أول ماسحة زجاج سيارة Windshield Wiper كانت تعمل بطريقة يدوية بتحريك ذراع داخل السيارة للأمام والخلف، وفي يومنا هذا نحن نستخدم ماسحات زجاج كهربية. تقوم ماسحات الزجاج في السيارة بالحفاظ على نظافة الزجاج أثناء القيادة وجعل الرؤية واضحة وخصوصا عند سقوط المطر.
تستخدم ماسحة الزجاج في كافة أنواع السيارات الكبيرة والصغيرة وفي بعض السيارات توجد على المصابيح الأمامية وكذلك على زجاج السيارة الخلفي وتثبت على نوافذ الطائرات وحتى المكوك الفضائي.
في هذه المقالة سوف نقوم بشرح الآلية التي تعمل بها ماسحة الزجاج في السيارة وكيف يتم التحكم بها، ومن ثم سوف نشرح فكرة المجسات الخاصة برصد قطرات المطر والتي تقوم بتشغيل الماسحات بطريقة أوتوماتيكية وتتحكم بسرعة عمل الماسحات كلما زادت قوة المطر.
داخل ماسحات الزجاج Inside the wipers
تحتوي ماسحة الزجاج على تقنيتين ميكانيكيتين تعملان معا لتقوم الماسحة بعملها المطلوب منها من خلال حركتها المنتظمة والمتكررة على زجاج السيارة.
وهاتين التقنيتين هما:
- الموتور الكهربي electric motor وترس خاص يسمى worm gear أي ترس الدودة يزود الماسحة بطاقة الحركة.
- ذراع توصيل يقوم بتحويل الحركة الدورانية الناتجة عن الموتور الكهربي إلى حركة انتقالية للماسحة للأمام والخلف.
الموتور والترسMotor and Gear
تحتاج الماسحة عند حركتها على زجاج السيارة إلى قوة كبيرة لتجعلها تتحرك بقوة ذهابا وإيابا لتمسح زجاج السيارة. ولكي تحصل الماسحة على هذه القوة يتم الاعتماد على ترس الدودة worm gear مثبت على الموتور الكهربي.
يعمل ترس الدودة على مضاعفة الازدواج الناتج عن الموتور الكهربي بقيمة تصل إلى 50 مرة، هذا بالإضافة إلى انه يقوم أيضا بتقليل سرعة حركة الموتور بـ 50 مرة أيضا. وبتوصيل ترس الدودة مع الذراع المتصل مع الماسحات ليحركها ذهابا وإيابا على زجاج السيارة.
وفي داخل الموتور والترس يوجد دائرة الكترونية تحتوي على مجسات حساسة تقوم برصد موضع الماسحة بالنسبة لزجاج السيارة. فعندما نقوم بإيقاف الماسحة في أي لحظة فان هذه المجسات الحساسة تحافظ على استمرار التيار الكهربي حتى تصل الماسحة إلى أدنى موضع لها على زجاج السيارة وتتوقف عندها وذلك حتى لا تقف الماسحة في منتصف الزجاج الأمامي مما يعيق الرؤية وقد يسبب في حوادث خطيرة، ولهذا فإن هذه الدائرة الالكترونية تقوم بإيقاف الماسحة عند أدنى مستوى لها في أي لحظة تقوم فيها بإيقافها يدوياً.
ذراع التوصيل Linkage
عبارة عن قطعة معدنية قصيرة تسمى الحدبة cam مثبتة على عمود ترس الدودة. تدور الحدبة في حركة دورانية مستمرة مع دوران الموتور. ويتصل بالحدبة ساق طويل، وعند دوران الحدبة فإنها تحرك الساق الطويل للأمام والخلف. وبحركة الساق الطويلة فإنها تحرك أيضا قطعتين معدنيتين مثبتة عليهما شفرات الماسحة المتصلة مع الساق الطويلة مما يسمح بحركة شفرات الماسحة على زجاج السيارة كما في الشكل الموضح أدناه.
