Účelem tohoto testu je vyhodnotit činnost ultrazvukových senzorů přiblížení (označovaných jako parkovací senzory) pomocí detektoru ultrazvukového parkovacího senzoru.
Jak provést test
- Připojte detektor ultrazvukového parkovacího senzoru k PicoScopeKanál A .
- Minimalizujte stránku nápovědy. To uvidíte PicoScope zobrazila příklad křivky a je přednastavena pro zachycení vaší křivky.
- Home prostor pro zobrazení živých dat.
- Aktivujte parkovací senzory vozidla (viz uživatelská příručka). K zajištění osobní bezpečnosti může být vyžadována pomoc (viz Poznámky).
- Držte detektor ultrazvukového parkovacího senzoru asi 25 mm od povrchu parkovacího senzoru.
- Zaměřte detektor ultrazvukového parkovacího senzoru přímo na parkovací senzor a pohybujte s ním kruhovým způsobem, abyste získali co nejlepší signál.
- S vašimi křivkami na obrazovce zastavit rozsah.
- Uveďte vozidlo do bezpečné klidové polohy (vypnutý motor).
- Použití Waveform Buffer, zoom a Měření nástroje ke zkoumání vašeho průběhu.
Poznámky
K aktivaci systému parkovacích senzorů může být nutné zařadit zpátečku nebo vpřed s běžícím motorem (a vypnutou spojkou). Pokud ano, musí mít vozidlo neustále pod kontrolou kvalifikovaný řidič. Proto budete během testování systému parkovacích senzorů potřebovat dva pracovníky, jednoho pro ovládání vozidla a druhého pro měření.
Příklad průběhu
Poznámky k průběhu
Tento známý dobrý průběh má následující vlastnosti:
- Oscilující puls, který téměř okamžitě narůstá na svou nejvyšší vrcholovou amplitudu a poté klesá po delší časové období.
- Celková velikost pulzu závisí na blízkosti detektoru ultrazvukového parkovacího senzoru k parkovacímu senzoru a na provozuschopnosti senzoru.
- Obecně platí, že když je detektor ultrazvukového parkovacího senzoru držen ve stejné vzdálenosti, amplitudy pulzu by měly být pro každý senzor stejné. Mohou však existovat určité odchylky zepředu dozadu nebo z vnitřní strany na vnější (okolo osy vozidla).
- Pulzní oscilace se pohybuje kolem 40 kHz.
Další pokyny
Typický parkovací senzor lze považovat za vysílač i přijímač. Vnitřní piezoelektrické zařízení se používá nejen k generování vysokofrekvenčního pulsu vzduchem, ale také k převodu jakýchkoli odražených pulsů na napěťovou reprezentaci vzdálenosti.
Parkovací senzor je zpočátku řízen příslušným palubním počítačem vozidla po dobu dostatečnou k vybuzení piezoelektrického prvku na vysokou frekvenci (kolem 40 kHz). Toto vzrušení má za následek vyslání tlakového impulsu z povrchu parkovacího senzoru. Tlakový puls vytváří neslyšitelnou zvukovou vlnu (kmitá s frekvencí mimo dosah lidského sluchu).
Doba potřebná k vybuzení parkovacího senzoru (řízeného počítačem) je kritická, protože piezoelektrický prvek musí téměř okamžitě rezonovat na frekvenci 40 kHz, poté se vrátit do klidu a čekat na jakékoli odrazy. Návrat k odpočinku vyžaduje čas; tato doba doznívání se označuje jako zvonění a představuje ztrátu zvukové energie generované piezoelektrickým prvkem.
Během vyzvánění se palubní počítač pozastaví, než začne poslouchat jakékoli odrazy od parkovacího senzoru. Jinak by zvonění mohlo rušit a zamaskovat případné odražené tlakové vlny.
Když zvukové vlny opustí povrch parkovacího senzoru, vzdálenost mezi parkovacím senzorem a odrážejícím se předmětem určuje čas, který piezoelektrický prvek potřebuje k přijetí jakýchkoli odražených zvukových vln.
