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為什麼要將超聲波傳感器用於汽車輔助設計？

發布時間：2017-12-14 來源：eefocus 責任編輯：lina

【導讀】duonianyilai，chaoshengboganyingqizaichengyongcheshangyingyongguangfanruchaoshengbotingchefuzhukebangzhucheliangzaidisutingcheshijiancezhouweiwuti。ciwai，tijiaokaiqihoubeixiangheruqinjiancebaojingzeshichaoshengbochuanganqidelianggexinxingyingyong。rutu1所示。本文將為您詳細解釋這三種應用為何以及如何使用超聲波感應器。

圖1：用於乘用車中的超聲波感應器

超聲波停車輔助係統

超聲波停車輔助也被稱為停車輔助係統、停(ting)車(che)引(yin)導(dao)係(xi)統(tong)和(he)倒(dao)車(che)輔(fu)助(zhu)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)可(ke)實(shi)現(xian)從(cong)簡(jian)單(dan)地(di)檢(jian)測(ce)周(zhou)圍(wei)物(wu)體(ti)並(bing)通(tong)過(guo)聲(sheng)音(yin)警(jing)示(shi)駕(jia)駛(shi)員(yuan)，到(dao)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)人(ren)為(wei)操(cao)作(zuo)的(de)自(zi)動(dong)停(ting)車(che)。通(tong)常(chang)，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)擁(yong)有(you)4-16個感應器，巧妙地圍繞車身安裝，以提供所需的檢測覆蓋，如圖2所示。

圖2：使用PGA460-Q1的超聲波停車輔助星型配置

設計這些類型應用的工程師應尋求驅動超聲波傳感器（發射器）的集成電路，同時接收、調節和處理確定物體與車輛距離的超聲回波。例如，PGA460-Q1能夠可靠地檢測距離最遠為5米的國際標準化組織（ISO）杆（用於超聲波停車輔助的聚氯乙烯（PVC）管作為性能標準）。該器件還通過了嚴格的靜電放電（ESD）和大電流注入（BCI）測試，即在進行超聲波停車輔助係統開發時的常規測試。

由於原始設備製造商（OEMs）麵臨每輛車需要增加超聲波感應器數量的需求，超聲波停車輔助的成本壓力將在未來數年持續增加。而PGA460-Q1則能夠為高產量的一級供應商提供具有競爭力的成本結構。

超聲波停車輔助模塊的常見要求，包括：

Ÿ從30厘米到5米的物體檢測的能力。

Ÿ時間指令接口（TCI）或者從模塊連接到局部電子控製單元或直接連接到車身控製模塊（BCM）（總線配置）的局域互連網絡（LIN）通信。

為滿足自動駕駛汽車的需求，短距離和長距離物體檢測標準將變得更加嚴格。從2025年開始，超聲波模塊將必須能夠檢測距離在10厘米到7米的物體。半導體供應商在模擬前端（AFE）敏感度和驅動方法的改進對於滿足這些檢測距離的要求至關重要。

TCI和LIN是當今超聲波停車輔助係統中最常見的兩種通信接口。然而，隨著汽車高級駕駛輔助係統（ADAS）視覺處理能力的提高，預計外圍感應器接口（PSI）5、分布式係統接口（DSI）3或控製器局域網（CAN）等更高速協議將被應用來傳送大量的超聲回波數據。

踢腳開啟後備箱

踢(ti)腳(jiao)開(kai)啟(qi)後(hou)備(bei)箱(xiang)也(ye)稱(cheng)為(wei)智(zhi)能(neng)後(hou)備(bei)箱(xiang)開(kai)啟(qi)係(xi)統(tong)。該(gai)功(gong)能(neng)使(shi)車(che)主(zhu)將(jiang)腳(jiao)放(fang)在(zai)後(hou)保(bao)險(xian)杠(gang)下(xia)方(fang)，無(wu)需(xu)使(shi)用(yong)雙(shuang)手(shou)，僅(jin)需(xu)踢(ti)腳(jiao)動(dong)作(zuo)就(jiu)能(neng)打(da)開(kai)汽(qi)車(che)後(hou)備(bei)箱(xiang)，如(ru)圖(tu)3所示。

圖3：踢腳開啟後備箱

傳(chuan)統(tong)的(de)踢(ti)腳(jiao)開(kai)啟(qi)後(hou)備(bei)箱(xiang)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)位(wei)於(yu)保(bao)險(xian)杠(gang)底(di)部(bu)的(de)電(dian)容(rong)式(shi)感(gan)應(ying)條(tiao)。但(dan)許(xu)多(duo)汽(qi)車(che)一(yi)級(ji)供(gong)應(ying)商(shang)正(zheng)在(zai)探(tan)索(suo)使(shi)用(yong)超(chao)聲(sheng)波(bo)感(gan)應(ying)技(ji)術(shu)在(zai)這(zhe)一(yi)應(ying)用(yong)上(shang)，一(yi)些(xie)係(xi)統(tong)已(yi)經(jing)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)。與(yu)電(dian)容(rong)式(shi)感(gan)應(ying)相(xiang)比(bi)，超(chao)聲(sheng)波(bo)感(gan)應(ying)的(de)優(you)勢(shi)是(shi)在(zai)汙(wu)垢(gou)和(he)水(shui)等(deng)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)下(xia)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)堅(jian)固(gu)性(xing)，電(dian)容(rong)式(shi)感(gan)應(ying)對(dui)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)，如(ru)果(guo)車(che)身(shen)被(bei)弄(nong)髒(zang)，該(gai)功(gong)能(neng)可(ke)能(neng)就(jiu)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong)。

