Ontwerp van motor-teenbotsingstelsel deur gebruik te maak van ultrasoniese omskakelaar

Met die voortdurende vooruitgang van motortegnologie, veral die ontwikkeling van outonome bestuurstegnologie, sal meer en meer afstandopsporingstoerusting voortgaan om te verskyn. Tans is daar vier hoofmetodes wat in motorafstandwydte gebruik word: millimetergolfradarafstandmodus; kamerastelsel-omvangmodus; laser-omvangmodus; ultrasoniese reeksmodus. Die millimetergolfradar het die probleem van elektromagnetiese interferensie, en die kamerastelsel is duur om dit moeilik te maak om in motors gewild te maak. Laserafstand het die voordele van kort meettyd, groot reikafstand, hoë akkuraatheid, ens., Aanpas by die wisselende behoeftes van motors van lae spoed tot hoë spoed, vermy die verskynsel van afstandsonakkuraatheid wat veroorsaak word deur stadige afstandspoed wanneer die motor teen hoë spoed ry. Ultrasoniese afstandmetingsensor is in beginsel eenvoudig, dit is gerieflik om te vervaardig, en relatief laekoste, maar dit is slegs geskik vir kortafstand- en laespoedafstandmeting, dus word dit toegepas op afstandmeting wanneer die motor agteruit ry. Die veiligheidsalarmstelsel wat laserafstandmeting en ultrasoniese afstandmeting kombineer wat in hierdie vraestel voorgestel word, is ontwerp om die bestuurder te help om die afstand tussen die voertuig en omliggende hindernisse in 'n verskeidenheid rytoestande en verskeie rigtings op te spoor en te vertoon. Wanneer die hindernisafstand minder is as die vasgestelde afstand, moet die bestuurder op 'n veilige afstand 'n verkeersongeluk vermy wat veroorsaak word deur die bestuurder se ontydige reaksie.

2. Skema-ontwerp van anti-botsingstelsel

Die sleutel tot die verwesenliking van motorbotsingvermyding lê in die toepassing van afstandmeting en botsingvermydingstelsels. Hierdie stelsel bestaan ​​uit wisselmodule, beheerberekeningseenheid, vertooneenheid, alarmeenheid, uitvoeringseenheid, ens. Die afstandmetingsmodule van akkurate ultrasoniese transducer sluit 'n laserafstandmetingsmodule in wat werk wanneer die motor vorentoe beweeg en 'n ultrasoniese afstandmetingsmodule wat werk wanneer die motor agteruit ry. Die twee is onderskeidelik aan die beheereenheid gekoppel deur hul onderskeie kommunikasiekringe, wat die hindernisse rondom die motor in 'n verskeidenheid werksomstandighede soos vorentoe en agtertoe van die motor kan monitor, en die afstand tussen die motor en die hindernis na die beheereenheid kan oordra. Die beheereenheid is verbind deur die uitvoeringseenheid, alarmeenheid, ens. wat klank- en ligalarms, aktiewe remming en ander anti-botsingsfunksies uitvoer.

3. Rangskikkingsbeginsel

Die beginsel van ultrasoniese omvang is die polsrefleksie tipe, wat sy refleksie-eienskappe gebruik om te werk.

Versend ultrasoniese golwe in 'n sekere rigting deur die ultrasoniese sender, en begin tydsberekening terwyl dit uitsaai. Die ultrasoniese golwe versprei in die lug en keer dadelik terug wanneer struikelblokke op die pad teëkom. Die ultrasoniese ontvanger stop tydsberekening onmiddellik na ontvangs van die gereflekteerde golwe. Die voortplantingspoed van ultrasoniese golwe in die lug is C, en die tydsverskil t tussen die uitsending en ontvangs van die eggo word gemeet volgens die tydhouer, en die afstand S tussen die transmissiepunt en die hindernis kan bereken word, naamlik: S=Ct/2.

Die beginsel van laserreeks verskil van die beginsel van ultrasoniese transducer sensor . Dit gebruik die triangulasiemetode vir omvang.

Die sender stuur 'n puls vorentoe, en die eggo wat teruggekaats word nadat hy 'n hindernis teëgekom het, word deur die ontvanger ontvang, en die eggobeeld word op die sensor deur die lens gekonvergeer om 'n beeldpunt te vorm. Wanneer die voorwerp wat deur die laser verlig word, beweeg, beweeg die beeldpunt ook op die sensor. Onder die veronderstelling dat die basislynlengte bekend is en die relatiewe posisie van die ligbron, sensor en lens bepaal word, kan die gemete voorwerp akkuraat bepaal word deur die posisie van die beeldpunt op die sensor te meet.

4. Stelsel hardeware en die werking daarvan

Die hoofliggaam van die beheer- en berekeningseenheid neem die STC89C52RC-enkelskyfie-mikrorekenaar aan, wat 'n laespanning, hoëprestasie COMOS8-mikroverwerker is met 8K grepe flitsprogrammeerbare en verwyderbare leesalleengeheue wat deur STC vervaardig word.

