Hvorfor bruke ultralydsensorer for hjelp til bildesign?

I mange år har ultralydsensorer vært mye brukt i personbiler. For eksempel kan et ultralydparkeringssystem hjelpe kjøretøy med å oppdage omkringliggende objekter når de parkerer i lave hastigheter. I tillegg er åpning av bagasjerommet og inntrengningsdeteksjonsalarm to nye bruksområder for ultralyd 

Ultralyd parkeringssystem

Ultrasonisk parkeringsassistent kalles også parkeringsassistentsystem, parkeringsveiledningssystem og reverseringsassistent. Disse systemene kan variere fra bare å oppdage omgivende gjenstander og varsle sjåføren med lyd til automatisk parkering nesten uten menneskelig betjening. Vanligvis har disse systemene 4-16 sensorer, smart installert rundt kroppen for å gi nødvendig deteksjonsdekning.

   Ingeniører som designer denne typen applikasjoner bør se etter integrerte kretser. Hvilken stasjon ultralydavstandssensor (sendere) mens den mottar, behandler og behandler ultralydsekkoer som bestemmer avstanden mellom objekter og kjøretøy. Den kan for eksempel pålitelig oppdage stolper fra International Organization for Standardization (ISO) opptil 5 meter unna (polyvinylklorid (PVC)-rør som brukes til ultralydparkeringsassistanse som ytelsesstandard). Enheten har også bestått strenge tester for elektrostatisk utladning (ESD) og høystrømsinjeksjon (BCI), som er rutinetester under utviklingen av ultralydparkeringsassistentsystemer.

Ettersom originalt utstyr står overfor å øke antallet ultralydsensorer per kjøretøy, vil kostnadene for ultralydparkeringshjelp fortsette å øke de neste årene. De kan gi en konkurransedyktig kostnadsstruktur for høyvolumleverandører.

Vanlige krav til ultrasoniske parkeringsassistentmoduler inkluderer:

Ÿ Evnen til å oppdage gjenstander fra 30 cm til 5 meter.

Ÿ Tidskommandogrensesnitt (TCI) eller lokalt sammenkoblingsnettverk (LIN) kommunikasjon koblet fra modulen til den lokale elektroniske kontrollenheten eller direkte koblet til kroppskontrollmodulen (BCM) (busskonfigurasjon).

For å møte behovene til autonome kjøretøy vil deteksjonsstandardene for kort- og langdistanseobjekter bli strengere. Fra og med 2025, ultrasoniske moduler sensor må være i stand til å oppdage gjenstander i en avstand på 10 cm til 7 meter. Halvlederleverandørers forbedringer i analog front-end (AFE) følsomhet og drivmetoder er avgjørende for å oppfylle disse kravene til deteksjonsavstand.

TCI og LIN er de to vanligste kommunikasjonsgrensesnittene i ultrasoniske parkeringsassistansesystemer i dag. Med forbedringen av de visuelle prosesseringsmulighetene til det avanserte førerassistansesystemet for biler (ADAS), forventes det imidlertid at protokoller med høyere hastighet som periferisk sensorgrensesnitt (PSI) 5, Distributed System Interface (DSI) 3 eller Controller Area Network (CAN) vil bli brukt for å overføre en stor mengde ultralydekkodata.

Spark opp bagasjerommet

Sparkåpningsstammen kalles også det smarte bagasjerommets åpningssystem. Denne funksjonen lar bileieren plassere føttene under den bakre støtfangeren, uten å bruke hendene, og trenger bare å sparke foten for å åpne bagasjerommet på bilen.

Det tradisjonelle bagasjerommet som kan åpnes, bruker en kapasitiv sensorstrimmel som er plassert nederst på støtfangeren. Men mange billeverandører utforsker bruken av ultralydsensorteknologi i denne applikasjonen, og noen systemer har blitt masseprodusert. Sammenlignet med kapasitiv sensing er fordelen med ultralydavstandssensor dens pålitelighet og robusthet under påvirkning av miljøfaktorer som skitt og vann. Kapasitiv sensor er svært følsom for miljøfaktorer. Hvis kroppen er skitten, kan det hende at denne funksjonen ikke fungerer som den skal. .

