Открытие двери багажника одним жестом
Типовая разработка компании Texas Instruments на базе интегральных ультразвуковых дальномеров и популярного малопотребляющего микроконтроллера MSP430 позволяет без лишних затрат создать систему открытия багажника с помощью жеста, когда водитель находится вне салона автомобиля.
Многие автомобили имеют возможность дистанционного открытия багажника. Эта полезная функция в разных моделях автомобилей имеет разный уровень автоматизации. Но периодически возникают ситуации, когда данного сервиса недостаточно, ведь в некоторых случаях у водителя нет возможности нажать на кнопку.
Именно для таких случаев и предназначен способ управления багажником без использования рук. Имея в кармане бесконтактный ключ, достаточно провести ногой под днищем автомобиля, и при наличии электропривода дверь багажника самостоятельно откроется или закроется.
В некоторых автомобилях, например, Ford Escape Titanium, эта функция присутствует в базовой комплектации. Но таких пока немного, поэтому для повышения функциональности существующих автомобилей необходима доработка. Например, создать систему открытия двери багажника жестом можно с помощью разработанного компанией Texas Instruments опорного проекта TIDA-01424 (рисунок 1).
Рис. 1. Внешний вид платы TIDA-01424
Принцип работы системы
Рис. 2. Открытие багажника без помощи рук
В основе системы TIDA-01424 лежит метод бесконтактного измерения расстояний с помощью двух ультразвуковых датчиков. На сегодняшний день ультразвуковые колебания активно используются в медицине, строительстве, промышленности и во многих других сферах человеческой деятельности.
С помощью ультразвуковой эхолокации можно измерять расстояние с точностью до нескольких миллиметров. Это означает, что разместив под задним бампером автомобиля два ультразвуковых приемопередатчика, можно контролировать пространство между задней частью днища автомобиля и дорожным покрытием и, соответственно, определять не только появление в этом объеме постороннего предмета, но и, за счет наличия двух датчиков, траекторию его перемещения. Если измеренный маршрут совпадет с хранящейся в энергонезависимой памяти устройства эталонной траекторией, значит можно формировать команду на управление каким-либо внешним устройством, например, электродвигателем двери багажника.
Таким образом, с помощью проекта TIDA-01424 открыть или закрыть багажник автомобиля теперь можно, просто проведя с определенной скоростью ногой под задним бампером (рисунок 2).
Система TIDA-01424
Структурная схема опорного проекта TIDA-01424 показана на рисунке 3. Основными элементами платы являются две микросхемы ультразвуковых дальномеров PGA460-Q1, выполняющие всю основную работу, связанную с аналоговыми сигналами.
Рис. 3. Структурная схема TIDA-01424
Результаты измерений, фактически представляющие собой расстояния до каждого обнаруженного датчиком объекта, сравниваются с предустановленными пользователем оптимизированными пороговыми уровнями и используются для принятия последующих решений. Гибкость системы обусловлена возможность получения цифровых данных непосредственно из дальномеров PGA460-Q1 по последовательному интерфейсу USART и использованию их в качестве входных данных для алгоритма распознавания жестов.
Основные компоненты аналоговой части системы, включая две микросхемы дальномеров PGA460-Q1 с согласующими ультразвуковыми трансформаторами и прочей необходимой обвязкой, 3,3-вольтовый LDO-стабилизатор TPS7B6933-Q1 и монитор TPS3700-Q1 с силовым интеллектуальным коммутатором питания TPS1HA100-Q1 смонтированы на компактной двухсторонней плате формата BoosterPack. Особенностью данного форм-фактора является наличие 20-контактного разъема, на который выведены сигналы USART и несколько стандартных портов ввода-вывода (GPIO). Это разъем полностью совместим с микроконтроллерными платами LaunchPad, выпускаемыми Texas Instruments. Именно на такой плате, работающей под управлением микроконтроллера MSP430F5529, и реализованы алгоритмы обработки сигналов дальномеров, исходный код которых доступен для свободного скачивания на веб-сайте Texas Instruments.
