Zašto koristiti ultrazvučne senzore za pomoć pri dizajnu automobila?

Dugi niz godina ultrazvučni senzori naširoko se koriste u osobnim automobilima. Na primjer, ultrazvučni sustav parkiranja može pomoći vozilima da otkriju okolne objekte kada se parkiraju malim brzinama. Osim toga, otvaranje prtljažnika nogom i alarm za otkrivanje provale dvije su nove primjene ultrazvučnog 

Ultrazvučni sustav parkiranja

Ultrazvučna pomoć pri parkiranju naziva se i sustav pomoći pri parkiranju, sustav za navođenje pri parkiranju i pomoć pri vožnji unatrag. Ovi sustavi mogu varirati od jednostavnog otkrivanja okolnih objekata i upozoravanja vozača zvukom do automatskog parkiranja gotovo bez ikakvih ljudskih operacija. Obično ovi sustavi imaju 4-16 senzora, pametno postavljenih oko tijela kako bi se osigurala potrebna pokrivenost detekcijom.

   Inženjeri koji dizajniraju ove vrste aplikacija trebali bi tražiti integrirane sklopove. Koji pogon ultrazvučni senzor udaljenosti (odašiljači) dok prima, kondicionira i obrađuje ultrazvučne odjeke koji određuju udaljenost između objekata i vozila. Na primjer, može pouzdano otkriti stupove Međunarodne organizacije za standardizaciju (ISO) do 5 metara udaljenosti (cijevi od polivinil klorida (PVC) koje se koriste za ultrazvučnu pomoć pri parkiranju kao standard izvedbe). Uređaj je također prošao rigorozne testove elektrostatičkog pražnjenja (ESD) i ubrizgavanja velike struje (BCI), koji su rutinski testovi tijekom razvoja ultrazvučnih sustava pomoći pri parkiranju.

Kako se izvorna oprema suočava s povećanjem broja ultrazvučnih senzora po vozilu, cijena ultrazvučne pomoći pri parkiranju nastavit će rasti u sljedećih nekoliko godina. Oni mogu pružiti konkurentnu strukturu troškova za dobavljače velikih količina.

Uobičajeni zahtjevi za ultrazvučne module pomoći pri parkiranju uključuju:

Ÿ Mogućnost otkrivanja objekata od 30 cm do 5 metara.

Ÿ Komunikacija vremenskog naredbenog sučelja (TCI) ili lokalne međuspojne mreže (LIN) povezana od modula do lokalne elektroničke upravljačke jedinice ili izravno povezana s kontrolnim modulom karoserije (BCM) (konfiguracija sabirnice).

Kako bi se zadovoljile potrebe autonomnih vozila, standardi detekcije objekata na kratkim i velikim udaljenostima postat će stroži. Počevši od 2025. Ultrazvučni moduli senzora morat će moći detektirati objekte na udaljenosti od 10 cm do 7 metara. Poboljšanja dobavljača poluvodiča u analognoj front-end (AFE) osjetljivosti i pogonskim metodama ključna su za ispunjavanje ovih zahtjeva za udaljenost detekcije.

TCI i LIN su danas dva najčešća komunikacijska sučelja u ultrazvučnim sustavima pomoći pri parkiranju. Međutim, s poboljšanjem mogućnosti vizualne obrade automobilskog naprednog sustava za pomoć vozaču (ADAS), očekuje se da će se protokoli veće brzine kao što su sučelje perifernog senzora (PSI) 5, sučelje distribuiranog sustava (DSI) 3 ili mreža kontrolera (CAN) primijeniti za prijenos velike količine ultrazvučnih eho podataka.

Otvori prtljažnik nogom

Prtljažnik koji se otvara nogom naziva se i pametnim sustavom otvaranja prtljažnika. Ova funkcija omogućuje vlasniku automobila da stavi noge ispod stražnjeg branika, bez upotrebe ruku, i samo treba udariti nogom kako bi otvorio prtljažnik automobila.

Tradicionalni sustav prtljažnika koji se otvara nogom koristi kapacitivnu senzorsku traku smještenu na dnu odbojnika. Ali mnogi dobavljači automobila istražuju korištenje tehnologije ultrazvučnih senzora u ovoj primjeni, a neki sustavi su masovno proizvedeni. U usporedbi s kapacitivnim senzorom, prednost ultrazvučnog senzora udaljenosti je njegova pouzdanost i robusnost pod utjecajem čimbenika okoline kao što su prljavština i voda. Kapacitivni senzor je vrlo osjetljiv na čimbenike okoline. Ako je tijelo zaprljano, ova funkcija možda neće raditi ispravno. .

