خودرو صنعت صنعت ها

از آنجا که وبلاگ ما در ارتباط با صنعت خودروست مناسب است که چند مثال از کاربردهای مکاترونیک در این صنعت آورده شود. در واقع بسیاری از جلوه های مکاترونیک را می توان در صنعت خودرو مشاهده کرد؛ مثلاَ موتورهای انژکتوری که کنترلر آن بخشی بنام ECU است؛ یا TCU بعنوان کنترلر یک سیستم CVT یا «سیستم انتقال قدرت متغیر پیوسته»؛ همینطور در سیستمهای ABS و GPS.

نمونه دیگر سیستم «تعلیق قابل تنظیم» است*. این سیستم که نخستین بار در سال 1933 روی خودروی کادیلاک مورد استفاده قرار گرفت، Ride Regulator نام داشت. راننده می توانست پنج وضعیت بین نرم و سخت را با کمک یک کلید روی پانل کلیدها انتخاب کند. البته این سیستم موفقیتی به همراه نداشت. اما پس از آن سیستم «تعلیق دایماً متغیر MR » استفاده شد که بر اساس تکنولوژی Electro-Rheology (علم تغییر جریان و شکل ماده به کمک الکتریسیته ) عمل می کرد. منظور از MR مایع هوشمند مغناطیسی است که درون کمک فنرهای خودرو پر می شود. چسبندگی و غلظت این مایع در مجاورت میدان مغناطیسی به نحو چشمگیری تغییر می کند. در نتیجه، خودرویی که از این مایع استفاده می کند، می تواند در ظرف یک میلیونیم ثانیه نسبت به تغییر شرایط یا نحوه رانندگی راننده واکنش نشان دهد. تصمیم در مورد واکنش مناسب به عهده الگوریتمی است که در مغز یک ریزپردازنده ویژه برنامه ریزی شده است. این الگوریتم به علایم ارسال شده از فرمان و ترمز خودرو توجه می کند و سرعت و شرایط جاده را با کمک حسگرهایی که در چرخ ها تعبیه شده است، مورد ارزیابی قرار می دهد. داده های به دست آمده وضعیت هر یک از کمک فنرها را تعیین می کند. به عبارت دیگر سفتی واقعی هر کمک فنر با جریان های ارسال شده به الکترومغناطیس آنها کنترل می شود.

نمونه دیگر تکنولوژی «جا به جایی بر اساس نیاز» یا Cylinder Cut off است* و یا به عبارت دیگر استفاده از آن تعداد از سیلندرهای موتور که واقعاً برای حرکت خودرو در شرایط مختلف ضروری است. نخستین حرکت در این مورد توسط شرکت جنرال موتورز در اواسط دهه 1980 انجام شد. این بار هم خودروی کادیلاک این شرکت، موش آزمایشگاهی شد. بدین معنی که موتورهای به اصطلاح V-8-6-4 روی آنها نصب شد. از لحاظ تئوری، هنگام گاز دادن هر 8 سیلندر موتور کار می کردند، ولی وقتی سرعت خودرو به حد مطلوب و مطمئنه می رسید، موتور با 6 یا 4 سیلندر حرکت می کرد. در نتیجه، در مصرف سوخت صرفه جویی می شد. ولی در عمل، این نوع خودرو برای مدت بسیار کوتاهی روی خط تولید رفت و سپس به دست فراموشی سپرده شد. اما بعدها دوباره این تکنولوژی زنده شد و شرکت مرسدس بنز آن را در خودروهای کلاس S و SL خود استفاده کرد. در این خودروها از یک میکروکنترلر صنعتی استفاده می شود که قادر است هزاران پالس موتور را در ثانیه ثبت و سپس بقدری سریع و دقیق سیلندرهای موتور را از مدار خارج کند که راننده اصلاً متوجه نشود که در یک لحظه بخصوص، چند سیلندر در حال کار است. اینکه کدام سیلندرها باید کار کنند، به عواملی چند بستگی دارد، از جمله دور موتور در دقیقه، سرعت و وزن خودرو و حرکت در سراشیبی یا سر بالایی.