شفرات الماسحة Wiper Blades
شفرات الماسحة هي التي نقوم باستبدالها كل فترة من الزمن والتي تحتوي على قطعة جلدية تقوم بإزالة الماء عن زجاج السيارة، ومن المفترض آن تعمل هذه الشفرات 1.5 مليون مسحة قبل استبدالها ويمكن زيادة فترة عمرها بتنظيفها باستمرار من الأوساخ والأتربة التي قد تكون علقت بها والتأكد من سلامة المماسك الستة أو الثمانية التي تثبت القطعة الجلدية بالماسحة التي تقوم بتوزيع الضغط بشكل متساوي على طول الماسحة.
مماسك شفرة الماسحة الجلدية ووظيفتها توزيع الضغط بانتظام على طول الماسحة اثناء حركتها على الزجاج
نقاط الارتكاز Pivot Points
تتشابه معظم السيارات في تصميم ماسحات الزجاج، حيث تظهر على شكل ماسحتين تتحركان مع بعضهما البعض لتنظيف السطح الخارجي لزجاج السيارة الأمامي. تثبت كل مساحة على نقطة ارتكاز الأولى قريبة من السائق والثانية في الوسط تقريبا. والشكل التالي يوضح طريقة حركة مختلف أنواع ماسحات الزجاج.
في بعض التصاميم تكون هناك ماسحة واحدة مثبتة على نقطة ارتكاز في المنتصف وأثناء حركة الماسحة تتمدد وتقصر في حركة منتظمة لتغطي اكبر مساحة ممكنة من زجاج السيارة. ويظهر ذلك في الشكل أعلاه single arm controlled.
التحكم بالماسحة Wiper Controls
معظم أنواع الماسحات في السيارات يمكن التحكم في سرعتها اما بالزيادة أو النقصان علما بان سرعة الموتور لا تتغير إنما فقط يكون التحكم في فترة ثبات الماسحة بين كل مسحة وأخرى وكلما قلت المدة الزمنية لتوقف الماسحة تكون سرعتها اكبر وإذا كانت الفترة الزمنية للتوقف كبيرة كانت سرعة الماسحة قليلة. وفي أنظمة الماسحات الحديثة يوجد 10 درجات مختلفة للتحكم في سرعة الماسحة بالإضافة إلى السرعة العادية والسرعة العالية كما يظهر في الشكل التالي ذراع التحكم بالماسحة المجاورة لمقود السيارة.
مجسات المطر Rain-sensing Wipers
قامت بعض الشركات بتوفير أنظمة الكترونية تعتمد على مجسات تستطيع ان تلتقط الاهتزازات الناتجة عن ارتطام قطرات المطر بزجاج السيارة وبناء على ذلك تقوم بتشغيل الماسحات اتوماتيكيا وتتحكم بسرعتها بالدرجة المناسبة لشدة هطول المطر، ولكن هذه الأنظمة لم تثبت فعاليتها وكان لها الكثير من المشاكل.
أما في الوقت الحالي فتنتج شركة TRW أنظمة حديثة تعتمد على مجسات ضوئية لتحديد نسبة الرطوبة في الجو وكذلك مجسات حساسة للمطر. تثبت هذه المجسات داخل السيارة وبجوار المرآة المركزية في السيارة المستخدمة للرؤية خلف السيارة.
يعتمد هذا المجس على الأشعة تحت الحمراء التي تنطلق من المجس على الزجاج الأمامي للسيارة بزاوية 45 درجة فإذا كان الجو جافا فان معظم الضوء سوف ينعكس إلى المجس مرة أخرى، ولكن إذا كان هناك قطرات مطر على الزجاج فان الضوء ينعكس في مختلف الاتجاهات أي يتشتت. وهذا يعني شدة الضوء المنعكس ستكون اقل وبذلك فان المجس يقوم بتشغيل الماسحات حسب شدة الضوء الذي رصده والذي يتناسب مع مقدار قطرات المطر على زجاج السيارة وإذا قلت قطرات المطر فان سرعة الماسحة وهكذا.
المصدر:
- موقع الفيزياء التعليمي للدكتور حازم سكيك
- http://www.hazemsakeek.com
ساحة النقاش