Питание системы осуществляется от стандартной 12-вольтовой аккумуляторной батареи. При этом система имеет защиту от переполюсировки, пониженного и повышенного напряжений, и может без проблем выдержать перенапряжения до 40 В, возникающие, например, при неполадках в бортовой сети автомобиля.
В пассивном режиме при выключенных ультразвуковых излучателях ток потребления системы составляет менее 100 мкА, что позволяет подключать ее непосредственно к аккумуляторной батарее без риска значительного разряда последней.
Все компоненты системы рассчитаны на использование в автомобильных приложениях и имеют соответствующий температурный диапазон -40…105°C.
В целом система состоит из двух плат (аналоговых сигналов и микроконтроллера), обозначенных на рисунке 3 синим цветом, и требует подключения всего трех внешних компонентов: двух ультразвуковых датчиков и источника питания. Основные технические характеристики системы приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные технические характеристики TIDA-01424
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Количество ультразвуковых приемопередатчиков | 2 |
| Тип ультразвуковых излучателей | Герметичные с трансформаторным управлением |
| Рабочий диапазон напряжения питания, В | 6…18 |
| Допустимый диапазон напряжения питания, В | -20 (переполюсировка)…40 (резкий обрыв нагрузки аккумуляторной батареи) |
| Потребляемый ток в рабочем режиме, мА | не более 40 |
| Потребляемый ток в выключенном режиме, мкА | не более 50 |
| Дальность обнаружения объекта, мм | 200…500 |
| Длительность жеста, с | 1…4 |
| Частота выборки, выб./с | 5…40 |
| Печатная плата | Двухсторонняя, форм-фактор BoosterPack |
Основные компоненты платы TIDA-01424
Основными элементами системы TIDA-01424 являются две специализированные микросхемы PGA460-Q1 (рисунок 4), являющиеся полнофункциональными системами-на-кристалле, требующими минимального количества внешних компонентов. Благодаря высокой чувствительности дальномеры PGA460-Q1 способны обнаружить широкий спектр объектов на расстоянии до 11 метров, потребляя при этом минимум мощности.
Рис. 4. Структурная схема PGA460-Q1
В компактном корпусе TSSOP-16 микросхем PGA460-Q1 интегрирован драйвер внешнего ультразвукового излучателя, оптимизированный для работы с трансформатором, имеющим вывод от середины первичной обмотки. Приемная часть содержит малошумящий предварительный усилитель с программируемым коэффициентом усиления, аналогово-цифровой преобразователь и мощный сигнальный процессор, с помощью которых можно с высокой избирательностью и помехозащищенностью выделить отраженные эхо-сигналы.
В целом микросхема PGA460-Q1 является практическим законченным ультразвуковым дальномером, требующим лишь минимально необходимых внешних радиокомпонентов и внешнего микроконтроллера для настройки режимов работы и отображения результатов измерений.
Основной областью применения PGA460-Q1 являются приложения, требующие точного измерения расстояния как до неподвижных, так и до движущихся объектов или препятствий. Так, например, на основе PGA460-Q1 можно создать отдельные узлы ассистентов и полностью автоматизированные парковочные системы, работающие без вмешательства человека. Кроме этого, PGA460-Q1 может использоваться в охранных системах в качестве датчика открытия окон или дверей, в навигационных системах роботов и дронов, и даже в качестве измерителя уровня сыпучих материалов.
Все необходимые для работы параметры микросхемы можно легко настраивать через банк специализированных регистров и сохранять во внутренней энергонезависимой памяти. Управление микросхемой и получение результатов измерений может осуществляться одним из трех способов:
- с помощью специализированного интерфейса на основе команд с ограниченным временем (Time-Command Interface – TCI);
- с помощью полудуплексного однопроводного асинхронного интерфейса USART через вывод IO;
- с помощью стандартного интерфейса USART с КМОП-уровнями логических сигналов через выводы RXD и TXD.
