Nguyên lý hoạt động của hệ thống báo động ô tô

Các phần của hệ thống báo động ô tô

Vậy các nhà sản xuất ô tô đã mang đến công nghệ gì để vô hiệu hóa các tay đạo chích thích săn bốn bánh?

Vụ trộm cắp xe hơi lần đầu tiên được ghi chép lại là vào năm 1896, chỉ một thập kỷ sau khi những chiếc xe ô tô chạy bằng khí đốt được giới thiệu. Và kể từ đó đến nay, xe hơi luôn là một mục tiêu ưa thích cho kẻ trộm bởi chúng có giá trị, dễ dàng bán lại. Một vài nghiên cứu chỉ ra rằng cứ 20 giây lại có một chiếc xe bị trộm ở Mỹ.

Trong điểm sáng của thống kê gây sửng sốt này, không có gì đáng ngạc nhiên là hàng triệu người Mỹ đã đầu tư hệ thống báo động đắt tiền. Ngày nay, dường như mọi chiếc xe đều được trang bị những cảm biến điện tử tinh vi, hệ thống còi báo động có thể rú ầm ĩ và kích hoạt từ xa. Nói một cách khác, những chiếc xe đó như pháo đài bảo mật nghiêm ngặt được đặt trên các bánh xe.

Trong phạm vi bài viết này, chúng ta sẽ xem xét hệ thống báo động trên xe hơi hiện đại để tìm hiểu xem chúng hoạt động như thế nào. Thật thú vị khi biết hệ thống này là vô cùng tinh vi phức tạp, nhưng nó thậm chí còn đáng chú ý hơn bởi những tên trộm ô tô vẫn tìm ra cách để vượt qua chúng.

Khái niệm cơ bản

Nếu bạn muốn suy nghĩ về một hệ thống báo động ô tô ở dạng đơn giản nhất, nó chỉ là một hoặc nhiều cảm biến kết nối với còi báo động. Kiểu này sẽ có một công chắc trên cửa của lái xe và nó sẽ chuyển thông tin vì vậy nếu có ai đó mở cửa, chuông báo động sẽ hoạt động. Bạn có thể tự lắp đặt cho mình một hệ thống báo động với công tắc, dây nối và còi báo động.

Hệ thống báo động cánh cửa

Hầu hết những hệ thống báo động trên xe ô tô hiện đại đều phức tạp hơn nhiều. Chúng bao gồm:

Một dãy cảm ứng có thể bao gồm các thiết bị chuyển mạch, cảm biến áp lực và bộ dò chuyển động.

Một còi báo động, thường có thể tạo ra nhiều loại âm thanh để bạn chọn một âm thanh khác biệt nhất cho chiếc xe của mình.

Một máy thu radio cho phép điều khiển không dây từ xa.

Một pin phụ trợ giúp hệ thống có thể hoạt động ngay cả khi pin chính bị ngắt kết nối.

“Bộ não” của hệ thống có thể theo dõi mọi thứ và phát ra âm thanh báo động.

Bộ não trong hầu hết các hệ thống tiên tiến là một máy tính nhỏ. Nhiệm vụ của bộ não là đóng các thiết bị chuyển mạch và kích hoạt thiết bị báo động – còi, đèn pha hoặc còi báo động. Các hệ thống khác nhau ở cách sử dụng cảm biến và kết nối thiết bị trong bộ não.

Bộ não và thiết bị báo động có thể được nối với pin chính của xe nhưng chúng thường có thêm một nguồn điện dự phòng. Nó sẽ được kích hoạt nếu có ai đó ngắt nguồn điện chính (ví dụ, bằng cách cắt các dây cáp pin). Vì việc cắt nguồn năng lượng là một dấu hiệu xâm nhập trái phép khả nghi, nó sẽ kích hoạt bộ não để phát ra âm thanh báo động.

Cảm biến báo động cánh cửa.

Yếu tố cơ bản nhất trong một hệ thống báo động ô tô là báo động cửa. Khi bạn mở mui xe phía trước, cốp xe hoặc bất cứ cánh cửa nào trên một chiếc xe được bảo vệ nghiêm ngặt, bộ não sẽ kích hoạt hệ thống báo động.

Cảm biến báo động va chạm

Hầu hết hệ thống báo động xe hơi sử dụng cơ chế chuyển đổi đã được thiết kế ở các cửa ra vào. Trên những chiếc ô tô hiện đại, mở cửa ra vào hoặc cốp xe sẽ làm đèn phía trong bật sáng. Việc chuyển đổi giúp điều này hoạt động cũng giống như cơ chế kiểm soát đèn trong tủ lạnh nhà bạn, cửa mở thì đèn bật, còn đóng cửa đèn sẽ tắt.

Tất cả những gì bạn phải làm để thiết lập cảm biến cửa là thêm một yếu tốt mới vào mạch này trước khi mắc điện. Với những dây dẫn mới tại chỗ, mở cửa (đóng mạch) gửi một dòng điện đến bộ não đồng thời với đèn bên trong và khiến bộ não phát ra tín hiệu báo động.

Như một biện pháp bảo vệ tổng thể, hệ thống báo động hiện đại thường theo dõi điện áp trong mạch điện của toàn bộ chiếc xe. Nếu điện áp trong mạch giảm, bộ não sẽ biết rằng đã có ai đó đang can thiệp vào hệ thống điện. Bật sáng đèn bằng cách mở cửa, xâm nhập đường dây điện dưới cốp xe đều gây ra sụt giảm điện áp.

