Varför använda ultraljudssensorer för bilkonstruktionshjälp?

Under många år har ultraljudssensorer använts i stor utsträckning i personbilar. Till exempel kan ultraljudsparkeringssystem hjälpa fordon att upptäcka omgivande föremål när de parkerar i låga hastigheter. Dessutom är kicköppning av bagageutrymmet och larm för intrångsdetektering två nya tillämpningar av ultraljud 

Ultraljudsparkeringssystem

Ultraljudsparkeringshjälp kallas även parkeringshjälpsystem, parkeringsstyrningssystem och backhjälp. Dessa system kan sträcka sig från att helt enkelt upptäcka omgivande föremål och larma föraren med ljud till automatisk parkering nästan utan mänsklig funktion. Vanligtvis har dessa system 4-16 sensorer, smart installerade runt kroppen för att ge den nödvändiga detekteringstäckningen.

   Ingenjörer som designar dessa typer av applikationer bör leta efter integrerade kretsar. Vilken enhet ultraljudsavståndssensor (sändare) medan den tar emot, konditionerar och bearbetar ultraljudsekon som bestämmer avståndet mellan objekt och fordon. Till exempel kan den på ett tillförlitligt sätt upptäcka stolpar från International Organization for Standardization (ISO) upp till 5 meter bort (polyvinylkloridrör (PVC) som används för ultraljudsparkeringshjälp som prestandastandard). Enheten har också klarat rigorösa tester för elektrostatisk urladdning (ESD) och högströmsinjektion (BCI), som är rutintest under utvecklingen av ultraljudsparkeringshjälpsystem.

Eftersom originalutrustningen står inför att öka antalet ultraljudssensorer per fordon, kommer kostnaden för ultraljudsparkeringshjälp att fortsätta att öka under de närmaste åren. De kan ge en konkurrenskraftig kostnadsstruktur för leverantörer av stora volymer.

Vanliga krav för ultraljudsparkeringshjälpmoduler inkluderar:

Ÿ Möjligheten att upptäcka föremål från 30 cm till 5 meter.

Ÿ Tidskommandogränssnitt (TCI) eller lokal sammankopplingsnätverk (LIN) kommunikation ansluten från modulen till den lokala elektroniska styrenheten eller direkt ansluten till kroppskontrollmodulen (BCM) (busskonfiguration).

För att möta behoven hos autonoma fordon kommer detektionsstandarderna för kort- och långväga objekt att bli strängare. Från och med 2025, ultraljudsmodulernas sensor måste kunna detektera föremål på ett avstånd av 10 cm till 7 meter. Halvledarleverantörers förbättringar av analog front-end (AFE) känslighet och drivmetoder är avgörande för att uppfylla dessa detekteringsavståndskrav.

TCI och LIN är de två vanligaste kommunikationsgränssnitten i ultraljudsparkeringshjälpsystem idag. Men med förbättringen av den visuella bearbetningskapaciteten hos det avancerade förarassistanssystemet för fordon (ADAS), förväntas det att protokoll med högre hastigheter som perifert sensorgränssnitt (PSI) 5, Distributed System Interface (DSI) 3 eller Controller Area Network (CAN) kommer att användas för att överföra en stor mängd ultraljudsekodata.

Sparka upp bagageluckan

Sparköppningsstammen kallas även det smarta trunköppningssystemet. Denna funktion gör att bilägaren kan placera fötterna under den bakre stötfångaren, utan att använda händerna, och behöver bara sparka med foten för att öppna bilens bagageutrymme.

Det traditionella systemet med kicköppning använder en kapacitiv sensorremsa som är placerad längst ner på stötfångaren. Men många billeverantörer undersöker användningen av ultraljudsavkänningsteknik i denna applikation, och vissa system har massproducerats. Jämfört med kapacitiv avkänning är fördelen med ultraljudsavståndssensor dess tillförlitlighet och robusthet under påverkan av miljöfaktorer som smuts och vatten. Kapacitiv sensor är mycket känslig för miljöfaktorer. Om kroppen är smutsig, kanske den här funktionen inte fungerar korrekt. .