Správná činnost parkovacích senzorů závisí na jejich poloze/orientaci (příslušenství), připojení kabelového svazku, znečištění nebo degradaci povrchu, funkčnosti řídicí jednotky a jejich provozním prostředí, které je odstraněno ze zdrojů intenzivní telekomunikační a ultrazvukové aktivity.
Zatímco držíte detektor ultrazvukového parkovacího senzoru ve stejné vzdálenosti a umístění od každého z parkovacích senzorů vozidla, porovnejte amplitudy naměřených impulsů, abyste identifikovali nefunkční senzory nebo senzory, které produkují snížený výkon.
Odmítnutí odpovědnosti
Toto téma nápovědy podléhá změnám bez upozornění. Informace uvnitř jsou pečlivě kontrolovány a považovány za správné. Tyto informace jsou příkladem našich šetření a zjištění a nejedná se o konečný postup. Pico Technology nenese žádnou odpovědnost za nepřesnosti. Každé vozidlo se může lišit a vyžaduje jedinečné nastavení testu.
Pomozte nám zlepšit naše testy
Víme, že naši uživatelé PicoScope jsou chytří a kreativní, a rádi bychom obdrželi vaše nápady na zlepšení v tomto testu. Klikněte na Přidat komentář tlačítko pro zanechání zpětné vazby.
3 komentáře | Přidat komentář
Pico Mike
Ledna 04 2019
Ahoj Cedriku,
Váš dotaz jsem předal členovi týmu automobilové podpory. Někdo by se s vámi měl brzy spojit.
Cedric Wicks
Ledna 03 2019
Chtěl bych být schopen změřit čas, za který piezoelektrický prvek přijme jakékoli odražené zvukové vlny, a určit vzdálenost mezi parkovacím senzorem a odrážejícím se objektem…máte produkty, které to umí?
Chad
Může 15 2017
Za prvé, je skvělé vidět nové řízené testy, které přicházejí online, děkujeme.
Můžete poskytnout srovnání se signálem z ECU porovnávajícím vstup s výstupem, protože tento test vám řekne pouze to, že snímač nefunguje, a ne proč?
Pro srovnání také příklady průběhů z vadných snímačů.
Recenze
PicoScope je nejjednodušší a zároveň nejsložitější nástroj v mé dílně pro diagnostické použití. To vám umožní vidět, co jste předtím museli hádat, že se děje. Stephen Pender, Austrálie
Fantastické produkty a podpora s neuvěřitelným výkonem za ty peníze. David Callaghan
Byl jsem velmi mile překvapena rychlostí a jednoduchostí objednávky. Když jsem si předtím neobjednal přes internet, vůbec jsem se netrápil. Výrobek je výborný. Specialista Vagtech VW, Manchester, Spojené království
Podpora, kterou jsem od Pica během let dostával, byla skvělá. Pravidelné aktualizace softwaru a ovladačů jsou skutečným bonusem. Shaun Lovelss
Buďte v kontaktu.
Přihlaste se a přihlaste se k odběru našeho měsíčního zpravodaje a my vás udržíme v obraze.
Automobilové diagnostické přístroje a zařízení
Ultrazvukové senzory se již léta používají v široké škále aplikací, včetně vyhledávačů ryb, parkovacích senzorů v autech a poplašných zařízení proti vloupání. V tomto článku popisujeme vlastnosti ultrazvuku a použití ultrazvukových senzorů, jako příklad použijeme parkovací senzory.
Charakteristika ultrazvuku
Ultrazvuk je akustická vlna s velmi vysokou frekvencí, mimo lidský sluch. Protože slyšitelný frekvenční rozsah je údajně mezi 20 Hz a 20 kHz, ultrazvuk obecně znamená akustické vlny nad 20 kHz. Netopýři díky své echo-lokaci (biologický ultrazvukový radar) mohou slyšet zvuky až do 200 kHz, což je daleko za možnostmi lidského ucha.