 

Uobičajeni zahtjevi za ultrazvučna rješenja za sustave otvaranja nogom uključuju:

 

Ÿ Mogućnost otkrivanja objekata od 15 cm do 1 metar

Ÿ Mala struja mirovanja

Ÿ Normalno radi pod napajanjem od 12V automobilskog akumulatora

Predstavimo ove zahtjeve jedan po jedan.

 

Detekcija objekata od 15 cm do 1 metar

Jedan od izazova korištenja ultrazvučne tehnologije za otvaranje prtljažnika je domet detekcije kratkog dometa. Sposobnost ultrazvučnog senzora da točno detektira objekte u blizini polja ovisi o kvaliteti senzora i specifikacijama senzora, načinu vožnje i dizajnu te performansama prijemnog puta (AFE i digitalna obrada).

 

Senzori visoke kvalitete, kao što je Muratin MA58MF14-7N, imaju stabilnije i pouzdanije prigušenje ili 'zvonjenje' tijekom pobude senzora. Odabirom kvalitetnih senzora može se smanjiti duljina prigušenja i točnije predvidjeti stabilnost prigušenja.

 

Metoda i dizajn pokretača ultrazvučnog senzora značajno će utjecati na period i krivulju slabljenja ultrazvuka. U aplikacijama s otvorenim prtljažnikom koje zahtijevaju performanse blizu polja, što preporučuje korištenje topologije pogona transformatora. to je primjer sheme pogona transformatora .

 

Kada se transformator koristi za povećanje napona napajanja za aktiviranje senzora, krivulja prigušenja je stabilnija i mjerljivija, čineći učinkovitost detekcije bliskih objekata boljom.

 

Konačno, performanse AFE i digitalne obrade također će utjecati na detekciju objekata na kratkim i velikim udaljenostima. Na primjer, ima niskošumno pojačalo, opremljen je programabilnim vremenski promjenjivim stupnjem pojačanja i ugrađen je 12-bitni analogno-digitalni pretvarač registra sukcesivne aproksimacije. Niskošumno pojačalo može smanjiti šum primljenog signala, a vremenski promjenjiva karakteristika pojačanja programabilnog pojačala može ostvariti primjenu manjeg pojačanja na objekte u blizini polja i većeg pojačanja za detekciju objekata dalekog polja. Postavku krivulje pojačanja možete pohraniti u registar u električno brisivoj programabilnoj memoriji samo za čitanje (EEPROM).

Niska struja mirovanja

 

Budući da je Senzor sonde ultrazvučnog modula  mora se koristiti kada je automobil ugašen kada je kick uključen, struja mirovanja sustava je vrlo važna, što je izvedba oko koje su proizvođači originalne opreme vrlo zabrinuti. Imaju način mirovanja s potrošnjom struje od 9 do 1500 μA, koji se može koristiti povremeno kako bi potrošnja struje cijelog sustava dosegla potrebnu razinu.

 

Normalno radi pod napajanjem od 12V akumulatora automobila

Uređaj PGA460-Q1 koristi se za rad u rasponu ulaznog napona od 6V do 28V. U aplikacijama za otvaranje prtljažnika, uređaj je izravno povezan s akumulatorom automobila. Odgovarajuće vanjske mjere zaštite komponenti, kao što su diode za suzbijanje prijelaznog napona (TVS), pomažu u zaštiti uređaja od prijelaznih pojava baterije i povratne struje baterije.

 

Alarm za otkrivanje upada

U Europi je alarm za detekciju provale izborni uređaj za potrošače prilikom kupnje automobila ili instalacija nakon kupnje automobila. Kada je automobil zaustavljen i parkiran, ovi alarmi će koristiti ultrazvučne senzore za otkrivanje bilo kakvog kretanja u automobilu. Ovaj alarm se koristi kao rezervni sustav za glavni alarmni sustav. Ako se djeca ili kućni ljubimci kreću u automobilu, oglasit će se alarm. Prema dodatnim jamstvima protiv krađe i sigurnosti, potrošači često dobivaju popuste na osiguranje jer njihova vozila imaju tu značajku.

Većina sustava koristi jedan ili dva ultrazvučna odašiljača i jedan ili dva prijemnika. Ultrazvučni senzori kao što je PGA460-Q1 mogu pokretati i primati odašiljač i prijemnik, tako da mogu biti potrebni jedan ili dva PGA460-Q1 uređaja.