальном датчике Холла / положении магнита (рис. 2а).
Датчик iBolt™ сконструирован таким образом, что отклонение траверсы вызывают в основном z-компоненты веса пассажира переднего сиденья. Система координат автомобиля определяет х-ось по направлению движения, оси z и у вертикально и горизонтально относительно ее. Расположение магнита и интегральной микросхемы Холла в датчике выбрано таким образом, чтобы статичное магнитное поле, проходящее через интегральную микросхему Холла, создавало линейный электрический сигнал для отклонения траверсы. Особый дизайн датчика iBolt™ препятствует горизонтальному отклонению интегральной микросхемы Холла относительно магнита, чтобы сдерживать воздействие поперечных сил и моментов. Кроме того, максимальное напряжение в траверсе ограничивается за счет механического ограничителя перегрузки (рис. 2Ь). Он защищает датчик iBolt™ в первую очередь от перегрузок в случае аварии.
Настройка
В линейном датчике Холла, работающем по принципу «Spinning Current», можно настраивать чувствительность, смещение и температурные изменения чувствительности. Данные настройки сохраняются в EEPROM, встроенном в подложке датчика Холла.
| Рисунок № 2 Принцип измерения датчика iBolt™ Bosch | |
 |
|
Линейность выходного сигнала
Линейный выходной сигнал получают благодаря одной конструкционной особенности. Сила, которую создает вес пассажира на переднем сидении, передается с верхней структуры сиденья через гильзу на траверсу (рис. 2а). С траверсы сила поступает в нижнюю структуру сиденья. Траверса сконструирована в виде двойной траверсы, поскольку имеет S-образную линию деформации. При этом обе вертикальные точки сопряжения двойной траверсы остаются вертикальными по всему диапазону отклонения. Это гарантирует линейное и параллельное движение интегральной микросхемы Холла относительно магнита, благодаря чему создается линейный выходной сигнал (рис. 3).
Симметричный диапазон измерений
Тестирование системы автомобильных сидений показало, что на датчики могут воздействовать как положительные, так и отрицательные силы. Этому есть несколько причин: во-первых, отрицательные силы могут воздействовать на один из датчиков, они могут быть вызваны предварительным натяжением (смещением), являющимся результатом допусков на конструкцию сиденья и монтаж сиденья в автомобиле. Во-вторых, отрицательные силы воздействуют на отдельные датчики в зависимости от распределения силы в связи с положением сидящего, что также связано с положением спинки сиденья. Поэтому диапазон измерений датчика iBolt™ рассчитан таким образом, чтобы силы могли определяться как в положительном, так и в отрицательном положении z. Это позволяет однозначно определить вес пассажира на переднем сиденье.
| Рисунок № 3 Стандартный выходной сигнал датчика | |
 |
Выходной сигнал в качестве функции приложенной силы |
Благодаря симметричному диапазону измерений датчик iBolt™ определяет силу нажима (давления) и растягивающее усилие с одинаковой чувствительностью и одинаковыми допусками. Таким образом, мы можем использовать одни и те же датчики в обоих вертикальных направлениях установки для всех мест сопряжений верхней и нижней структуры сиденья.