Cảm biến cửa có hiệu quả cao nhưng nó cung cấp khả năng bảo vệ khá hạn chế. Có nhiều cách khác để vào xe (đập vỡ cửa sổ) và những tên trộm không thực sự cần phải đột nhập vào bên trong mới có thể ăn trộm chiếc xe của bạn, chúng có thể kéo xe của bạn đi. Trong những phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số hệ thống báo động tiên tiến hơn bảo vệ chiếc xe chống lại những tên tội phạm tinh ranh này.

Cảm biến va chạm báo động xe hơi

Ở phần trước, chúng ta đã nghiên cứu cảm biến cửa ra vào, một trong những hệ thống báo động xe hơi cơ bản nhất. Ngày nay, chỉ những chiếc xe rẻ tiền mới trang bị duy nhất gói báo động này. Những hệ thống bảo vệ tiên tiến hầu hết phụ thuộc vào những cảm biến va chạm để ngăn chặn trộm cắp và phá hoại.

Ý tưởng về cảm biến va chạm khá đơn giản. Nếu có ai đó chạm vào, xô đẩy hoặc di chuyển chiếc xe của bạn, cảm biến này sẽ gửi một tín hiệu đến bộ não cho thấy cường độ của chuyển động. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của va chạm, bộ não báo hiệu một tiếng bíp còi cảnh báo hoặc phát ra âm thanh báo động đầy đủ.

Có nhiều cách khác nhau để xây dựng một cảm biến va chạm. Hình thức đơn giản nhất của kiểu này là một bề mặt kim loại dài linh hoạt được đặt ngay phía trên một bề mặt kim loại khác. Bạn có thể dễ dàng thiết kế những bề mặt này thành một công tắc đơn giản: Khi bạn chạm vào chúng cùng lúc, dòng diện sẽ được truyền giữa chúng. Một dao động đáng kể sẽ gây ra va chạm đàn hồi khiến những tấm kim loại chạm vào tấm dưới chúng và đóng mạch trong ngắn hạn.

Vấn đề với thiết kế này là tất cả các va chạm hoặc rung động đóng mạch phải theo cùng một cách. Bộ não không có phương pháp nào đo dường cường độ của va chạm do đó sẽ dẫn đến nhiều cảnh báo sai lầm. Cảm biến tiên tiến hơn gửi thông tin khác nhau phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng của va chạm. Thiết kế được chỉ ra bên dưới, sáng chế bởi Randal Woods vào năm 2000 là một ví dụ điển hình của loại cảm biến này.

Cảm biến này chỉ có ba yếu tố chính:

Một tiếp xúc điện trung tâm trong không gian dạng xy lanh.

Một vài tiếp xúc điện nhỏ hơn ở dưới cùng của xy lanh.

Một quả bóng kim loại có thể di chuyển tự do trong xy lanh.

Trong bất kỳ vị trí dừng nào, quả bóng kim loại chạm vào cả hai tiếp xúc điện trung tâm và một trong số các tiếp xúc điện nhỏ hơn và hoàn thành một mạch đồng thời gửi dòng điện đến bộ não. Mỗi một tiếp xúc nhỏ được kết nối với bộ não theo cách này thông qua các mạch riêng rẽ.

Khi bạn di chuyển cảm biến này, bằng cách nhấn nó hoặc rung lắc, quả bóng sẽ chạy vòng quanh xy lanh. Và khi lăn rời một tiếp xúc nhỏ, nó phá vỡ kết nỗi giữa tiếp xúc cụ thể đó và tiếp xúc trung tâm. Điều này giúp mở công tắc truyền tín hiệu đến bộ não rằng quả bóng đã di chuyển. Khi quả bóng lăn, nó đi qua các tiếp xúc khác nhau, đóng mở mạch một cách liên tục cho đến khi nó dừng lại.

Nếu quả bóng kim loại này hứng chịu một cú va chạm nghiêm trọng, quả bóng sẽ lăn trên một quãng đường dài hơn, đi qua nhiều tiếp xúc điện nhỏ trước khi dừng lại. Khi điều này xảy ra, bộ não nhận các cú sốc điện ngắn từ tất cả các mạch riêng biệt.

Dựa vào việc có bao nhiêu cú sốc điện nó nhận được và thời gian diễn ra, bộ não có thể quyết định mức độ nghiêm trọng của va chạm.

Đối với những thay đổi rất nhỏ, quả bóng kim loại chỉ di chuyển từ tiếp xúc này đến tiếp xúc kế tiếp, bộ não có thể không kích thích báo động. Đối với những thay đổi lớn hơn một chút, ví dụ như có ai đó va chạm vào chiếc xe, nó có thể cung cấp một dấu hiệu cảnh báo: một tiếng chuông báo hoặc một ánh đèn pha. Khi quả bóng lăn trên một quãng đường xa, bộ não bật còi đầy đủ.

Trong nhiều hệ thống báo động hiện đại, các cảm biến va chạm là thiết bị phát hiện kẻ trộm chính nhưng chúng thường được kết hợp với một vài tính năng khác. Trong những phần tiếp theo, chúng ta sẽ nghiên cứu những cảm biến truyền tín hiệu đến cho bộ não khi có điều gì sai sót xảy ra.