Фронтальний датчик удару системи SRS

Подушки безпеки серійно з'явилися на автомобілях ще в минулому столітті, не побоюся сказати, що навіть в минулому тисячолітті. Піонерами стандартизації випуску автомобілів з подушками безпеки стали, як водиться, американці, а зовсім ніякі не шведи, як ми звикли думати. Першим автомобілем з серійно встановленої подушкою безпеки став Oldsmobile Tornado, шикарний пріспортівленний автомобіль з кузовом типу купе, з потужним, багатолітровим двигуном і посередньою, як у всіх «американців» керованістю. Я не буду, як роблять інші автори, переказувати зміст статті у Вікіпедії, про подушках безпеки на транспорті, а пройдуся по ключовим аспектам системи і загострю увагу на датчиках для подушок безпеки.

Подушка безпеки, встановлена, я сподіваюся, у вашому автомобілі, є не що інше, як один з компонентів системи пасивної безпеки. В англомовних країнах подібні системи звуться Supplemental Restraint System (SRS). До пасивних систем безпеки відносяться, в тому числі, ремені безпеки, а заодно і різні технічні хитрощі, типу травмобезопасной рульової колонки, ребер жорсткості в дверях і їм подібних. І хоча подушка безпеки не суто пасивний елемент, її призначення полягає в запобіганні травм людини в разі ДТП, в той час як активні системи безпеки, наприклад, ABS, намагаються не допустити ДТП.

Подушка безпеки надувається під дією потужного струменя газу, що генерується, зазвичай, піропатроном, і забезпечує плавне уповільнення тіла людини. Спрацьовування подушки безпеки ініціюється спеціальним датчиком, який встановлюється десь під капотом або в салоні автомобіля. Датчик реагує на надмірне уповільнення транспортні засоби та посилає відповідний сигнал в електронний блок SRS. Потім, якщо вважатиме за потрібне, електронний блок SRS запускає хімічну реакцію і подушка безпеки «вистрілює» в людини в ім'я порятунку його здоров'я і життя.

Датчик SRS (вид зверху)

Навіть їжаку зрозуміло, що датчик повинен, просто зобов'язаний, спрацювати тільки і виключно під час ДТП. Помилкові спрацьовування або НЕ спрацьовування під час ДТП неприпустимі. Відповідно до патентного бюро США, конструкція подушки безпеки була запатентована якимось Алленом Бріден і його товаришем. Бажаючі можуть покопатися і знайти шуканий патент самостійно. Однак, датчик, що викликає спрацьовування подушки, в патенті не описується. Більш того, пошук по патентній базі видає відомості про реєстрацію патенту на механічний датчик спрацьовування тільки в 90-х роках. Проте, порившись по надрах глобальної мережі, можна знайти інформацію про датчиках тієї епохи.

Отже, перший датчики зіткнення були суто механічним. Мені вдалося роздобути уривчасті відомості відразу про два типи конструкції механічних датчиків. У першому типі застосовувався кульку і жорстка пружина. При аномальному уповільненні кулька стискав пружину і закорочував контакти «підривника». У другому типі той же кулька утримувався потужним магнітом. Зрозуміло, кулька використовувався сталевий і проводить струм. Виняткова простота.

Усередині датчика фронтального удару розташовується плата

Потім естафету безпеки від американців підхопили німці. Mercedes почав екіпірувати свій флагманський S-Klasse подушками безпеки. Причому, на відміну від американців, які розглядали подушки як заміну ременів безпеки, німці пропонували подушки тільки як допоміжний ременів засіб безпеки. І з властивою саксам скрупульозністю вони почали розробляти свої датчики.

За справу взялася широко відома німецька фірма з назвою на букву B. В роботу включилися німецькі інженери, що спроектували диво датчики, зустріти які можна нині на безлічі сучасних і не дуже автомобілів. Все було б добре, якби через якийсь час, датчики оной фірми не виходили б з ладу. А їх заміна, вірніше придбання нового датчика, не варто було б непристойну суму грошей в будь-якій валюті.

