超聲波傳感器的選擇與參數(shù) - 一種汽車倒車障礙檢測(cè)系統(tǒng)解決方案

????? 可選用國(guó)產(chǎn)TC40-167R系列或MA40S2S(發(fā)送傳感器)、MA40S2R(接收傳感器)超聲波傳感器.其主要參數(shù)為(以TC40-167R為例):標(biāo)準(zhǔn)頻率40±0.1KHz;靈敏度(dB)≥-68;聲壓(dB)≥114;方向角(度)60;靜電容量/pf-2500;工作溫度(℃)- 20℃--+70℃;有效距離≥15M,反射接收有效距離為4M-7M.

關(guān)于對(duì)倒車障礙物的探測(cè)距離計(jì)算顯示

????? 撿測(cè)系統(tǒng)在探測(cè)到障礙物時(shí)向駕駛員發(fā)出警告,而新型汽車倒車障礙檢測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境采用多套發(fā)送與接收超聲波傳感器來(lái)擴(kuò)大探測(cè)范圍，從而提高對(duì)障礙物的正確度,即將距離最近的障礙物探測(cè)到并作出顯示,故該倒車障礙物撿測(cè)系統(tǒng)的LCD或LED顯示器顯示出的數(shù)字是最近障礙物的距離。

超聲波測(cè)量距離的計(jì)算方法

????? 超聲波是以脈沖串的形式向外發(fā)送的，脈沖頻率即中心頻率(或稱標(biāo)準(zhǔn)頻率)。PIC l8F8490主控器的定時(shí)器1(見(jiàn)圖3的 IC1內(nèi)所示)從發(fā)射第一個(gè)脈沖的上升沿時(shí)刻開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到主控器收到不斷衰減的接收信號(hào)小于設(shè)定值(即當(dāng)距離小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定值)時(shí)定時(shí)器1停止計(jì)數(shù)。因此，所測(cè)量出的時(shí)間間隔 (發(fā)射信號(hào)和接收到的反射信號(hào)之間的時(shí)間差) △t 乘以聲速就等于被測(cè)距離L的兩倍(2△L)。若超聲波在溫度T時(shí)的傳播速度為V，則微控制器就可以計(jì)算出汽車和障礙物之間的距離,其計(jì)算被測(cè)距離的公式為：

　　為此，只要當(dāng)距離小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定值時(shí)，非但有顯示而且就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

有關(guān)提高倒車檢測(cè)系統(tǒng)性能與精度的解決

換能器選擇與安裝

????? 根據(jù)所需要的精度、距離和系統(tǒng)成本，有幾種不同的實(shí)施方案可供選擇。換能器的頻率和功率越大，精度就越高。換能器頻率越高，其體積越小，也就使得系統(tǒng)可以更簡(jiǎn)便地安裝到汽車上。頻率低的換能器也有好處，其探測(cè)范圍更大，更容易探測(cè)到換能器周圍的物體。一種可降低干擾的廉價(jià)技術(shù)是，在接收換能器周圍加一根3厘米的管子，這樣就可以集中接收有效信號(hào),并增加方向性。

????? 影響系統(tǒng)性能下降的一個(gè)重要因素是，在發(fā)射器和揚(yáng)聲器之間的串?dāng)_。只有發(fā)射脈沖在接收換能器中的作用徹底消失，接收信號(hào)才能被探測(cè)到。在這兩個(gè)組件之間盡可能減少機(jī)械耦合很重要?？刹捎玫募夹g(shù)是，將每個(gè)換能器安裝在不同的PCB上。如果它們共用一個(gè)基板，可以在換能器后面放一塊薄的泡沫塑料。如果發(fā)射-接收運(yùn)用單換能器解決方案，那么應(yīng)該通過(guò)軟件在發(fā)射之后和啟用接收部分之前設(shè)置一個(gè)足夠長(zhǎng)的延遲。應(yīng)該避免給換能器增加任何保護(hù)涂層。所有這些技術(shù)都能改進(jìn)超聲系統(tǒng)的性能。

關(guān)于系統(tǒng)精度的提高 溫度傳感器消除該項(xiàng)誤差

????? 由于當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)超聲波的傳播速度也隨之改變，這將會(huì)引起測(cè)距誤差。利用溫度傳感器TCl047A測(cè)量空氣溫度再送主控器中的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，即可消除該項(xiàng)誤差。

　　改善接收器LC帶通濾波器效果，可以增加信號(hào)保真度和系統(tǒng)精度。反射信號(hào)的額外增益級(jí)對(duì)增加探測(cè)范圍和提高精度也有幫助。

結(jié)束語(yǔ)

　　上述類型的汽車倒車障礙檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是微控制器和超聲波傳感器相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù),是提高駕駛安全與體驗(yàn)的一個(gè)解決方案。由于系統(tǒng)可以識(shí)別駕駛盲區(qū)內(nèi)的障礙物，司機(jī)駕駛起來(lái)會(huì)更加得心應(yīng)手。

　　通過(guò)方案比較,該基于微控制器技術(shù)倒車障礙物撿測(cè)系統(tǒng)比單純用硬件電路系統(tǒng)(例內(nèi)置有發(fā)送接收電路的LM1812芯片及外圍電路組成的撿測(cè)系統(tǒng))要方便靈活得多,因?yàn)榭捎贸浞职l(fā)揮軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì),既可根據(jù)運(yùn)行與泊車環(huán)境需要增加功能又替代很多硬件電路,使倒車障礙物撿測(cè)系統(tǒng)更可靠準(zhǔn)確.