Ultrazvuk má několik vlastností, díky kterým je tak užitečný a které vedly k jeho použití v mnoha elektronických aplikacích. Za prvé je pro člověka neslyšitelný, a proto jej uživatel nezjistí. Za druhé, ultrazvukové vlny mohou být produkovány s vysokou směrovostí. Za třetí, jsou to kompresní vibrace hmoty (obvykle vzduchu). Konečně mají nižší rychlost šíření než světlo nebo rádiové vlny.
Skutečnost, že ultrazvuk je pro lidské uši neslyšitelný, je důležitým faktorem při aplikacích ultrazvuku. Například systém parkovacích senzorů generuje akustický tlak vyšší než 100 dB, aby byl zajištěn čistý příjem. To je ekvivalent slyšitelného akustického tlaku, který zažíváte, když stojíte v blízkosti proudového motoru.
Vysoká frekvence ultrazvuku (krátká vlnová délka) umožňuje úzkou směrovost, podobnou jeho ekvivalentu rádiových vln, mikrovlnám. Této vlastnosti se využívá při léčbě ledvinových kamenů, kdy se ultrazvuk vysílaný z vnějšku těla zaměřuje na kámen, aby jej rozložil. Vzhledem k tomu, že hladina energie je nízká, neškodí tělu.
Protože ultrazvuk je vibrací hmoty, lze jej také použít ke zkoumání vlastností této hmoty. Ultrazvuková diagnostika využívá tuto funkci k detekci a vizualizaci změn v odrazivosti a propustnosti odpovídající obsahu vody a hustotě hmoty v médiu, například orgánu ve vašem těle.
Ultrazvuk se šíří vzduchem rychlostí kolem 340 m/s jako jiné zvuky. Doba, za kterou ultrazvuková vlna urazí 10 cm, je přibližně 3 ms, na rozdíl od 3.3 ns pro světlo a rádiové vlny. To umožňuje měření pomocí nízkorychlostního zpracování signálu.
Ultrazvukové senzory pro parkování
Podívejme se jako příklad na parkovací senzory. Parkovací senzory používají typ sonaru. Termín sonar je zkratka pro zvukovou navigaci a radar; používá se pro výpočet vzdálenosti a/nebo směru objektu od doby, kterou potřebuje zvuková vlna k cestě k cíli a zpět. Ultrazvukový senzor je reproduktor nebo mikrofon, který vysílá nebo přijímá ultrazvuk. Existuje i typ, který si poradí s vysíláním i příjmem. Parkovací senzory vozidel jsou vybaveny tímto typem senzorů.
Ultrazvukové senzory se zpočátku používaly ve vozidlech pro detekci překážek při parkování (obrázek 1), ale nyní se vyvíjí v automatický parkovací systém.
Obrázek 1. Příklady systémů parkovacích senzorů ve vozidlech
Tento systém řídí řízení, zrychlení a brzdění automaticky na základě parkovací zóny a informací o poloze získaných z ultrazvukového senzoru, aby bylo dosaženo paralelního parkování a garážového parkování.
V případě zadního sonaru jsou na zadním nárazníku namontovány dva až čtyři ultrazvukové senzory pro detekci překážky ve vzdálenosti 2 až 2.5 m. Vzdálenost je sdělována řidiči v reálném čase pomocí různých zvuků bzučáku. Dokonce i drátěný plot lze detekovat, pokud je dostatečně blízko.
Hlavní charakteristiky ultrazvukových snímačů pro zadní sonar jsou směrovost, doba vyzvánění, citlivost a akustický tlak.
Směrovost ultrazvukového senzoru odpovídá velikosti a tvaru vibrující plochy (která vysílá ultrazvuk) a frekvenci, kterou vibruje. Obrázek 2 ukazuje směrovost měniče diskového typu.
Obrázek 2. Průměr vyzařovací plochy a směrovost (vypočtená hodnota) pro snímač diskového typu
Užší směrovosti lze dosáhnout při vyšší frekvenci, když velikost zůstává stejná, nebo při větší velikosti, když frekvence zůstává stejná. Rozdíl v detekční vzdálenosti s různou frekvencí při stejné velikosti je znázorněn na obrázku 3.
