अल्ट्रासोनिक रेंजिंग ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके ऑटोमोबाइल एंटी-टकराव प्रणाली का डिज़ाइन

ऑटोमोबाइल प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, विशेष रूप से स्वायत्त ड्राइविंग तकनीक के विकास के साथ, अधिक से अधिक दूरी का पता लगाने वाले उपकरण सामने आते रहेंगे। वर्तमान में, ऑटोमोबाइल रेंजिंग में चार मुख्य विधियाँ उपयोग की जाती हैं: मिलीमीटर वेव रडार रेंजिंग मोड; कैमरा सिस्टम रेंजिंग मोड; लेजर रेंजिंग मोड; अल्ट्रासोनिक रेंजिंग मोड। मिलीमीटर वेव रडार में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की समस्या है, और कैमरा सिस्टम महंगा है जिससे इसे ऑटोमोबाइल में लोकप्रिय बनाना मुश्किल हो गया है। लेज़र रेंजिंग में कम माप समय, बड़ी रेंज, उच्च सटीकता आदि के फायदे हैं, यह कारों की कम गति से लेकर उच्च गति तक की जरूरतों को पूरा करता है, जब कार तेज गति से चल रही हो तो धीमी गति के कारण होने वाली रेंजिंग अशुद्धि की घटना से बचा जाता है। अल्ट्रासोनिक दूरी माप सेंसर सिद्धांत रूप में सरल है, यह निर्माण के लिए सुविधाजनक है, और अपेक्षाकृत कम लागत वाला है, लेकिन यह केवल कम दूरी और कम गति की दूरी माप के लिए उपयुक्त है, इसलिए इसे कार को पीछे करते समय दूरी मापने के लिए लागू किया जाता है। सुरक्षा अलार्म प्रणाली जो इस पेपर में प्रस्तावित लेजर दूरी माप और अल्ट्रासोनिक दूरी माप को जोड़ती है, ड्राइवर को विभिन्न ड्राइविंग स्थितियों और कई दिशाओं में वाहन और आसपास की बाधाओं के बीच की दूरी का पता लगाने और प्रदर्शित करने में मदद करने के लिए डिज़ाइन की गई है। जब बाधा दूरी निर्धारित दूरी से कम होती है तो चालक की असामयिक प्रतिक्रिया के कारण होने वाली यातायात दुर्घटना से बचने के लिए चालक सुरक्षित दूरी पर रहता है।

2. टक्कररोधी प्रणाली की योजना डिज़ाइन

ऑटोमोबाइल टकराव से बचाव को साकार करने की कुंजी दूरी मापने और टकराव से बचाव प्रणालियों के अनुप्रयोग में निहित है। यह प्रणाली रेंजिंग मॉड्यूल, नियंत्रण गणना इकाई, डिस्प्ले यूनिट, अलार्म यूनिट, निष्पादन इकाई इत्यादि से बनी है। दूरी माप मॉड्यूल सटीक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर में एक लेजर दूरी माप मॉड्यूल शामिल होता है जो तब काम करता है जब कार आगे बढ़ रही होती है और एक अल्ट्रासोनिक दूरी माप मॉड्यूल जो कार के पीछे जाने पर काम करता है। दोनों क्रमशः अपने संबंधित संचार सर्किट के माध्यम से नियंत्रण इकाई से जुड़े हुए हैं, जो कार के आगे और पीछे जैसी विभिन्न कामकाजी परिस्थितियों में कार के चारों ओर बाधाओं की निगरानी कर सकते हैं, और कार और बाधा के बीच की दूरी को नियंत्रण इकाई तक पहुंचा सकते हैं। नियंत्रण इकाई निष्पादन इकाई, अलार्म इकाई आदि के माध्यम से जुड़ी होती है, जो ध्वनि और प्रकाश अलार्म, सक्रिय ब्रेकिंग और अन्य टकराव-रोधी कार्य करती है।

3. रेंजिंग सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग का सिद्धांत पल्स प्रतिबिंब प्रकार है, जो काम करने के लिए अपनी प्रतिबिंब विशेषताओं का उपयोग करता है।

अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर के माध्यम से अल्ट्रासोनिक तरंगों को एक निश्चित दिशा में संचारित करना, और संचारण करते समय समय प्रारंभ करना। अल्ट्रासोनिक तरंगें हवा में फैलती हैं और रास्ते में बाधाओं का सामना होने पर तुरंत लौट आती हैं। अल्ट्रासोनिक रिसीवर परावर्तित तरंगें प्राप्त करने के तुरंत बाद समय बंद कर देता है। हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रसार की गति C है, और प्रतिध्वनि के संचरण और स्वागत के बीच समय अंतर t को टाइमर के अनुसार मापा जाता है, और संचरण बिंदु और बाधा के बीच की दूरी S की गणना की जा सकती है, अर्थात्: S=Ct/2।

लेजर रेंजिंग का सिद्धांत के सिद्धांत से भिन्न है अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर सेंसर । यह रेंजिंग के लिए त्रिकोणासन विधि का उपयोग करता है।

ट्रांसमीटर एक पल्स को आगे भेजता है, और एक बाधा का सामना करने के बाद वापस परावर्तित प्रतिध्वनि रिसीवर द्वारा प्राप्त की जाती है, और प्रतिध्वनि छवि लेंस के माध्यम से सेंसर पर एक छवि बिंदु बनाने के लिए परिवर्तित हो जाती है। जब लेज़र द्वारा प्रकाशित वस्तु गति करती है, तो छवि बिंदु भी सेंसर पर गति करता है। इस आधार पर कि बेसलाइन लंबाई ज्ञात है और प्रकाश स्रोत, सेंसर और लेंस की सापेक्ष स्थिति निर्धारित की जाती है, सेंसर पर छवि बिंदु की स्थिति को मापकर मापी गई वस्तु को सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।

4. सिस्टम हार्डवेयर और उसका संचालन

नियंत्रण और गणना इकाई का मुख्य निकाय STC89C52RC सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर को अपनाता है, जो STC द्वारा निर्मित 8K बाइट्स फ्लैश प्रोग्रामयोग्य और हटाने योग्य रीड-ओनली मेमोरी वाला एक कम वोल्टेज, उच्च प्रदर्शन वाला COMOS8 माइक्रोप्रोसेसर है।

स्मार्ट 8-बिट सीपीयू और इन-सिस्टम प्रोग्रामेबल फ्लैश के साथ, यह कई एम्बेडेड नियंत्रण एप्लिकेशन सिस्टम के लिए अत्यधिक लचीला और अल्ट्रा-प्रभावी समाधान प्रदान कर सकता है। बजर और एलईडी लाइट एक अलार्म इकाई बनाते हैं, जो समय पर श्रव्य और दृश्य अलार्म दे सकते हैं।

इसके अलावा, यह सिस्टम SRF020M01A लेजर डिस्टेंस सेंसर का उपयोग करता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर को उच्च सटीकता और अच्छी स्थिरता के साथ उच्च प्रदर्शन समर्पित चिप के साथ डिज़ाइन किया गया है। सिंगल रेंज फाइंडिंग इनपुट कमांड 'a/A' है, और लौटाया गया डेटा एक फ्रेम में पैक और भेजा जाता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर आमतौर पर बाजार में उपयोग किए जाते हैं।

जब कार आगे बढ़ती है तो गति तेज़ होती है और अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल को छोड़कर सभी सिस्टम काम करना शुरू कर देते हैं। नियंत्रण इकाई (माइक्रोकंट्रोलर) RS232 सीरियल संचार सर्किट के माध्यम से लेजर रेंजिंग मॉड्यूल को एक रेंजिंग कमांड ('ए/ए') भेजता है ताकि लेजर रेंजिंग मॉड्यूल को प्रकाश दालों को आगे उत्सर्जित करने के लिए नियंत्रित किया जा सके, और मॉड्यूल बाधाओं से प्रतिबिंबित लेजर को वापस प्राप्त करता है पल्स के बाद कार और बाधा के बीच की दूरी का विश्लेषण और गणना करता है, और डेटा को आरएस232 संचार सर्किट के माध्यम से हेक्साडेसिमल संख्या पैकेज में सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर पर भेजता है, विशिष्ट मूल्य है 'ee+06+* * * *+cc', ee फ़्रेम हेडर है, cc फ़्रेम के अंत में है, तीसरा * हेक्साडेसिमल माप परिणाम का प्रतिनिधित्व करता है।

सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर को दशमलव प्रणाली में परिवर्तित करने के बाद, डिस्प्ले सर्किट गतिशील रूप से बाधा दूरी एस को प्रदर्शित करता है, और साथ ही, यह निर्णय लिया जाता है कि यदि एस सेट थ्रेशोल्ड के से कम है, तो अलार्म यूनिट की लाल एलईडी लाइट चमकती रहेगी, और बजर ड्राइविंग को याद दिलाने के लिए अलार्म बजाता रहेगा। कर्मियों को समय पर टकराव-रोधी उपाय करने होंगे। जब ड्राइवर एक निश्चित अवधि के बाद भी प्रभावी उपाय करने में विफल रहता है, तो सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर सक्रिय रूप से टकराव से बचने के लिए निष्पादन इकाई आपातकालीन ब्रेक बनाता है।

जब कार पलट रही होती है, तो गति कम होती है, और अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल सेंसर लेजर रेंजिंग मॉड्यूल की जगह ले लेता है। 10US से अधिक सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर के IO पोर्ट के साथ उच्च-स्तरीय सिग्नल के नियंत्रण में, यह स्वचालित रूप से 40KHZ वर्ग तरंगों को पीछे की ओर प्रसारित करता है।

अल्ट्रासोनिक तरंग लौटने के बाद, सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर INT0 पिन की उच्च स्तरीय अवधि से अल्ट्रासोनिक राउंड-ट्रिप समय को मापता है, और रूपांतरण के माध्यम से कार और बाधा के बीच की दूरी प्राप्त करता है। बाद में, सिस्टम की प्रत्येक इकाई का उपयोग लेजर रेंजिंग के समान टकराव-रोधी कार्य को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

5. सिस्टम सॉफ्टवेयर डिजाइन

यह अल्ट्रासोनिक दूरी माप सॉफ्टवेयर का डिज़ाइन दिखाता है। सिस्टम शुरू होने के बाद, अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल सेंसर अल्ट्रासोनिक तरंगों को पीछे की ओर उत्सर्जित करता है, और अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्राप्त करते हुए टाइमर शुरू करता है। बाधा दूरी एस की गणना मापने के समय टी से की जाती है, और डिस्प्ले यूनिट गतिशील रूप से लगातार बदलती दूरी एस को प्रदर्शित करती है। यदि दूरी एस निर्धारित सीमा से कम है, तो सिस्टम एक श्रव्य और दृश्य अलार्म देगा, एलईडी लाइटें चमकती रहेंगी, और टकराव से बचने के लिए समय पर उपाय करने के लिए ड्राइवर को याद दिलाने के लिए बजर बीप करता रहेगा। यदि 1 सेकंड की देरी के बाद भी दूरी S निर्धारित सीमा से कम है, तो यह इंगित करता है कि ड्राइवर ने कोई प्रभावी संचालन नहीं किया है। इसलिए, सिस्टम आपातकालीन ब्रेक लगाने और टकराव की रोकथाम से सक्रिय रूप से बचने के लिए कार को नियंत्रित करता है। यह लेजर रेंजिंग सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन दिखाता है। लेजर मॉड्यूल उत्सर्जित करने और लेजर पल्स प्राप्त करने के बाद, मॉड्यूल का आंतरिक सर्किट एक साथ दूरी एस की गणना पूरी करता है। यदि एस सीमा से कम है, तो एक अलार्म जारी किया जाता है।

6 निष्कर्ष

सिस्टम एक संयुक्त दूरी माप पद्धति का चयन करता है जो एक लेजर रेंजिंग सेंसर और एक को जोड़ती है दूरी माप के लिए अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर । एकल सेंसर की दूरी माप पद्धति सेंसर की अनुप्रयोग स्थितियों द्वारा बहुत सीमित है, और कार की जटिल ड्राइविंग स्थिति और परिवर्तनशील बाहरी वातावरण को पूरा करना मुश्किल है, इसलिए इस प्रणाली के फायदे स्पष्ट हैं। विभिन्न प्रकार की ड्राइविंग स्थितियों जैसे आगे, पीछे, कम गति, उच्च गति आदि में, सिस्टम कार के आसपास के वातावरण में बाधाओं की प्रभावी ढंग से निगरानी और दूरी तय कर सकता है, ताकि कार सक्रिय रूप से टकराव को रोक सके और यातायात दुर्घटनाओं को रोक सके। अनुसंधान की संभावनाएं.