Met 'n slim 8-bis SVE en in-stelsel programmeerbare flits, kan dit hoogs buigsame en ultra-effektiewe oplossings vir baie ingeboude beheertoepassingstelsels bied. Die gonser en die led-lig vorm 'n alarmeenheid, wat betyds 'n hoorbare en visuele alarm kan gee.

Daarbenewens gebruik hierdie stelsel SRF020M01A laserafstandsensor. Die ultrasoniese sensor is ontwerp met 'n hoëprestasie toegewyde skyfie, met hoë akkuraatheid en goeie stabiliteit. Die enkele reeksbevindingsinvoeropdrag is 'a/A', en die teruggestuurde data word verpak en in 'n raam gestuur. ultrasoniese sensors word algemeen in die mark gebruik.

Wanneer die motor vorentoe beweeg, is die spoed hoog, en al die stelsels behalwe die ultrasoniese module begin werk. Die beheereenheid (mikrobeheerder) stuur 'n afstandbevel ('a/A') na die laserreeksmodule deur die RS232-reekskommunikasiekring om die laserreeksmodule te beheer om ligpulse vorentoe uit te stuur, en die module ontvang die laser wat van hindernisse teruggekaats word. RS232 kommunikasiekring, die spesifieke waarde is 'ee+06+* * * *+cc', ee is die raamopskrif, cc is Aan die einde van die raam verteenwoordig die derde * die heksadesimale meetresultaat.

Nadat die enkelskyfie-mikrorekenaar in 'n desimale stelsel omgeskakel is, vertoon die vertoonkring die hindernisafstand S dinamies, en terselfdertyd word geoordeel dat indien S minder as die gestelde drempel K is, die rooi LED-lig van die alarmeenheid sal aanhou flikker, en die gonser sal voortgaan om te alarm om bestuur te herinner. Die personeel moet tydige anti-botsingsmaatreëls tref. Wanneer die bestuurder na 'n sekere tydperk steeds versuim om doeltreffende maatreëls te tref, laat die enkelskyfie-mikrorekenaar die uitvoeringseenheid noodrem om die botsing aktief te vermy.

Wanneer die motor agteruit ry, is die spoed laag, en die ultrasoniese modulesensor vervang die laserreeksmodule. Onder die beheer van die hoëvlak sein met die IO-poort van die enkelskyfie-mikrorekenaar groter as 10US, stuur dit outomaties 40KHZ vierkantgolwe agteruit.

Nadat die ultrasoniese golf terugkeer, meet die enkelskyfie-mikrorekenaar die ultrasoniese heen-en-weer-tyd vanaf die hoë vlakduur van die INT0-pen, en verkry die afstand tussen die motor en die hindernis deur omskakeling. Daarna word elke eenheid van die stelsel gebruik om dieselfde teenbotsingswerk as laserafstandsafstand te bereik.

5. Stelsel sagteware ontwerp

Dit toon die ontwerp van die ultrasoniese afstandmetingsagteware. Nadat die stelsel begin is, stuur die ultrasoniese module sensor ultrasoniese golwe agteruit, en begin die timer terwyl die ultrasoniese golwe ontvang word. Die hindernisafstand S word bereken vanaf die meettyd T, en die vertooneenheid wys die voortdurend veranderende afstand S dinamies. As die afstand S minder as die gestelde drempel is, sal die stelsel 'n hoorbare en visuele alarm gee, die LED-ligte sal aanhou flikker, en die gonser sal aanhou piep om die bestuurder te herinner om betyds maatreëls te tref om botsings te vermy. As die afstand S na 'n vertraging van 1 sekonde steeds minder as die vasgestelde drempel is, dui dit aan dat die bestuurder geen effektiewe bewerking uitgevoer het nie. Daarom beheer die stelsel die motor om nood te rem en aktief botsingsvoorkoming te vermy. Dit wys die laserreeks sagteware-ontwerp. Nadat die lasermodule laserpulse uitstuur en ontvang, voltooi die interne stroombaan van die module terselfdertyd die berekening van die afstand S. As S minder as die drempel is, word 'n alarm uitgereik.

6 Gevolgtrekking

Die stelsel kies 'n gekombineerde afstandmetingsmetode wat 'n laserbereiksensor en 'n ultrasoniese transducer vir afstandmeting . Die afstandmetingsmetode van 'n enkele sensor word baie beperk deur die toepassingstoestande van die sensor, en dit is moeilik om aan die komplekse bestuurstoestand en veranderlike eksterne omgewing van die motor te voldoen, so die voordele van hierdie stelsel is voor die hand liggend. In 'n verskeidenheid rytoestande soos vorentoe, agtertoe, lae spoed, hoë spoed, ens., kan die stelsel hindernisse in die omliggende omgewing van die motor effektief monitor en distansieer, sodat die motor aktief botsings kan voorkom en verkeersongelukke kan voorkom. Navorsingsvooruitsigte.