Los métodos electrónicos de medición de distancias para automóviles generalmente se dividen en cuatro formas: cámaras ultrasónicas, láser, de ondas milimétricas y CCD. Los sensores de alcance están instalados en el sistema de asistencia de carril, el sistema de asistencia de estacionamiento, el sistema de asistencia de frenado y el sistema de crucero activo del automóvil, y la mayoría de ellos utilizan sensores ultrasónicos. El ultrasonido se refiere a ondas mecánicas con frecuencias operativas superiores a 20 kHz. Los sensores ultrasónicos tienen la doble función de transmitir y recibir ondas sonoras, por eso se denominan sensores integrados.
1. Principios estructurales de los sensores ultrasónicos Actualmente, los sensores ultrasónicos piezoeléctricos se utilizan habitualmente en los automóviles. El componente clave del sensor ultrasónico es un chip piezoeléctrico dentro de una carcasa de plástico o metal. Está conectado al controlador a través de dos cables, y la señal eléctrica emitida y la señal eléctrica devuelta se transmiten al controlador a través de los cables. Los sensores ultrasónicos piezoeléctricos funcionan mediante la vibración de cristales piezoeléctricos. Hay dos obleas piezoeléctricas y una placa vibratoria dentro del sensor ultrasónico. Se aplica una señal de pulso a sus polos. Cuando su frecuencia es igual a la frecuencia de oscilación natural del cristal piezoeléctrico, el cristal piezoeléctrico resonará, haciendo vibrar la placa vibratoria, generando así ondas ultrasónicas. Por el contrario, si no se aplica voltaje entre los dos electrodos, cuando la placa vibratoria recibe el eco, fuerza a la oblea piezoeléctrica a vibrar y convierte la energía mecánica en una señal eléctrica, convirtiéndose luego en un receptor ultrasónico.
En definitiva, el sensor ultrasónico puede tanto emitir como recibir ondas ultrasónicas. Al transmitir ondas ultrasónicas, la energía eléctrica se convierte en ondas ultrasónicas; cuando se recibe el eco, convierte la vibración de las ondas ultrasónicas en señales eléctricas, por eso se le llama "transductor ultrasónico"
El transmisor ultrasónico se mueve en una determinada dirección Emite ondas ultrasónicas y comienza a cronometrar al mismo tiempo. Las ondas ultrasónicas se propagan en el aire y regresan inmediatamente cuando encuentran obstáculos en el camino. El receptor ultrasónico deja de cronometrar inmediatamente después de recibir la onda reflejada. La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el aire es de 340 m/s. Según el tiempo t registrado por el temporizador, mediante el procesamiento y cálculo del circuito lógico se puede calcular la distancia entre el punto de emisión y el obstáculo. es el siguiente:
L=3401/2, donde L es la distancia entre el punto de medición y el obstáculo que se está midiendo; 30 es la velocidad aproximada de propagación de la onda ultrasónica en el aire; 1 es el tiempo desde; El transmisor al receptor después de que la onda ultrasónica encuentra un obstáculo.
2. Características de rendimiento funcional del sensor ultrasónico
Debido a las características estructurales del chip piezoeléctrico circular, las ondas ultrasónicas emitidas por él tienen una cierta directividad y la sección transversal de el haz es similar a una elipse, por lo que el rango de detección es limitado, el ángulo de detección es de 120° en el plano horizontal y 60° en el plano vertical.
Ventajas de los sensores ultrasónicos
(1) Estructura simple, fabricación conveniente y bajo costo.
② Las ondas ultrasónicas tienen un fuerte poder de penetración contra la lluvia, la nieve y la niebla, y también pueden funcionar con mal tiempo.
③ El ultrasonido es insensible a la luz y al color y puede utilizarse para identificar objetos transparentes y poco reflectantes.
④ No susceptible a interferencias de campos electromagnéticos ambientales.
Desventajas de los sensores ultrasónicos
①La velocidad de medición no es tan buena como la del láser y la de ondas milimétricas.
② Las ondas ultrasónicas tienen un cierto ángulo de difusión y solo pueden medir la distancia, no la dirección. Solo se pueden usar a bajas velocidades. Se deben instalar múltiples sensores ultrasónicos en diferentes direcciones en los parachoques delantero y trasero. auto. ③ Tanto la señal transmitida como la señal de réplica cubrirán o interferirán con la señal de eco, por lo que la función de detección se perderá por debajo de cierta distancia. Esta es una de las razones por las que la distancia de detección de los sensores ultrasónicos comunes debe ser superior a 30 cm. Si es menor que esta distancia, el sistema no puede detectar obstáculos. Por tanto, una mejor solución es instalar la cámara al mismo tiempo que el sensor ultrasónico.
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