В случае, когда микросхема PGA460-Q1 не используется, она может быть переведена в режим сверхмалого потребления, вывести из которого ее можно, передав команду через USART.
Основные технические характеристики PGA460-Q1:
- автомобильная квалификация AEC-Q100:
- температурный диапазон – grade 2 (-40…105°C);
- уровень защиты HBM ESD – level 2;
- уровень защиты CDM ESD – level C4B.
- мощный драйвер с двумя комплементарными MOSFET нижнего плеча в выходном каскаде и конфигурируемыми пределами выходного тока, поддерживающий непосредственный и трансформаторный методы возбуждения излучателя;
- возможность работы как с одним, так и с двумя излучателями;
- малошумящий приемник с изменяющимся во времени коэффициентом усиления в диапазоне 32…90 дБ, программируемым в 6 точках;
- два предустановленных набора из 12 изменяющихся во времени порогов для обнаружения объектов;
- таймеры для измерения времени и продолжительности импульсов отраженных эхо-сигналов;
- встроенный датчик температуры;
- 128 байт ОЗУ для записи эхо-сигналов, что достаточно для обнаружения объектов, расположенных на расстоянии до 11 м;
- 42 байта EEPROM для хранения настроек, с помощью которых можно быстро инициализировать микросхему;
- два однопроводных интерфейса, поддерживающих сигналы с высоким напряжением — на основе команд с ограниченным временем (TCI) и асинхронный USART;
- USART с КМОП-уровнями сигналов;
- наличие средств диагностики системы излучателя (частота, время затухания, напряжение возбуждения), источника питания и приемопередатчика.
Стабильность, надежность и точность измерений дальномеров PGA460-Q1 во многом определяются питающим напряжением. Особую опасность для системы представляет повышенное напряжение питания, поэтому на плате TIDA-01424 установлен монитор питания на основе прецизионного компаратора TPS3700-Q1, который при уровне напряжения питания выше 18 В с помощью интеллектуального ключа TPS1HA100-Q1 отключает питание PGA460-Q1. Кроме этого, питание PGA460-Q1 можно отключить с помощью микроконтроллера, установив уровень логического нуля на соответствующем порте GPIO, объединенном с выходом компаратора TPS3700-Q1 по схеме монтажного ИЛИ.
Стабильное напряжения питания +3,3 В, необходимое для работы цифровых узлов плат TIDA-01424 и микроконтроллера MSP430F5529, расположенного на отдельной плате LaunchPad, формируется с помощью микросхемы TPS7B6933-Q1 – LDO-стабилизатора с фиксированным выходным напряжением и собственным током потребления при легкой нагрузке, равным всего 15 мкА.
Приемопередающая часть платы TIDA-01424
Приемопередающая часть платы TIDA-01424 (рисунок 5) состоит из двух каналов, полностью идентичных, за исключением наличия в одном из них резистора-перемычки R12, позволяющего отключить микросхему U4 от интерфейса USART. Каждая микросхема PGA460-Q1 приемопередатчика(U2 и U4) работает со своими внешними по отношению к плате TIDA-01424 ультразвуковыми излучателями, подключающимися к разъемам J3 и J6.
Рис. 5. Схема двух каналов приемопередатчиков на основе PGA460-Q1
Для автомобильной техники рекомендуется использовать герметичные излучатели (Closed-Top Transducers), в которых пьезоэлектрическая мембрана надежно защищена от воздействия воздуха, влаги, пыли и других разрушающих воздействий. Именно излучатели такого типа смогут обеспечить требуемый уровень точности и надежности во всем диапазоне окружающих температур эксплуатации автомобиля.