بهرحال فناوری مکاترونیک همچنان به پیشرفت سریع خود ادامه می دهد تا به اهداف خود شامل دقت، سرعت، دوام، کوچک سازی، انعطاف پذِری، ایمنی، مصرف بهینه انرژی، هوشمندی و هزینه مناسب جامعه عمل بپوشاند.

* نشریه اتاق بازرگانی و صنایع و معادن، شماره 10، صفحه 37

«خیلی علاقه داشتم که در رشته کامپیوتر تحصیلات دانشگاهی ام را ادامه دهم، اما در رشته مکانیک و دومین گرایشی که به آن علاقه داشتم پذیرفته شدم. در سال اول با عشق و ذوق و شوقی که به رشته کامپیوتر داشتم تلاش کردم که یک زبان برنامه نویسی را بصورت کامل دنبال کرده و یاد بگیرم. چندی بعد که به سازوکارهای مکانیکی آشنایی پیدا کردم متوجه شدم که در صنعت روز دنیا، در کنار ماشینهای مکانیکی، ادوات الکترونیکی جایگاه خاصی دارند؛ اما من بعنوان یک دانشجوی مکانیک که علاقمند به الکترونیک و کامپیوتر نیز هست، چگونه می توانم تنها با 6 واحد درسی مربوط به الکترونیک که در دانشگاه خواندیم ارتباط مناسبی بین این علوم ایجاد نمایم؟»

مطلب بالا را یکی از همکارانم هنگامی که به اتفاق هم نهار می خوردیم، برایم می گفت. البته مطمئنم که این کلام، حرف دل بسیاری از دانشجویان مکانیک است. و باز هم مطمئنم که مشابه همین گفته ها را دانشجویان الکترونیک و کامپیوتر در مورد رشته مکانیک دارند. مدت بسیار زیادی است که این موضوع، ذهن مرا بخود مشغول کرده است و بوضوح آن را در صنعت کشور، بخصوص صنعت خودرو می بینم؛ خلاء بزرگی که تا بزرگتر نشده باید هر چه سریعتر آن را پر کرد و آن مشکل اینست که مهندسان مکانیک کشور چندان الکترونیک نمی دانند و مهندسان الکترونیک چندان مکانیک. البته آنها خیلی تقصیر ندارند چرا که آموخته های دانشگاهی شان چنین حکم می کند؛ مگر تعداد اندکی که بنابر علایق شخصی و خارج از مباحث دانشگاهی رشته دوم را دنبال کرده اند.

اشکال اینجاست رشته مکاترونیک که تلفیق این دو شاخه از علوم مهندسی است در رشته های دانشگاهی ما وجود ندارد و فقط سال 75 بود که این رشته در دانشگاه کاشان دایر گردیده و شروع به پذیرش دانشجو نمود. این در حالی است که رشته مکاترونیک حدود 25 سال است در دانشگاههای معتبر جهان، تدریس می شود.

امروزه با پیشرفت دانش مکاترونیک، اکثر دستگاههای خانگی و صنعتی به نوعی از این تکنولوژی بهره می برند و اغراق نیست اگر بگوییم که سیستمهای مکاترونیک کاملاً جایگزین سیستمهای ساده مکانیکی شده اند و جای تعجب دارد که چرا چنین رشته مهمی در دانشگاههای ما تدریس نمی شود. قصد داشتم که این مقاله را زودتر از اینها در وبلاگ قرار دهم؛ حتی برنامه ریزی کرده بودم که طرح آن همزمان با اعلام نتایج کنکور سراسری باشد تا بلکه مورد توجه دانشجویان عزیز، اساتید دانشگاه و مسئولان تصمیم گیر آموزش عالی قرار گیرد اما نشد. بهرحال در این مقاله با تاریخچه مختصری از مکاترونیک، جایگاه و آینده این علم مهندسی در صنعت روز دنیا آشنا خواهید شد. به این امید که این دانش بزودی زود در ایران توسعه یابد.

بسیار مایلم که خوانندگان عزیز در این بحث مشارکت کرده و با نظرات خود به گرم شدن بحث کمک کنند.