Главная/Новости/Американские ученые разработали новые датчики износа шин

Американские ученые разработали новые датчики износа шин

22 Июня 2017
Инженеры из американского Университета Дьюка представили недорогие сенсоры, которые позволяют следить за износом протектора шин в режиме реального времени.
Американские ученые разработали новые датчики износа шин


Новые датчики, созданные совместно Университетом Дьюка и Fetch Automotive Design Group, позволяют повысить безопасность дорожного движения, улучшить ходовые качества автомобиля и снизить расход топлива. Авторы проекта уверены, что в будущем появятся и другие датчики износа, которые изменят облик рынка сенсоров контроля над состоянием шин и дисков, который оценивается в 2 миллиарда долларов.

Разработчики создали датчики с использованием металлических углеродных нанотрубок (крошечные цилиндры из атомов углерода диаметром в 1 миллиардную метра), которые могут отслеживать миллиметровые изменения глубины протектора с 99-процентной точностью. В скором времени должны быть зарегистрированы два патента, и инженеры занимаются налаживанием связей с производителями, чтобы вывести свою разработку на рынок.

«Сегодня автомобили оснащены огромным количеством датчиков, и совершенно нелогично, что почти никакие данные не собираются о единственном компоненте, который находится в непосредственном контакте с дорогой, - отметил Аарон Франклин (Aaron Franklin), адъюнкт-профессор Университета Дьюка. - Наши датчики идеально сочетают простоту дизайна и современные технологии».

Функционирование датчиков основано на хорошо известной механике взаимодействия электрических полей и металлических проводников. Внутри датчика очень близко друг к другу расположены два небольших электропроводящих электрода, между которыми за счет подачи напряжения на один и заземления второго создается электрическое поле. Поскольку большая часть поля расположена между электродами, оно частично выгибается, а если разместить какой-либо материал поверх электродов, он войдет во взаимодействие с так называемым краевым полем. За счет измерения возникающих помех можно определить толщину материала.

Принцип работы новых датчиков
Принцип работы новых датчиков

Хотя возможности датчика ограничены, их более чем достаточно, чтобы следить за изменением толщины протектора автомобильных шин, благодаря чему система в состоянии информировать водителя о необходимости замены покрышек. Кроме того, если разместить сенсоры по всей ширине шины, они смогут сообщать о неравномерном износе. Тесты также показали, что металлокорд, встроенный в шины, не мешает функционированию датчиков.

«Когда мы рассказали об этой идее экспертам отрасли, они спросили друг друга: "Как мы не додумались до этого раньше?" - рассказал г-н Франклин. - Все выглядит таким очевидным, когда система уже готова, но так всегда происходит со всеми удачными изобретениями».

Датчики можно изготавливать из различных материалов, и разработчики также экспериментировали с несколькими вариантами размеров и структуры сенсоров. Лучшие результаты продемонстрировали электроды из металлических углеродных нанотрубок, «впечатанные» в гибкую полиимидную пленку. Помимо всего прочего, металлические УНТ обладают достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки во время качения шин.

Датчики можно при помощи аэрозольного струйного принтера установить почти на любой материал, в том числе на внутреннюю поверхность самой шины, и хотя пока неясно, будет ли прямая печать лучшим производственным методом, г-н Франклин отмечает, что датчики в любом случае будут стоить очень мало, если выпускать их в больших количествах.

Вверх