Из-за наличия герметичного корпуса, поглощающего часть полезного сигнала, эти излучатели требуют большего напряжения возбуждения, поэтому для работы с ними обычно применяют согласующие трансформаторы. На плате TIDA-01424 эту функцию выполняют трансформаторы T1 и T2, первичные обмотки которых имеют вывод от средней точки и рассчитаны на включение по схеме Push-pull. Отношение чисел витков каждой первичной полуобмотки к числу витков вторичной равно 1:8,42. Это позволяет при номинальном напряжении питания, равном 12 В, обеспечить на контактах излучателя напряжение около 100 В.
Стоки двух интегрированных силовых MOSFET нижнего плеча с типовым сопротивлением открытого канала 4,8 Ом внутри микросхемы PGA460-Q1 подключены к выводам OUTA и OUTB. Поочередно открываясь, они соединяют первичные полуобмотки трансформаторов T1 и T2 через выводы GNDP с общим проводом, обеспечивая при этом максимальный импульсный ток до 500 мА.
Чтобы исключить возможные просадки напряжения и появление импульсных помех в цепях питания, предусмотрены RC-фильтры нижних частот, образованные резисторами R1 и R8 и конденсаторами C1 и C10. Такая схема включения обеспечивает малый уровень электромагнитной эмиссии, при этом запаса энергии в конденсаторах C1 и C10 емкостью 100 мкФ вполне достаточно для излучения нескольких десятков импульсов ультразвуковой частоты без ощутимой потери мощности.
Микросхемы PGA460-Q1 можно настроить под конкретный тип излучателя путем регулировки частоты возбуждения, максимального выходного тока и параметров фильтров приемника (ПФ и ФНЧ). При правильной настройке микросхемы после обработки реакции на импульс на основной микроконтроллер через USART можно передать расстояние до объекта, а также амплитуду и длительность отраженных импульсов.
Резисторы R2 и R9 и конденсаторы C2 и C11 предназначены для согласования выходного каскада драйвера. Вместе с настройками, хранящимися во внутренних регистрах PGA460-Q1, они обеспечивают необходимый режим работы выходного каскада и, соответственно, требуемые технические характеристики системы в целом. В общем случае параллельные колебательные контуры, образованные конденсаторами C2 и C11 и индуктивностями вторичных обмоток трансформаторов T1 и T2, должны быть настроены на рабочую частоту излучения. При этом с помощью демпфирующих резисторов R2 и R9 устанавливаются необходимые добротности контуров и, соответственно, времена затуханий сигналов излучателей.
Микросхемы PGA460-Q1 по умолчанию имеют предустановленный на заводе адрес, равный 0. Для того чтобы по общему интерфейсу USART к микросхемам U2 и U4 можно было обращаться раздельно, адрес как минимум одной из них следует изменить. Для этого необходимо временно удалить резистор-перемычку R12, тем самым отключив приемник микросхемы U4 от линии USART, и назначить оставшейся на шине микросхеме U2 новый 3-разрядный адрес, сохранив его во внутренней энергонезависимой памяти. После этого резистор-перемычка R12 может быть установлена обратно, а адрес микросхемы U4 при необходимости изменен. Эту процедуру следует выполнить 1 раз при инициализации платы, после чего микросхемы U2 и U4 могут быть адресованы на шине USART независимо друг от друга.
Аппаратная часть системы
Электронная часть приемопередатчиков со всеми необходимыми компонентами располагается на основной плате TIDA-01424. Ультразвуковые излучатели монтируются отдельно, как правило — на заднем бампере автомобиля, и подключаются к разъемам J3 и J6 с помощью гибких изолированных проводов. Такими же проводами плата TIDA-01424 подключается к аккумуляторной батарее.
