Mengapa menggunakan sensor ultrasonik untuk bantuan desain otomotif?

Selama bertahun-tahun, sensor ultrasonik telah banyak digunakan pada mobil penumpang. Misalnya, sistem parkir ultrasonik dapat membantu kendaraan mendeteksi objek sekitar saat parkir dengan kecepatan rendah. Selain itu, pembukaan bagasi dan alarm deteksi intrusi adalah dua aplikasi ultrasonik yang sedang berkembang 

Sistem parkir ultrasonik

Bantuan parkir ultrasonik juga disebut sistem bantuan parkir, sistem panduan parkir, dan bantuan mundur. Sistem ini dapat berkisar dari sekadar mendeteksi objek di sekitar dan memperingatkan pengemudi dengan suara hingga parkir otomatis hampir tanpa pengoperasian manusia. Biasanya, sistem ini memiliki 4-16 sensor, yang dipasang dengan cerdik di sekeliling tubuh untuk memberikan cakupan deteksi yang diperlukan.

   Insinyur yang merancang aplikasi jenis ini harus mencari sirkuit terpadu. Mengemudi yang mana sensor jarak ultrasonik (pemancar) sekaligus menerima, mengkondisikan, dan memproses gema ultrasonik yang menentukan jarak antara benda dan kendaraan. Misalnya, alat ini dapat mendeteksi tiang Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) hingga jarak 5 meter (pipa polivinil klorida (PVC) yang digunakan untuk bantuan parkir ultrasonik sebagai standar kinerja). Perangkat ini juga telah lulus uji pelepasan muatan listrik statis (ESD) dan injeksi arus tinggi (BCI) yang ketat, yang merupakan pengujian rutin selama pengembangan sistem bantuan parkir ultrasonik.

Karena peralatan asli harus meningkatkan jumlah sensor ultrasonik per kendaraan, biaya bantuan parkir ultrasonik akan terus meningkat dalam beberapa tahun ke depan. Mereka dapat memberikan struktur biaya yang kompetitif untuk pemasok bervolume tinggi.

Persyaratan umum untuk modul bantuan parkir ultrasonik meliputi:

Ÿ Kemampuan mendeteksi objek dari jarak 30 cm hingga 5 meter.

Ÿ Komunikasi antarmuka perintah waktu (TCI) atau jaringan interkoneksi lokal (LIN) yang terhubung dari modul ke unit kontrol elektronik lokal atau terhubung langsung ke modul kontrol tubuh (BCM) (konfigurasi bus).

Untuk memenuhi kebutuhan kendaraan otonom, standar deteksi objek jarak pendek dan jarak jauh akan diperketat. Mulai tahun 2025, Sensor modul ultrasonik harus mampu mendeteksi objek pada jarak 10 cm hingga 7 meter. Peningkatan yang dilakukan pemasok semikonduktor dalam sensitivitas analog front-end (AFE) dan metode penggerak sangat penting untuk memenuhi persyaratan jarak deteksi ini.

TCI dan LIN adalah dua antarmuka komunikasi paling umum dalam sistem bantuan parkir ultrasonik saat ini. Namun, dengan peningkatan kemampuan pemrosesan visual dari sistem bantuan pengemudi tingkat lanjut otomotif (ADAS), diharapkan protokol berkecepatan lebih tinggi seperti antarmuka sensor periferal (PSI) 5, Antarmuka Sistem Terdistribusi (DSI) 3 atau Jaringan Area Pengontrol (CAN) akan diterapkan untuk mengirimkan data gema ultrasonik dalam jumlah besar.

Buka bagasinya

Bagasi pembuka kick juga disebut sistem pembuka bagasi pintar. Fungsi ini memungkinkan pemilik mobil meletakkan kakinya di bawah bemper belakang, tanpa menggunakan tangan, dan hanya perlu menendang kaki untuk membuka bagasi mobil.

Sistem bukaan bagasi tradisional menggunakan strip sensor kapasitif yang terletak di bagian bawah bemper. Namun banyak pemasok otomotif yang menjajaki penggunaan teknologi penginderaan ultrasonik dalam aplikasi ini, dan beberapa sistem telah diproduksi secara massal. Dibandingkan dengan penginderaan kapasitif, keunggulan sensor jarak ultrasonik adalah keandalan dan ketahanannya di bawah pengaruh faktor lingkungan seperti kotoran dan air. Sensor kapasitif sangat sensitif terhadap faktor lingkungan. Jika badan kotor, fungsi ini mungkin tidak dapat berfungsi dengan baik. .

