Miksi käyttää ultraääniantureita autosuunnittelun apuna?

Monien vuosien ajan ultraääniantureita on käytetty laajalti henkilöautoissa. Esimerkiksi ultraäänipysäköintijärjestelmä voi auttaa ajoneuvoja havaitsemaan ympäröivät esineet, kun se pysäköi alhaisella nopeudella. Lisäksi tavaratilan avaaminen potkulla ja tunkeutumisen havaitsemishälytys ovat kaksi nousevaa ultraäänisovellusta. 

Ultraääni pysäköintijärjestelmä

Ultraäänipysäköintiavustajaa kutsutaan myös pysäköintiavustimeksi, pysäköinninohjausjärjestelmäksi ja peruutusavustimeksi. Nämä järjestelmät voivat vaihdella yksinkertaisesti ympäröivien esineiden havaitsemisesta ja kuljettajan hälyttämisestä äänellä automaattiseen pysäköintiin, jossa lähes ilman ihmisen toimintaa. Yleensä näissä järjestelmissä on 4-16 anturia, jotka on asennettu taitavasti kehon ympärille, jotta saadaan tarvittava tunnistuspeitto.

   Suunnittelijat suunnittelevat tämäntyyppisiä sovelluksia, heidän tulisi etsiä integroituja piirejä. Mikä ajaa ultraäänietäisyysanturi (lähettimet), kun se vastaanottaa, käsittelee ja käsittelee ultraäänikaikuja, jotka määrittävät esineiden ja ajoneuvojen välisen etäisyyden. Se voi esimerkiksi tunnistaa luotettavasti kansainvälisen standardointijärjestön (ISO) pylväät jopa 5 metrin etäisyydeltä (polyvinyylikloridi (PVC) putket, joita käytetään ultraäänipysäköintitutkassa suorituskykystandardina). Laite on myös läpäissyt tiukat sähköstaattisen purkauksen (ESD) ja korkean virran injektio (BCI) testit, jotka ovat rutiinitestejä ultraäänipysäköintitutkajärjestelmien kehittämisen aikana.

Koska alkuperäiset varusteet joutuvat lisäämään ultraääniantureiden määrää ajoneuvoa kohti, ultraäänipysäköintitutkan kustannukset jatkavat nousuaan muutaman seuraavan vuoden aikana. Ne voivat tarjota kilpailukykyisen kustannusrakenteen suurille toimittajille.

Ultraäänipysäköintitutkamoduulien yleisiä vaatimuksia ovat:

Ÿ Kyky havaita esineitä 30 cm - 5 metriä.

Ÿ Aikakäskyrajapinta (TCI) tai paikallisen liitäntäverkon (LIN) tiedonsiirto, joka on kytketty moduulista paikalliseen elektroniseen ohjausyksikköön tai liitetty suoraan rungon ohjausmoduuliin (BCM) (väyläkonfiguraatio).

Autonomisten ajoneuvojen tarpeiden täyttämiseksi lyhyen ja pitkän matkan kohteiden havaitsemisstandardit tiukenevat. Vuodesta 2025 alkaen Ultraäänimoduulien anturin on pystyttävä havaitsemaan esineitä 10 cm - 7 metrin etäisyydeltä. Puolijohdetoimittajien parannukset analogisessa etupään (AFE) herkkyydessä ja ohjausmenetelmissä ovat kriittisiä näiden tunnistusetäisyysvaatimusten täyttämiseksi.

TCI ja LIN ovat kaksi yleisintä tiedonsiirtoliitäntää ultraäänipysäköintitutkajärjestelmissä nykyään. Automotive Advanced kuljettajaa avustavan järjestelmän (ADAS) visuaalisen käsittelykyvyn parantuessa on kuitenkin odotettavissa, että nopeampia protokollia, kuten perifeerinen sensoriliitäntä (PSI) 5, Distributed System Interface (DSI) 3 tai Controller Area Network (CAN), käytetään siirtämään suuria määriä ultraäänikaikudataa.

Potkaise takakontti auki

Kick-avattavaa tavaratilaa kutsutaan myös älykkääksi tavaratilan avausjärjestelmäksi. Tämän toiminnon avulla auton omistaja voi asettaa jalkansa takapuskurin alle käyttämättä käsiään, ja hänen tarvitsee vain potkia jalkaa avatakseen auton tavaratilan.

Perinteisessä potkuavautuvassa tavaratilassa käytetään kapasitiivista anturinauhaa, joka sijaitsee puskurin alaosassa. Mutta monet autotoimittajat tutkivat ultraäänianturiteknologian käyttöä tässä sovelluksessa, ja joitain järjestelmiä on valmistettu massatuotantona. Kapasitiiviseen anturiin verrattuna ultraäänietäisyysanturin etuna on sen luotettavuus ja kestävyys ympäristötekijöiden, kuten lian ja veden, vaikutuksesta. Kapasitiivinen anturi on erittäin herkkä ympäristötekijöille. Jos runko on likainen, tämä toiminto ei ehkä toimi kunnolla. .