 

Vanlige krav til ultralydløsninger for sparkeåpningssystemer inkluderer:

 

Ÿ Evnen til å oppdage gjenstander fra 15 cm til 1 meter

Ÿ Lav hvilestrøm

Ÿ Arbeid normalt under 12V bilbatteristrømforsyning

La oss introdusere disse kravene én etter én.

 

Objektdeteksjon fra 15 cm til 1 meter

En av utfordringene med å bruke ultralydteknologi for å åpne bagasjerommet er deteksjonsområdet for kort rekkevidde. Evnen til en ultralydsensor til nøyaktig å oppdage nærfeltsobjekter avhenger av kvaliteten på sensoren og spesifikasjonene til sensoren, kjøremetoden og designen, og ytelsen til mottaksbanen (AFE og digital prosessering).

 

Høykvalitetssensorer, som Muratas MA58MF14-7N, har mer stabil og pålitelig demping eller «ringing» under sensoreksitasjon. Ved å velge sensorer av høy kvalitet kan lengden på dempningen reduseres, og stabiliteten til dempningen kan forutsies mer nøyaktig.

 

Metoden og utformingen av ultralydsensordriveren vil påvirke ultralyddempingsperioden og kurven betydelig. I kick-open trunk-applikasjoner som krever nærfeltytelse, som anbefaler bruk av en transformatordrifttopologi. det er et eksempel på et skjematisk diagram av en transformatordrift.

 

Når transformatoren brukes til å øke strømforsyningsspenningen for å aktivere sensoren, er dempningskurven mer stabil og målbar, noe som gjør deteksjonsytelsen til nære objekter bedre.

 

Til slutt vil ytelsen til AFE og digital prosessering også påvirke deteksjonen av objekter på korte og lange avstander. For eksempel har den en lavstøyforsterker, er utstyrt med et programmerbart tidsvarierende forsterkningstrinn, og er innebygd med en 12-bits suksessiv tilnærmingsregister analog-til-digital-omformer. Lavstøyforsterkeren kan redusere støyen til det mottatte signalet, og den tidsvarierende forsterkningskarakteristikken til den programmerbare forsterkningsforsterkeren kan realisere bruken av en mindre forsterkning på nærfeltsobjekter og en større forsterkning for fjernfeltsobjektdeteksjon. Du kan lagre forsterkningskurveinnstillingen i registeret i det elektrisk slettbare programmerbare skrivebeskyttede minnet (EEPROM).

Lav hvilestrøm

 

Siden ultrasonisk modul transdusersensor  må betjenes når bilen er slått av når kicket er slått på, hvilestrømmen til systemet er veldig viktig, noe som er en ytelse som OEM er veldig opptatt av. De har en hvilemodus med et strømforbruk på 9 til 1500 μA, som kan brukes av og til for å få strømforbruket til hele systemet til å nå det nødvendige nivået.

 

Arbeid normalt under 12V bilbatteristrømforsyning

PGA460-Q1-enheten brukes til å arbeide fra et inngangsspenningsområde på 6V til 28V. I kickopen bagasjeromsapplikasjoner er enheten direkte koblet til bilbatteriet. Passende beskyttelsestiltak for eksterne komponenter, for eksempel transient voltage suppression (TVS) dioder, bidrar til å beskytte enheten mot batteritransienter og omvendt batteristrøm.

 

Innbruddsalarm

I Europa er innbruddsalarm en valgfri enhet for forbrukere når de skal kjøpe bil eller installere etter bilkjøp. Når bilen er stoppet og parkert, vil disse alarmene bruke ultralydsensorer for å oppdage enhver bevegelse i bilen. Denne alarmen brukes som reservesystem for hovedalarmsystemet. Dersom barn eller kjæledyr beveger seg i bilen, utløses alarm. I følge de ekstra tyveri- og sikkerhetsgarantiene får forbrukere ofte forsikringsrabatter fordi kjøretøyene deres har denne funksjonen.

De fleste systemer bruker en eller to ultralydsendere og en eller to mottakere. Ultralydsensorer som PGA460-Q1 kan drive og motta en sender og en mottaker, så en eller to PGA460-Q1-enheter kan være nødvendig.