В качестве излучателей в подобных приложениях обычно используются приборы в герметичном корпусе (рисунок 6), защищающем активный пьезокерамический элемент от попадания воды и грязи. Кроме этого, сам излучатель должен быть установлен внутри звукопоглощающего крепления, например, в резиновой гильзе, которая, с одной стороны, снижает уровень акустических шумов, наводимых через корпус автомобиля, а с другой – защищает конструктивные элементы автомобиля от воздействия излучаемого ультразвука. На сегодняшний день подобные датчики производятся многими изготовителями электронных компонентов. Так, например, в системе TIDA-01424 можно использовать излучатели, основные технические характеристики которых приведены в таблице 2. Следует отметить, что с этими излучателями система будет гарантированно работать, поскольку она проходила на них все этапы тестирования.
Рис. 6. Герметичные ультразвуковые пьезокерамические излучатели MURATA MA58MF14-7N в резиновой монтажной втулке (а) и PUI UTR-1440K-TT-R (б)
Программную обработку результатов измерений выполняет плата микроконтроллера LaunchPad. По своим габаритным размерам и расположению разъемов платы TIDA-01424 и LaunchPad полностью совместимы, причем для платы LaunchPad TIDA-01424 является платой расширения. Два 10-контактных разъема J1 и J2, расположенные по краям TIDA-01424, устанавливаются в ответные части микроконтроллерных плат формата LaunchPad, например, MSP430G2553 LaunchPad, или в два 20-контактных разъема плат формата LaunchPad XL, например, MSP430F5529 LaunchPad. При этом образуется единый модуль (рисунок 7), который затем устанавливается на автомобиль.
Рис. 7. Система TIDA-01424 на основе платы MSP430F5529 LaunchPad и ультразвуковых излучателей MURATA
Таблица 2. Основные технические характеристики ультразвуковых излучателей
| Наименование | MURATA MA58MF14-7N | PUI UTR-1440K-TT-R |
|---|---|---|
| Резонансная частота, кГц | 58 | 40 |
| Напряжение, В (пик-пик) | 120 | 140 |
| Ширина угла диаграммы направленности, ° | 80×35 | 70±15 |
| Емкость, пФ | 1400 | 1800 |
| Диапазон рабочих температур, °C | -40…85 | -40…80 |
Программное обеспечение
Обработка результатов измерений осуществляется программным обеспечением, работающим под управлением микроконтроллера на плате LaunchPad. Упрощенный алгоритм работы системы приведен на рисунке (рисунок 8).
Рис. 8. Упрощенный алгоритм программного обеспечения
После подачи питающего напряжения происходит инициализация системы. На этом этапе в первую очередь необходимо настроить порты GPIO и интерфейс USART микроконтроллера, без чего связь с микросхемами PGA460-Q1 будет невозможна. В качестве примера в таблице 3 приведена разводка сигналов для платы LaunchPad MSP430F5529. При использовании другой модели платы, для того чтобы правильно настроить порты микроконтроллера, следует вначале внимательно изучить ее принципиальную схему.
Таблица 3. Сигналы между платами TIDA-01424 и LaunchPad
| Сигнал | Номер контакта TIDA-01424 (TIDA) | Номер контакта LaunchPad MSP430F5529 (MCU) | Направление сигнала |
|---|---|---|---|
| USART (Rx) | J1-3 | P3.4 | TIDA → MCU |
| USART (Tx) | J1-4 | P3.3 | MCU → TIDA |
| KEY | J1-5 | P1.6 | TIDA → MCU |
| HS_SW_ON | J2-3 | P2.6 | MCU → TIDA |
| HS_SW_ST | J2-2 | P2.3 | TIDA → MCU |
| HS_SW_DIAG | J2-1 | P8.1 | MCU → TIDA |
После инициализации система переходит в режим пониженного энергопотребления до тех пор, пока охранной системой автомобиля не будет обнаружен бесконтактный ключ, разрешающий работу системы. На плате TIDA-01424 наличие ключа эмулируется с помощью переключателя S1 и передается в микроконтроллер в виде логического сигнала KEY.
