O documento descreve o funcionamento de airbags em veículos. Airbags são dispositivos de segurança que inflam rapidamente durante um acidente para proteger os ocupantes. Eles são acionados por acelerômetros do tipo MEMS que detectam a desaceleração durante um impacto.

1. Acelerômetros em Sistemas de Airbag Marca Instituição Ensino Marcos Montezel Rossetti Ricardo Taveira Jim Silva Naturesa

2. Funcionamento do Airbag O airbag é um dispositivo de segurança passiva (sua utilização não depende do motorista) composto de bolsas infláveis, que em caso de choque frontal inflam automaticamente colocando-se entre o corpo dos ocupantes do veículo e as estruturas da parte dianteira do mesmo. O airbag é composto basicamente por 3 partes: * O módulo da bolsa inflável; * Uma unidade de diagnóstico; * Um sensor (Acelerômetro).

3. Módulo da bolsa inflável Quando um impacto de proporção média ou alta acontece, a bolsa infla. Um sinal elétrico é mandado da unidade de diagnóstico para o módulo da bolsa. A ignição acontece com uma reação química que produz gás para encher a bolsa. Nitrato de sódio é utilizado como propelente, uma rápida reação ocorre e nitrogênio é liberado para encher a bolsa. Nitrato de potácio e dióxido de silício também são utilizados na reação.

4. Módulo da bolsa inflável Atualmente pesquisas vem sendo realizadas para se encontar novas misturas de gases que não sejam perigosos e que não produzam tanto calor. Alguns módulos utilizam argônio como gás propelente. A TRW desenvolveu uma mistura de gases que contém hélio e nitrogênio que produz pouco calor e vem sendo usado nos novos veículos.

5. Módulo da bolsa inflável

6. Módulo da bolsa inflável

7. Módulo da bolsa inflável

8. Crash test

9. Crash test

10. Crash test

11. Acionamento do Airbag Os airbags são geralmente configurados para serem acionados a velocidades de 13 a 23 km/h. As estatísticas mostram que o airbag reduz em torno de 30% o risco de morte em uma colisão frontal direta. Além dos airbags duplos, muitos carros têm seis ou oito airbags . Atualmente os airbags utilizam acelerômetros do tipo MEMS ( Micro Electro Mechanical System ). O sistema do airbag detona um propelente sólido, que queima extremamente rápido para criar um grande volume de gás que infla a bolsa. Essa bolsa então explode de dentro de seu compartimento a aproximadamente 320 km/h (200 m/h).

12. A unidade de diagnótico é responsável por monitorar o funcionamento do sistema de airbag . Essa unidade é ativada quando a ignição é ligada. Se a unidade identifica um problema através da memória de defeitos ( Fault Memory ), uma luz de alerta avisa o motorista para que reparos seja efetuados. A maioria da unidades de diagnóstico contém um elemento que armazena energia elétrica suficiente para enviar um sinal para o módulo da bolsa inflável - mesmo que a bateria seja destruída no início do acidente. Unidade de diagnóstico

13. Em um sistema moderno existe uma memória permanente de registros da dinâmica do impacto ( Crash Memory ). A Crash Memory está dividida em quatro blocos: Primeiro bloco - nesta área é memorizado o tempo ocorrido desde quando apareceu o primeiro defeito e todos os problemas verificados antes do impacto; Segundo bloco - nesta área ficam guardados somente os defeitos que, por acaso, aparecerem durante o impacto, permitindo que se entenda melhor como certos defeitos possam ter ativado o airbag ; Terceiro bloco - nesta área são registradas as condições rotineiras de CRASH, que são: I) desaceleração maior do que – 2,0 g; II) comando de ativação do airbag enviado; III) capacidade para ser ativado (intervenção do sensor de desaceleração mecânico); Quarto bloco - nesta última área é memorizada a confirmação da ordem de ativação do dispositivo de enchimento da bolsa inflável. Unidade de diagnóstico

14. MEMS ( Micro Electro Mechanical System ) Os acelerômetros usados atualmente em sistemas de airbag são do tipo MEMS ( Micro Electro Mechanical System ) . MEMS são uma tecnologia que une a microeletrônica a micro componentes mecânicos usando técnicas similares a produção de circuitos integrados (CI), criando equipamentos que podem ser fabricados em grande volume e por um preço baixo. Aplicações comuns: Acelerômetros (Instrumentação); Impressoras jato de tinta (Bens de consumo), Medidores de pressão sangüínea (Hospitalar).

15. Conceitos básicos Sistema massa – mola 1ª lei de Hooke: F = k x 2ª lei de Newton: F = m a A aceleração é obtida através do deslocamento do corpo de prova

16. ADXL50 – Analog Devices

17. ADXL50

18. ADXL50

19. ADXL50

20. Sensor diferencial capacitivo do ADXL50 Acelerômetro capacitivo

21. Para pequenas variações A tensão de saída é linearmente proporcional ao deslocamento Acelerômetro capacitivo

22. Diagrama de blocos do ADXL50 em loop fechado Acelerômetro capacitivo

23. Model 1210 – Silicon Designs

24. Model 1210

25. Model 1210

26. Model 1210

27. Model 1210

28. Acelerômetro capacitivo

29. Acelerômetro capacitivo

30. Você sabia ? ... que a primeira bolsa inflável ( airbag ) foi patenteada pelo alemão Walter Linderer em 1951. ... que em 1978 foi produzido em série o primeiro carro com bolsa inflável ( airbag ), o Mercedes-Benz Classe S. ... que o sistema OnStar da GM americana, utilizando tecnologia do Sistema de Posicionamento Global (GPS), permite enviar socorro médico detectando um acidente pelo disparo da bolsa inflável ( airbag ). ... que 30 milissegundos é o tempo médio para que uma bolsa inflável ( airbag ) se infle totalmente. Um piscar de olhos leva cerca de 50 milissegundos.

31. Referências bibliográficas Analog Devices http://www.analog.com Silicon Designs http://www.silicondesigns.com General Motors Company. http://www.gm.com How Stuff Works http://auto.howstuffworks.com/airbag.htm National Highway Traffic Safety Administration http://www.nhtsa.dot.gov Euro NCAP - European New Car Assessment Programme http://www.euroncap.com TRW http://trwauto.com Autoliv - Autoliv Australia Test Centre http://www.autoliv.com.au University of California http://www.ucla.edu Stanford University http://www.stanford.edu