針對踢腳開啟係統的超聲波解決方案常見要求包括：

Ÿ從15厘米到1米處檢測物體的能力

Ÿ低靜態電流

Ÿ在12V汽車電池供電下正常工作

讓我們逐一介紹這些要求。

距離15厘米到1米的物體檢測

shiyongchaoshengboganyingjishuyutijiaokaiqihoubeixiangdetiaozhanzhiyishijinjulijiancefanwei。chaoshengboganyingqijingquejiancejinchangwutidenengliqujueyuganyingqidezhilianghechuanganqideguige、驅動方法和設計以及接收路徑（AFE和數字處理）的性能。

高品質的傳感器，如Murata的MA58MF14-7N，在傳感器激發階段具有更穩定可靠的衰減或“振鈴”。通過選擇高品質的傳感器，可以減少衰減的時間長度，更準確地預測衰減的穩定性。

傳感器驅動器的方法和設計將顯著影響超聲波衰減周期和曲線。在需要近場性能的踢腳開啟後備箱應用中，TI建議使用變壓器驅動拓撲結構。圖4是使用PGA460-Q1的變壓器驅動原理圖示例。

圖4：PGA460-Q1變壓器驅動原理圖

當使用變壓器增加電源電壓激活傳感器時，衰減曲線更加穩定可測，使得近距離物體檢測性能更優。

最後，AFE和數字處理的性能也會影響近距離和遠距離的物體檢測。例如，PGA460-Q1具有低噪聲放大器，配有可編程時變增益級，嵌入12位wei逐zhu次ci逼bi近jin寄ji存cun器qi模mo數shu轉zhuan換huan器qi。低di噪zao聲sheng放fang大da器qi可ke以yi減jian少shao接jie收shou信xin號hao的de噪zao聲sheng，並bing且qie可ke編bian程cheng增zeng益yi放fang大da器qi的de時shi變bian增zeng益yi特te性xing可ke以yi實shi現xian對dui近jin場chang物wu體ti應ying用yong較jiao小xiao增zeng益yi和he對dui遠yuan場chang物wu體ti檢jian測ce應ying用yong較jiao大da增zeng益yi。您nin可ke以yi將jiang寄ji存cun器qi中zhong的de增zeng益yi曲qu線xian設she置zhi存cun儲chu在zai電dian可ke擦ca除chu可ke編bian程cheng隻zhi讀du存cun儲chu器qi（EEPROM）中。

低靜態電流

由於踢腳開啟超聲波感應器必須在汽車熄火的情況下運行，所以係統靜態電流很重要，是OEM很關注的性能。PGA460-Q1具有?9?1500μA電流消耗的睡眠模式，可以間歇地使用該模式，使整個係統的電流消耗達到必要水平。

在12V汽車電池供電下正常工作

PGA460-Q1器件用於從6V至28V的輸入電壓範圍工作。在踢腳開啟後備箱應用中，PGA460-Q1器件直接連接到汽車電池。適當的外部組件保護措施，例如瞬態電壓抑製（TVS）二極管有助於保護器件免受電池瞬態和反向電池電流的影響。

入侵檢測報警

zaiouzhou，ruqinjiancebaojingshixiaofeizhezaigoucheshidekexuanshebeihuozaigouchehouanzhuang。dangqichexihuohetingkaoshi，zhexiebaojingqijiangshiyongchaoshengboganyingqilaijiancecheneiderenheyidong。gaibaojingyongzuozhubaojingxitongdehoubeixitong，ruguoertonghuochongwuzaicheneiyidong，yehuifachubaojing。genjuyouyuyijingyoufujiadefangdaoheanquanbaozhang，xiaofeizheshichanghuiyinqicheliangyongyouzhexianggongnengerhuodebaoxianzhekou。

大多數係統使用一到兩個超聲波發射器和一到兩個接收器。超聲波感應器如PGA460-Q1可以驅動和接收一個發射器和一個接收器，因此可能需要一到兩個PGA460-Q1器件。

總結

盡jin管guan這zhe三san種zhong應ying用yong場chang景jing是shi最zui常chang使shi用yong超chao聲sheng波bo感gan應ying器qi，一yi級ji供gong應ying商shang和he原yuan始shi設she備bei製zhi造zao商shang還hai在zai開kai發fa鷗ou翼yi車che門men，盲mang點dian偵zhen測ce係xi統tong以yi及ji前qian向xiang主zhu動dong避bi撞zhuang係xi統tong等deng附fu加jia應ying用yong。你ni還hai了le解jie其qi他ta使shi用yong超chao聲sheng波bo感gan應ying器qi的de汽qi車che應ying用yong嗎ma？請qing在zai下xia方fang評ping論lun。

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