В режиме пониженного энергопотребления питание на микросхемы PGA460-Q1 не подается, поскольку устанавливаемый микроконтроллером сигнал HS_SW_ON имеет малый уровень, при котором ключ TPS1H100-Q1 выключен. В этом состоянии система может оставаться продолжительное время, при этом микроконтроллер также может большую часть находиться в спящем режиме, периодически, например, раз в секунду, просыпаясь, чтобы проверить уровень сигнала KEY.
После обнаружения бесконтактного ключа, о чем свидетельствует разрешающий уровень сигнала KEY, микроконтроллер формирует высокий уровень на линии HS_SW_ON, что приводит к подаче питания на микросхемы PGA460-Q1 и их последующей инициализации в соответствии с настройками, хранящимися в их энергонезависимой памяти. Если настройки необходимо изменить — это можно сделать в любой момент через USART.
После этого начинается активная фаза работы системы. Архитектура микросхем PGA460-Q1 позволяет определять до восьми объектов, чьи эхо-сигналы превышают заданные пороги. Анализ уровней сигналов производится микросхемами PGA460-Q1 на выходе цифрового сигнального процессора после всех предварительных обработок. Как только уровень сигнала превысит предустановленный порог – начнется отсчет времени длительности импульса и измерение его максимальной амплитуды. Результаты измерений времени обнаружения сигналов фиксируются в относительных единицах, соответствующих 1 мкс, причем нулем считается время окончания возбуждения излучателя. При использовании команды “LISTEN ONLY” началом объекта всегда считается начало записи.
Концом импульса считается момент времени, когда уровень сигнала становится меньше порогового. Длительность импульса также определяется в относительных единицах, равных 4 мкс. Если к концу записи уровень сигнала все еще превышает пороговое значение – считается, что импульс имеет бесконечную длину и микросхема возвращает 0xFF.
После того как результаты измерений микросхем PGA460-Q1 переданы в центральный микроконтроллер, начинается их обработка для обнаружения управляющего жеста. Критерии распознавания на этом этапе во многом зависят уже от особенностей размещения датчиков, размеров бампера и даже модели автомобиля. В общем случае можно выделить несколько общих моментов, на которые необходимо обращать внимание:
- результаты измерений расстояния до земли, выполняемые в фоновом режиме;
- учет отклонения движений в повторяющихся управляющих жестах;
- характер изменения расстояний (уменьшение или увеличение) до объекта во время управляющего жеста;
- амплитуда движения объекта во время управляющего жеста и в обычном режиме, например, при загрузке багажника;
- продолжительность управляющего жеста;
- учет возможного отклонения в размещении датчиков на бампере автомобиля.
После того как управляющий жест обнаружен, подается команда приводу, который, в зависимости от своего состояния, откроет или закроет дверь багажника.
Ультразвуковые измерения будут продолжаться до тех пор, пока охранная система автомобиля не перестанет фиксировать присутствие бесконтактного ключа, после чего сигнал KEY примет запрещающий уровень, подача питания на микросхемы PGA460-Q1 будет прекращена и система перейдет в режим пониженного энергопотребления.
Кроме этого, в программном обеспечении желательно предусмотреть обработку сигналов статуса (HS_SW_ST) и диагностики (HS_SW_DIAG) ультразвуковых приемопередающих трактов.
Проверка системы
Для проверки работоспособности системы был разработан специализированный стенд (рисунок 9), с помощью которого можно с максимальной достоверностью имитировать управляющие жесты с контролируемыми параметрами и высокой степенью повторяемости. Опорная точка механизма расположена на высоте около 50 см над уровнем земли, а его геометрические размеры соответствуют параметрам взрослого человека. Сама система была смонтирована в тестовом бампере TY04112BBQ, первоначально расположенном отдельно от автомобиля на соответствующей высоте. В бампере были проделаны два отверстия, в которые установлены ультразвуковые излучатели в резиновых монтажных втулках. Большинство измерений проводилось при комнатной температуре и номинальном напряжении питания, равном 12 В.
