Cảm biến túi khí xe ô tô: Các loại? Nguyên lý và cấu tạo từng loại

Cảm biến túi khí là gì?

Cảm biến túi khí là bộ phận được đặt bên trong bộ thổi khí bao gồm một vật nặng(viên bi) để phát hiện lực giảm tốc, một kim hoả để kích ngòi nổ…  Mặc dù kết cấu thay đổi tuỳ theo kiểu xe nhưng toàn bộ cụm cảm biến được bao kín an toàn. Ngoài ra, một thiết bị an toàn cũng được lắp đặt để ngăn không cho hệ thống túi khí kích  nổ khi tháo mặt vành tay lái.

Kim hỏa được cài vào trục kim hoả hay vật nặng qua đĩa cam, do đó ngăn không cho kim hỏa phóng ra. Khi lực giảm tốc do xe bị đâm từ phía trước lớn hơn một giá trị xác định, chuyển động của vật nặng thắng lực lò xo chốt tỳ hay lò xo xoắn. Kết quả là kim hỏa được nhả ra khỏi trục kim hỏa hay đĩa cam. Kim hoả sau đó phóng ra bằng lực lò xo kim hỏa hay lò xo xoắn để kích nổ ngòi nổ.

Bộ cảm biến túi khí trung tâm

Bộ cảm biến túi khí trung tâm được lắp trên sàn xe. Nó bao gồm cảm biến túi khí trung tâm, cảm biến dự phòng mạch chẩn đoán …

Nó nhận các tín hiệu từ các cảm biến túi khí, đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không và  chẩn  đoán hư hỏng trong hệ thống

Cảm biến được gọi là “cảm biến túi khí trung tâm” khi trong xe có lắp cảm biến túi khí trước và được gọi là “Cảm biến túi khí” khi không có cảm biến túi khí trước.

*1    : Cho túi khí hành khách trước

*2    :  Cho cảm biến túi khí trung tâm loại cơ khí

*3    : Cho bộ căng đai khẩn cấp loại điện tử

*4    : Cho một số kiểu xe

-    Cảm biến dự phòng, ngòi nổ và cảm biến túi khí trung tâm được mắc nối tiếp .

-    Cảm biến túi khí trước và cảm biến túi khí trung tâm được mắc song song (Chỉ một số xe có)

-    Các ngòi nổ được mắc song song.

Có hai loại cảm biến túi khí trung tâm: loại bán dẫn dùng thước thẳng và loại cơ khí.

Cảm biến túi khí trung tâm loại bán dẫn

-    Trong loại bán dẫn, cảm biến này phát hiện mức độ giảm tốc. Một mạch điều khiển kích nổ và dẫn động đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không và kích hoạt túi khí dựa trên tín hiệu của cảm biến túi khí trung tâm

Cảm biến loại bán dẫn bao gồm một thước thẳng và một mạch tích hợp. Cảm biến này đo và chuyển đổi lực giảm tốc thành tín hiệu điện. Điện áp tín hiệu phát ra thay đổi tuyến tính theo mức độ giảm tốc. Tín hiệu này sau đó được gửi đến mạch điều khiển kích nổ và được dùng để đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không.

Cảm biến túi khí trung tâm loại cơ khí

Đối với loại cơ khí, cảm biến này kích hoạt túi khí bằng cách phát hiện mức độ giảm tốc.
Các tiếp điểm của cảm biến tiếp xúc và kích hoạt túi khí khi cảm biến chịu một lực giảm tốc lớn hơn mức xác định do bị đâm từ phía trước.

Cảm biến túi khí dự phòng

Có một số loại cảm biến dự phòng, như loại cơ khí có các tiếp điểm đóng bằng vật nặng, loại công tắc thủy ngân… loại cảm biến này được chế tạo sao cho túi khí không bị kích hoạt nhầm khi không cần thiết. Cảm biến này bị kích hoạt bởi lực giảm tốc nhỏ hơn một chút so với lực kích hoạt túi khí.

Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ: (Cho cảm biến túi khí trung tâm loại bán dẫn).
Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ tính toán tín hiệu từ cảm biến túi khí trung tâm. Nếu giá trị tính toán được lớn hơn một giá trị nhất định, nó kích hoạt ngòi nổ và làm nổ túi khí.

Nguồn dự phòng:

Nguồn dự phòng bao gồm một tụ điện dự phòng và một bộ chuyển đổi DC – DC. Trong trường hợp hệ thống nguồn bị hỏng do tai nạn, tụ dự phòng sẽ phóng điện và cấp nguồn cho hệ thống. Bộ chuyển đổi DC – DC là một bộ truyền tăng cường dòng khi điện áp ắc qui thấp hơn mức nhất định.

Mạch chẩn đoán:

Mạch này liên tục chẩn đoán hệ thống để tìm ra hư hỏng. Khi phát hiện thấy hư hỏng, nó bật sáng đèn báo túi khí để báo cho lái xe.

Mạch nhớ: Khi mạch chẩn đoán phát hiện tháy có hư hỏng, nó đánh mã và lưu vào mạch nhớ này. Sau đó có thể đọc được các mã này để xác định vị trí của hư hỏng nhằm khắc phục sự cố nhanh hơn. Tùy theo kiểu xe, mạch nhớ này hoạt là loại bị xóa khi mất nguồn điện hoặc là loại vẫn lưu lại được thậm chí khi ngắt nguồn điện.

Cảm biến túi khí trước (Chỉ một số kiểu xe)

Cảm biến túi khí trước được lắp bên trong của hai sườn trước (tùy theo loại xe). Bộ cảm biến này là loại cơ khí. Khi cảm biến phát hiện lực giảm tốc vượt quá giới hạn nhất định cho xe bị đâm từ phía trước, các tiếp điểm trong cảm biến chạm vào nhau, gửi một tín hiệu đến bộ cảm biến túi khí trung tâm. Cảm biến này không thể tháo rời ra.

Hệ thống túi khí SRS không có cảm biến túi khí trước được sử dụng phổ biến trong các kiểu xe hiện nay.

Chú ý: Cảm biến túi khí trước không thể dùng lại được khi túi khí đã bị nổ. Đó là bởi vì có một dòng điện lớn chạy qua tiếp điểm khi túi khí nổ, làm ăn mòn bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm, kết qủa là có thể tạo ra điện trở rất lớn.

Cấu tạo cảm biến túi khí trước

Bộ cảm biến bao gồm vỏ, rôto lệch tâm, khối lượng lệch tâm, tiếp điểm cố định và tiếp điểm quay. Một điện trở được lắp bên ngoài của bộ cảm biến. Nó được dùng để chẩn đoán hở mạch hay ngắn mạch trong mạch cảm biến túi khí trước. 

Hoạt động cảm biến túi khí trước

Thông thường, rô to lệch tâm ở trạng thái như hình vẽ dưới (ở trạng thái bình thường) do lưc của lò xo lá. Do vậy tiếp điểm cố định và tiếp điểm quay không tiếp xúc nhau. Khi có tai nạn, và nếu mức độ giảm tốc tác dụng lên khối lượng lệch tâm vượt quá một giá trị xác định, khối lượng lệch tâm, rô to lệch tâm và tiếp điểm quay sẽ quay sang bên trái, tạo nên trạng thái như trong hình dưới (trạng thái kích hoạt). Nó làm cho tiếp điểm quay tiếp xúc với tiếp điểm cố định và cảm biến túi khí được bật.