 

Persyaratan umum untuk solusi ultrasonik untuk sistem pembukaan tendangan meliputi:

 

Ÿ Kemampuan mendeteksi objek dari jarak 15 cm hingga 1 meter

Ÿ Arus diam rendah

Ÿ Bekerja secara normal di bawah catu daya baterai mobil 12V

Mari kita perkenalkan persyaratan ini satu per satu.

 

Deteksi objek dari 15 cm hingga 1 meter

Salah satu tantangan dalam menggunakan teknologi ultrasonik untuk membuka bagasi adalah jangkauan deteksi jarak pendek. Kemampuan sensor ultrasonik untuk mendeteksi objek jarak dekat secara akurat bergantung pada kualitas sensor dan spesifikasi sensor, metode dan desain penggerak, serta kinerja jalur penerimaan (AFE dan pemrosesan digital).

 

Sensor berkualitas tinggi, seperti MA58MF14-7N milik Murata, memiliki redaman atau 'dering' yang lebih stabil dan andal selama eksitasi sensor. Dengan memilih sensor berkualitas tinggi, panjang redaman dapat dikurangi, dan stabilitas redaman dapat diprediksi dengan lebih akurat.

 

Metode dan desain driver sensor ultrasonik akan mempengaruhi periode dan kurva redaman ultrasonik secara signifikan. Dalam aplikasi trunk kick-open yang memerlukan kinerja jarak dekat, yang merekomendasikan penggunaan topologi penggerak transformator. itu adalah contoh diagram skema penggerak transformator.

 

Ketika trafo digunakan untuk meningkatkan tegangan catu daya untuk mengaktifkan sensor, kurva atenuasi lebih stabil dan terukur, sehingga kinerja pendeteksian objek dekat menjadi lebih baik.

 

Terakhir, kinerja AFE dan pemrosesan digital juga akan mempengaruhi pendeteksian objek pada jarak dekat dan jauh. Misalnya, ia memiliki penguat kebisingan rendah, dilengkapi dengan tahap penguatan yang bervariasi terhadap waktu yang dapat diprogram, dan tertanam dengan konverter analog-ke-digital register perkiraan berturut-turut 12-bit. Penguat kebisingan rendah dapat mengurangi kebisingan sinyal yang diterima, dan karakteristik penguatan yang bervariasi terhadap waktu dari penguat penguatan yang dapat diprogram dapat mewujudkan penerapan penguatan yang lebih kecil pada objek jarak dekat dan penguatan yang lebih besar untuk deteksi objek medan jauh. Anda dapat menyimpan pengaturan kurva penguatan dalam register di memori hanya-baca yang dapat diprogram (EEPROM) yang dapat dihapus secara elektrik.

Arus diam rendah

 

Sejak itu sensor transduser modul ultrasonik  harus dioperasikan saat mobil dimatikan saat tendangan dihidupkan, arus diam sistem sangat penting, yang merupakan kinerja yang sangat diperhatikan oleh OEM. Mereka memiliki mode tidur dengan konsumsi arus 9 hingga 1500 μA, yang dapat digunakan sebentar-sebentar untuk membuat konsumsi seluruh sistem saat ini mencapai tingkat yang diperlukan.

 

Bekerja normal di bawah catu daya baterai mobil 12V

Perangkat PGA460-Q1 digunakan untuk bekerja dari rentang tegangan input 6V hingga 28V. Pada aplikasi kick open bagasi, perangkat terhubung langsung dengan aki mobil. Tindakan perlindungan komponen eksternal yang sesuai, seperti dioda penekan tegangan transien (TVS), membantu melindungi perangkat dari transien baterai dan membalikkan arus baterai.

 

Alarm deteksi intrusi

Di Eropa, alarm deteksi intrusi merupakan perangkat opsional bagi konsumen saat membeli mobil atau memasang setelah membeli mobil. Saat mobil dalam keadaan berhenti dan parkir, alarm ini akan menggunakan sensor ultrasonik untuk mendeteksi adanya pergerakan di dalam mobil. Alarm ini digunakan sebagai sistem cadangan untuk sistem alarm utama. Jika anak-anak atau hewan peliharaan bergerak di dalam mobil, alarm akan berbunyi. Menurut tambahan jaminan anti maling dan keselamatan, konsumen kerap mendapatkan diskon asuransi karena kendaraannya memiliki fitur tersebut.

Kebanyakan sistem menggunakan satu atau dua pemancar ultrasonik dan satu atau dua penerima. Sensor ultrasonik seperti PGA460-Q1 dapat menggerakkan dan menerima pemancar dan penerima, sehingga mungkin diperlukan satu atau dua perangkat PGA460-Q1.