Німецька надійність і грамотний підхід до інженерної справи відомі з давніх-давен, але ось в датчиках SRS стався якийсь невеликий збій. Датчик монолітний, з найміцнішими вушками і супернадійним роз'ємом. Зламати таке неможливо, впусти такої датчик з висоти 16 поверхового будинку і йому хоч би хни. Але тим не менше, датчики беруть і ламаються. Вони не видають в електронний блок SRS необхідну інформацію, не проходять тестування. В результаті - система безпеки відключається. Електронний блок, звичайно, чинить правильно, але користувачеві авто від цього не легше. На панелі горить загрозлива піктограммка, а якщо щось трапиться, так ніякої додаткової пасивного захисту.

Ось мені і стало цікаво, що ж такого в цьому монолітному датчику, що він бере і ламається. Довелося взяти вийшов з ладу сенсор і розібрати його. Масивний литий корпус як би натякав мені, що всередині може бути все що завгодно, починаючи від токсичної збірки на основі оксиду селену і закінчуючи хитрою системи лабіринтів і спеціальної рідини. Втім, інженерний бекграунд підказував, що швидше за все там стоїть щось типу тензіометра або аналогічного чутливого елемента.

Плата всередині фронтального датчика удару. Правий і лівий верхні вузли кріплення сильно пошкоджені корозією.

Дістатися до нутрощі сенсора виявилося простіше простого. Біла пластикова кришка в верхній частині датчика була приклеєна до корпусу, але не дуже міцно. Вірніше, вона трималася на засувках, а додатково вона була герметизирована по периметру якимось полімером. Всередині виявилася друкована плата з товстого текстоліту, многоногого товста мікросхема і пара SMD елементів. Я розпиляв корпус сенсора, щоб дістатися до зворотного боку плати, не руйнуючи її. Але зі зворотного боку нічого примітного виявити не вдалося.

Але ось що здивувало, так це те, що сама плата кріпиться до вхідних в корпус датчика провідникам, які не пайкою і не роз'ємом. Плата наколюється кутами з мідною фольгою на шипи і таким чином не тільки утримується в корпусі, але і підключається до провідників електронного блоку SRS.

Причина ж несправності датчика виявилася банальною і тривіальною. Виною помилок SRS виступило звичайне окислення контактів усередині датчика. Тих самих, що наколюють на шипи. Невідома рідина просочилася через погано загерметизовані кришку і почала окисляти контакти. Зробивши свою справу, рідина випарувалася, а роботу доробив електричний струм. Опір в поганому контакті зростає, температура підвищується і поступово до окислення додається вигоряння шматка плати. У моєму випадку корозія і окислення пошкодили лише ділянку плати, але якщо пошукати в мережі, то можна знайти розкриті датчики, де більше половини плати пошкоджені корозією і підвищеною температурою.

Зворотний бік плати. Видно пропив від ножівки, лівий окислений контакт і правий окислений і згорілий контакт. Плата не кріпилася пайкою до подводящим провідникам, а натикалася на тонкі шпинькі, протикали мідну фольгу.

Здавалося б, виправити проблему можна просто: зачистити окислені і обгоріле, напаяти нові доріжки, та припаяй плату до контактів. А потім, як слід, замотав кришку гарною ізолентою або армованим скотчем. І немає проблем. Але так, особисто я, робити не рекомендую. Ми не знаємо алгоритму роботи мікросхеми на платі, так і самого датчика цілком. По маркуванню в мережі знайти нічого не вийде, та й компанія на букву B, ніякої інформації на свій веб-сайт не викладає. А раптом, весь механізм роботи полягає якраз в шипах і тонкої мідній фользі? А ми все доріжки конкретно прояпаялі. Так що або додатково герметизувати кришечку поки датчик ще новенький, або бігти в магазин за новим. На жаль, отримати подушкою прямо по фейсу за 30 мс через полагодження датчика - задоволення не з приємних.

До речі, російські «Жигулі» отримали перші серійні подушки безпеки, що встановлюються на конвеєрі, тільки починаючи з Lada Priora, оскільки тільки цей автомобіль проектувався відразу для можливості установки подушок безпеки.