 

Yleisiä vaatimuksia potkuavausjärjestelmien ultraääniratkaisuille ovat:

 

Ÿ Mahdollisuus havaita esineitä 15 cm - 1 metri

Ÿ Alhainen lepovirta

Ÿ Työskentele normaalisti 12V auton akkuvirralla

Esittelemme nämä vaatimukset yksitellen.

 

Objektin tunnistus 15 cm - 1 metri

Yksi haasteista ultraäänitekniikan käyttämisessä tavaratilan avaamiseen on lyhyen kantaman tunnistusalue. Ultraäänianturin kyky havaita tarkasti lähikenttäkohteita riippuu anturin laadusta ja anturin spesifikaatioista, ajotavasta ja suunnittelusta sekä vastaanottopolun suorituskyvystä (AFE ja digitaalinen käsittely).

 

Laadukkailla antureilla, kuten Muratan MA58MF14-7N, on vakaampi ja luotettavampi vaimennus tai 'soitto' anturin herätyksen aikana. Valitsemalla laadukkaita antureita voidaan lyhentää vaimennuksen pituutta ja ennustaa tarkemmin vaimennuksen vakautta.

 

Ultraäänianturiohjaimen menetelmä ja rakenne vaikuttavat merkittävästi ultraäänen vaimennusjaksoon ja -käyrään. Kick-open runko-sovelluksissa, jotka vaativat lähikentän suorituskykyä, mikä suosittelee muuntajan käyttötopologian käyttöä. se on esimerkki muuntajakäytön kaaviosta.

 

Kun muuntajaa käytetään nostamaan virransyöttöjännitettä anturin aktivoimiseksi, vaimennuskäyrä on vakaampi ja mitattavissa, mikä parantaa lähellä olevien kohteiden havaitsemiskykyä.

 

Lopuksi AFE:n ja digitaalisen käsittelyn suorituskyky vaikuttaa myös kohteiden havaitsemiseen lyhyiltä ja pitkiltä etäisyyksiltä. Siinä on esimerkiksi vähäkohinainen vahvistin, ohjelmoitava aikamuuttuva vahvistusaste ja upotettu 12-bittinen peräkkäinen approksimaatiorekisteri analogia-digitaalimuuntimeen. Pienikohinainen vahvistin voi vähentää vastaanotetun signaalin kohinaa, ja ohjelmoitavan vahvistusvahvistimen ajallisesti muuttuva vahvistus voi toteuttaa pienemmän vahvistuksen soveltamisen lähikentän kohteille ja suuremman vahvistuksen soveltamisen kaukokentän kohteiden havaitsemiseen. Voit tallentaa vahvistuskäyrän asetuksen sähköisesti pyyhittävään ohjelmoitavaan lukumuistiin (EEPROM) olevaan rekisteriin.

Alhainen lepovirta

 

Koska Ultraäänimoduulin anturin anturia  on käytettävä, kun auto sammutetaan, kun potku on päällä, järjestelmän lepovirta on erittäin tärkeä, mikä on suorituskyky, josta alkuperäiset valmistajat ovat erittäin huolissaan. Niissä on lepotila, jonka virrankulutus on 9-1500 μA, jota voidaan käyttää ajoittain koko järjestelmän virrankulutuksen saavuttamiseksi tarvittavalle tasolle.

 

Työskentele normaalisti 12V auton akkuvirran alla

PGA460-Q1-laitetta käytetään toimimaan tulojännitealueella 6V - 28V. Kick-open trunk -sovelluksissa laite on kytketty suoraan auton akkuun. Asianmukaiset ulkoisten komponenttien suojatoimenpiteet, kuten transienttijännitteenvaimennusdiodit (TVS), auttavat suojaamaan laitetta akun transienteilta ja käänteisiltä akkuvirroilta.

 

Tunkeutumisen tunnistushälytys

Euroopassa murtohälytin on kuluttajille valinnainen laite ostaessaan autoa tai asentaessaan auton oston jälkeen. Kun auto on pysähdyksissä ja pysäköity, nämä hälyttimet käyttävät ultraääniantureita havaitakseen auton liikkeen. Tätä hälytystä käytetään päähälytysjärjestelmän varajärjestelmänä. Jos autossa liikkuu lapsia tai lemmikkejä, annetaan hälytys. Varkaudenesto- ja turvallisuustakuiden mukaan kuluttajat saavat usein vakuutusalennuksia, koska heidän ajoneuvoissaan on tämä ominaisuus.

Useimmat järjestelmät käyttävät yhtä tai kahta ultraäänilähetintä ja yhtä tai kahta vastaanotinta. Ultraäänianturit, kuten PGA460-Q1, voivat ohjata ja vastaanottaa lähettimen ja vastaanottimen, joten yksi tai kaksi PGA460-Q1-laitetta voidaan tarvita.