微控制器和超聲波技術在汽車倒車檢測系統中的應用(05-100)

　　倒車障礙檢測系統對盲區內障礙物的探測

　　倒車障礙檢測系統所采用的超聲波傳感器技術可以探測到附近的障礙物,為駕駛員提供倒車警告和輔助泊車功能,其原理是利用超聲波探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物,并及時發出警告。所設計的檢測系統可以同時提供聲光并茂的聽覺和視覺警告,其警告表示是探測到了在盲區內障礙物的距離和方向。這樣,在狹窄的地方不管是泊車還是開車,借助倒車障礙報警檢測系統,駕駛員心理壓力就會減少,并可以游刃有余地采取必要的動作。而這種PIC l8F8490微控制器與超聲波傳感器很便宜,并且可以用在眾多車型上。

　　那末什么是基于超聲波傳感器的倒車障礙檢測系統呢?為此應先了解超聲波傳感器的有關技術問題

 

　　超聲波傳感器系統構成與工作程式(見圖1所示)

　　由發送傳感器(或稱超聲波發送器)、接收傳感器(或稱超聲波接收器)、控制部分與電源部分組成。發送器傳感器由發送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成,換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超聲波能量并向空中幅射;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成, 換能器接收超聲波產生機械振動,將其變換成電能量,作為傳感器接收器的輸出,從而對發送的超聲波進行檢測.而實際使用中,用發送傳感器的陶瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的陶瓷振子.控制部分主要對發送器發出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數及探測距離等進行控制.超聲波傳感器的電源(或稱信號源)可用DC12V±10%或24V±10%.

　　若對發送傳感器內諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓,則壓電陶瓷片就根據所加高頻電壓極性伸長與縮短,于是發送40KHz頻率的超聲波,其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調制),其超聲波波形見圖1所示,并傳給超聲波接收器.接收器是利用壓電效應的原理,即在壓電元件上施加壓力,使壓電元件發生應變,則產生一面為”+”極,另一面為”-“極的40KHz正弦電壓.因該高頻電壓幅值較小,故必須進行放大.

　　根據超聲波傳感器等效電路與阻抗特性可知,對發送傳感器而言,工作于串聯諧振,即諧振頻率fr處阻抗Zr最低,故能供給最大功率,能用較大振動傳感器;而對接收傳感器而言,工作于并聯諧振,即諧振頻率fα處阻抗Zα最高,難供大功率,但阻抗Zα高就能得到較大振幅信號,所以fα處用作傳感器其靈敏度高.

　　倒車撿測障礙糸統超聲換能器的工作方式為反射式,,即發送傳感器換能器發射40KHz頻率的超聲波,迂到障礙后反射被接收傳感器的換能器接收并轉換成電信號,見圖2所示. 其傳播介質為空氣.

 

　　基于超聲波微控制器技術的倒車障礙檢測系統設計方案

 

　　圖3為汽車倒車障礙檢測系統設計方案框圖