Рис. 9. Испытательный стенд для проверки системы
Основным параметром, влияющим на качество ультразвуковых измерений, является количество импульсов возбуждения излучателя. Для формирования мощного сигнала это значение необходимо увеличивать. При этом за счет саморезонанса происходит раскачка излучателя, приводящая к увеличению амплитуды ультразвуковых колебаний. Однако большая амплитуда колебаний приводит к тому, что после окончания возбуждения излучатель будет продолжать колебаться, и пока эти колебания не затухнут, прием отраженных сигналов невозможен. Таким образом, с одной стороны, увеличение количества импульсов возбуждения приводит к увеличению чувствительности приемопередатчика, а с другой – к увеличению размера «слепой» зоны непосредственно перед излучателем.
Фактическая зависимость размера слепой зоны от количества импульсов, снятая при использовании излучателей Murata и максимальном токе возбуждения 200 мА, показана на рисунке 10. Из графиков видно, что при подаче всего одного возбуждающего импульса резонансные колебания быстро затухают, а размер слепой зоны составляет около 14 см. Однако при этом мощность сигнала и, соответственно, чувствительность системы катастрофически падают. При 30 возбуждающих импульсах размер слепой зоны увеличивается до 24 см. Таким образом, при проектировании системы разработчики должны самостоятельно искать наилучшее компромиссное решение между чувствительностью и минимально возможным расстоянием обнаружения объекта в зависимости от конкретного технического задания.
Рис. 10. Зависимость размера слепой зоны от количества импульсов
Надежность системы во многом определяется ее работоспособностью при воздействии различных негативных факторов, например, влаги. В реальных условиях автомобиль может эксплуатироваться в условиях дождя, снега или тумана, причем для автомобиля эти условия являются нормальными. Для определения влияния влажности на работу системы ультразвуковые датчики и бампер автомобиля смачивали водой, а затем сравнивали результаты измерений при тех же остальных условиях.
Анализируя результаты измерений (рисунок 11), можно сделать вывод, что влага не оказывает существенного воздействия на работоспособность системы. Как видно из графиков, увлажнение датчика привело лишь к незначительному уменьшению уровня и продолжительности отраженных импульсов, что вполне можно объяснить также статистической погрешностью измерений.
Рис. 11. Результаты исследований влияния влаги на работу системы
Более серьезное влияние на работу системы оказывает загрязнение ультразвуковых излучателей, что в реальных условиях вполне вероятно, поскольку они расположены в нижней части заднего бампера. Результаты исследований влияния загрязнения излучателей на работу системы показаны на рисунке 12. Как видно из графиков, загрязнение излучающей поверхности не только катастрофически уменьшает чувствительность системы, но еще и влияет на добротность излучателей.
Рис. 12. Результаты исследований влияния загрязнения на работу системы
Так, например, при чистых поверхностях продолжительность устойчивых резонансных колебаний составляет около 1 мс, а время, когда их амплитуда уменьшается до уровня шума, равна приблизительно 1,5 мс. При излучении с загрязненной поверхностью продолжительность саморезонансных колебаний составляет всего 0,65 мс, а их затухание происходит на первой миллисекунде. Это свидетельствует о поглощении энергии ультразвуковых колебаний загрязняющим поверхность материалом, что приводит к ухудшению работы системы и требует принятия дополнительных мер для защиты рабочих поверхностей излучателей.
Заключение
С помощью опорного проекта TIDA-01424 можно быстро и эффективно разработать самую важную часть системы управления багажником с помощью жестов – ультразвукового стереодальномера. И хотя этот проект ориентирован на использование в автомобильной системе бесконтактного дистанционного управления багажником, область его возможного применения не ограничивается автомобильной техникой, а затрагивает широкий спектр приложений, использующих бесконтактный способ управления с помощью движений.
Источник