Obrázek 3. Frekvence (směrovost) a vliv země
Použitím vyšší frekvence a volbou vhodného zesilovače (zesílení) můžeme zvýšit vliv pozemních objektů, jako jsou dorazy kol. Zatímco užší vertikální směrovost zlepšuje použitelnost snímače, širší horizontální směrovost může poskytnout širší pokrytí s menším počtem snímačů. V takových situacích se používají „asymetrické“ ultrazvukové senzory (obrázek 4).
Obrázek 4. Typ směrovosti pro ultrazvukové snímače
Vzhledem k tomu, že zadní sonarové ultrazvukové senzory zvládají odesílání i přijímání ultrazvuku, pokud se vysílající zvuková vlna nerozptýlí bez rychlého zvonění, nemůže začít přijímat svůj odraz. Čím kratší je doba vyzvánění, tím blíže může být dosah detekce.
Pouzdro ultrazvukového senzoru Murata, které také funguje jako ultrazvukový emitor, je vyrobeno přesně tak, aby rezonovalo s budicí frekvencí. To je důvodem jeho vysoké citlivosti a akustického tlaku.
Obrázek 5 ukazuje ultrazvukový senzor MA40MF14-5B, nejčastěji používaný pro vozidlový sonar, a jeho směrovost.
Obrázek 5. MA40MF14-5B a jeho směrovost
Vyznačuje se asymetrickou směrovostí (110 o x 50 o ), krátkou dobou vyzvánění a vysokým akustickým tlakem, citlivostí a spolehlivostí. Kromě modelu s nominální frekvencí 40 kHz zahrnuje jeho řada také modely 48 kHz, 58 kHz a 68 kHz.
Příklad aplikace
Ultrazvukové senzory jsou poháněny přerušovanými vlnami nazývanými burst waves. Shlukové vlny mají normálně 20 cyklů opakujících se vln se stejnou frekvencí, jako je jmenovitá frekvence senzoru. Kromě toho musí být interval mezi výbuchy dostatečně delší než doba, za kterou se vlna odrazí zpět od cíle.
Obrázek 6 je příklad obvodu snímače pro typický systém parkovacích snímačů.
Obrázek 6. Příklad snímacího obvodu
Protože tyto senzory musí být vodotěsné, jsou méně citlivé než senzory pro vnitřní použití. Z tohoto důvodu musí být budicí napětí snímače zvýšeno na 70 až 100 V pomocí transformátoru, aby vyzařoval silnější ultrazvuk.
Indukčnost transformátoru na straně snímače působí jako součást LC paralelního rezonančního obvodu pro snížení zvonění při příjmu. Indukčnost transformátoru je odvozena z 1/[(2wf) 2 C] kde f je rezonanční frekvence. Transformátor lze snadno navrhnout, protože převodový poměr a počet závitů jsou určeny budicím napětím a indukčností.
Kapacita snímače však značně kolísá, jak se mění teplota v důsledku teplotních charakteristik piezoelektrického materiálu a rozdílu v koeficientech tepelné roztažnosti mezi piezoelektrickým prvkem a pouzdrem. Murata minimalizoval toto kolísání kapacity závislé na teplotě připojením kondenzátoru s opačnou teplotní charakteristikou (kondenzátor pro kompenzaci teploty) paralelně s piezoelektrickým prvkem.
To umožňuje krátké, stabilní vyzváněcí charakteristiky v širokém teplotním rozsahu. Tato technologie je nezbytná pro systém schopný detekovat objekt na krátkou vzdálenost přibližně 10 cm.
Nakonec je na obrázku 7 znázorněn vývoj ultrazvukových senzorů pro parkovací aplikace.
Obrázek 7. Vývoj ultrazvukových senzorů pro zadní sonar
Téměř polovina nových vozidel v Evropě a Asii má zadní parkovací senzory. Očekává se, že tato technologie získá popularitu i v Severní Americe. Doufáme, že pomocí ultrazvukových senzorů pomůžeme zlepšit bezpečnost a pohodlí vozidel.
Profil autora
Munenori Hikita je evropský produktový manažer Murata pro senzorové produkty.
