Применение
Ультразвуковые датчики применяются для помощи при осуществлении парковки. Они интегрированы в бамперы автомобилей для определения расстояний до препятствий и для «наблюдения» за пространством (например, во время заезда и выезда на парковочное место или в ходе маневра). Благодаря большому углу обзора, за счет использования нескольких датчиков (до шести датчиков на задней и передней части кузова), благодаря триангуляции можно определить расстояние и угол до препятствия. O приближении к препятствию водитель получает акустический и оптический сигнал.
Диапазон определения такой системы в настоящее время составляет от 0,25 до 2,5 м. С помощью ультразвуковых датчиков следующего поколения появится возможность охватывать диапазон до 4 м. Тогда можно будет реализовывать дополнительные функции, например, измерять размер парковочного места или работать в качестве ассистента во время парковки, дающего водителю рекомендации по осуществлению оптимальной парковки.
Структура
Ультразвуковой датчик состоит из пластикового корпуса с интегрированным штекерным соединением, ультразвукового преобразователя (алюминиевый сосуд с мембраной, на внутренней стороне которой вклеен пьезомаятник) и печатной платой с передающей и оценивающей электроникой (рис. 1). Два из трех электрических кабеля, ведущих к прибору управления, служат для подачи напряжения. С помощью третьего, двунаправленного провода включается функция передачи данных, а полученный обработанный сигнал отправляется обратно на прибор управления.
| Рисунок № 1 Ультразвуковой датчик (в разрезе) | |
 |
|
Принцип действия
Ультразвуковой датчик работает по принципу импульс-эхо в сочетании с триангуляцией. Если он получает от прибора управления цифровой посылаемый импульс, электронная схема заставляет колебаться алюминиевую диафрагму с прямоугольными импульсами на резонансной частоте (ок. 43,5 кГц) с типичным периодом порядка 300 мкс, в результате чего испускаются ультразвуковые импульсы. Звук, отражающийся от препятствия, опять принуждает уже успокоившуюся диафрагму к колебаниям (во время затухания ок. 900 мкс прием сигнала невозможен). Эти колебания выводятся пьезоэлектрическим элементом в виде аналогового электрического сигнала, который затем усиливается и преобразуется в цифровой.
Чтобы, с одной стороны, определить как можно больше препятствий в диапазоне считывания, а с другой стороны игнорировать неровности рельефа дороги, характеристика считывания датчика формируется ассиметрично. Угол считывания по горизонтали составляет ок. ±60°, по вертикали ок. ±30°. Асимметрия достигается преимущественно с помощью выборочного, продольного, узкого диапазона диафрагмы.