 

Vanliga krav för ultraljudslösningar för kicköppningssystem inkluderar:

 

Ÿ Möjligheten att upptäcka föremål från 15 cm till 1 meter

Ÿ Låg viloström

Ÿ Arbeta normalt under 12V bilbatteriströmförsörjning

Låt oss införa dessa krav en efter en.

 

Objektdetektering från 15 cm till 1 meter

En av utmaningarna med att använda ultraljudsteknik för att öppna bagageutrymmet är detektionsområdet för korta avstånd. Förmågan hos en ultraljudssensor att noggrant detektera närfältsobjekt beror på sensorns kvalitet och sensorns specifikationer, drivmetoden och designen och prestandan hos mottagningsvägen (AFE och digital bearbetning).

 

Högkvalitativa sensorer, som Muratas MA58MF14-7N, har mer stabil och tillförlitlig dämpning eller 'ringning' under sensorexcitering. Genom att välja högkvalitativa sensorer kan dämpningens längd minskas och dämpningens stabilitet kan förutsägas mer exakt.

 

Metoden och designen av ultraljudssensorns drivrutin kommer att avsevärt påverka ultraljudsdämpningsperioden och kurvan. I kickopen trunkapplikationer som kräver närfältsprestanda, vilket rekommenderar användning av en transformatordrivningstopologi. det är ett exempel på ett schematiskt diagram av en transformatordrift.

 

När transformatorn används för att öka strömförsörjningsspänningen för att aktivera sensorn, är dämpningskurvan mer stabil och mätbar, vilket gör detekteringsprestandan för nära föremål bättre.

 

Slutligen kommer prestandan för AFE och digital bearbetning också att påverka detekteringen av objekt på korta och långa avstånd. Till exempel har den en lågbrusförstärkare, är utrustad med ett programmerbart tidsvarierande förstärkningssteg och är inbäddat med en 12-bitars successiv approximationsregister analog-till-digital-omvandlare. Lågbrusförstärkaren kan reducera bruset hos den mottagna signalen, och den tidsvarierande förstärkningskarakteristiken för den programmerbara förstärkaren kan realisera tillämpningen av en mindre förstärkning på närfältsobjekt och en större förstärkning för fjärrfältsobjektdetektering. Du kan lagra förstärkningskurvans inställning i registret i det elektriskt raderbara programmerbara läsminnet (EEPROM).

Låg viloström

 

Sedan ultraljudsmodulgivarens sensor  måste manövreras när bilen är avstängd när kicken slås på, systemets viloström är mycket viktig, vilket är en prestanda som OEM-tillverkare är mycket bekymrade över. De har ett viloläge med en strömförbrukning på 9 till 1500 μA, som kan användas intermittent för att få hela systemets strömförbrukning att nå den nödvändiga nivån.

 

Arbeta normalt under 12V bilbatteri strömförsörjning

PGA460-Q1-enheten används för att arbeta från ett inspänningsområde på 6V till 28V. I kick-open trunk-applikationer är enheten direkt ansluten till bilbatteriet. Lämpliga externa komponentskyddsåtgärder, såsom transient voltage suppression (TVS) dioder, hjälper till att skydda enheten från batteritransienter och omvänd batteriström.

 

Larm för intrångsdetektering

I Europa är intrångslarm en valfri enhet för konsumenter när de ska köpa en bil eller installera efter att ha köpt en bil. När bilen står stilla och parkerad kommer dessa larm att använda ultraljudssensorer för att upptäcka eventuella rörelser i bilen. Detta larm används som reservsystem för huvudlarmsystemet. Om barn eller husdjur rör sig i bilen kommer ett larm. Enligt de extra stöld- och säkerhetsgarantierna får konsumenter ofta försäkringsrabatter eftersom deras fordon har denna funktion.

De flesta system använder en eller två ultraljudssändare och en eller två mottagare. Ultraljudssensorer som PGA460-Q1 kan driva och ta emot en sändare och en mottagare, så en eller två PGA460-Q1-enheter kan behövas.