 |
|
Функціональне призначення УЗД.
КАФЕДРА СКС
Звіт
З переддипломної практики
Підготував: ст. гр. СКСм - 22
Малюга Д.В.
Прийняв:к.т.нШпіцер А.С.
Львів – 2014
ВСТУП
Для розробки системи потрібно врахувати такі важливі моменти, як:
- само діагностика системи;
- визначення напряму руху автомобіля;
- виявлення перешкоди;
- визначення відстані до перешкоди;
- реалізація зручного подання інформації водієві;
- автономно прийняття рішень в критичних ситуаціях, системи керування автомобілем.
Основним завдання в даному проекті полягає в обробці сигналів від ультразвукових датчиків (УЗД). Запропонований метод полягає в наступному. Перетворювач випромінює короткий ультразвуковий сигнал у напрямку до перешкоди, яка відбиває звук (ехо) назад до перетворювача. Після прийому відображеного сигналу автономна система обробляє даний сигнал і обчислює дистанцію до перешкоди на основі відомої швидкості розповсюдження звуку в повітрі, а при небезпечній ситуації зупиняє автомобіль.
Метою магістерської роботи є розробкою мікропроцесорної системи безпечного паркування автомобіля, призначеної для запобігання можливого зіткнення транспортного засобу з рухливими та нерухливими об'єктами при маневрах паркування. Дана система звільняє увагу водія від аналізу небезпечних ситуацій при паркуванні, і автоматично зупиняє рух автомобіля в небезпечних ситуаціях.
АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ
|1.1. Основні поняття та принципи роботи УЗД.
В основі даного пристрою буде лежати використання ультразвукових датчиків (УЗД). Ультразвукові датчики можуть виявляти об’єкти виготовлені майже з будь-яких матеріалів. Ультразвукові датчики розпізнають тверді, рідкі і порошкоподібні об’єкти. Ці датчики дозволяють виміряти відстань до об’єктів будь-якої форми, кольору і розміру. Діапазон спрацювання датчиків може сягати від 100 мм до 6 м. Поширення ультразвукових коливань у твердих, рідких і газоподібних середовищах залежить від властивостей середовища. Наприклад, швидкість поширення цих коливань для різних газів знаходиться в межах від 200 до 1300 м / с, для Рідин - від 1100 до 2000, для твердих матеріалів - від 1500 до 8000 м / с. Дуже сильно виражена залежність швидкості коливань у газах від тиску.
Ультразвукові датчики широко використовуються в якості датчиків наближення, для дистанційного виявлення різних об'єктів, вимірювання відстаней. Як правило, датчики діють шляхом посилки короткого імпульсу ультразвукових хвиль у напрямку об'єкта виявлення, який відбившись від поверхні об'єкта, повертається назад.
Рис.1.1. Принцип роботи УЗД.
Потім, електронна схема проводить розрахунок часу між моментом посилки сигналу і моментом прийому відбитого відлуння. Відстань є похідною величиною від часу і швидкості звуку в навколишньому середовищі.
В даний час на ринку представлений широкий вибір ультразвукових датчиків у різних конструктивних виконаннях, що діють в різних акустичних частотах. Палітра поведінки різних акустичних частот у схожих умовах навколишнього середовища не є однаковою. У більшості випадків не важко, керуючись характеристиками, даними виробником, вибрати відповідний датчик для свого завдання. Але у випадках, коли в роботі пристроїв з'являються збої або виникають істотні помилки у вимірах, необхідно зробити більш ретельну оцінку факторів впливу, таких як:
• зміни швидкості звуку в залежності від температури і властивостей навколишнього середовища (в основному повітря) - як дані зміни впливають на точність вимірювань та роздільну здатність датчиків;
• зміна довжини звукової хвилі в залежності від швидкості і частоти звуку - як дані зміни впливають на точність вимірювань, роздільну здатність, мінімальний розмір об'єкта, мінімальне і максимальна відстань до об'єкта;
• зміни величини загасання в залежності від частоти звуку і вологості - як дані зміни впливають на максимальну відстань чутливості датчиків у повітрі;
• зміни рівня зовнішніх шумів залежно від частоти - як дані зміни впливають на максимальну відстань чутливості і розміри об'єкта виявлення;
• зміни амплітуди відбитої луни в залежності від відстані до об'єкта, розмірів і геометрії поверхні - як дані зміни впливають на відстань чутливості.
Функціональне призначення УЗД.
По фунціональному призначенню цей пристрій застосовується для підвищення безпечного паркування автомобілів, а також для зведення до мінімуму можливих аварійних ситуацій. Розглянемо роботу даного пристрою.
До складу пристрою входять:
• електроннийблок;
• ультразвуковідатчики-випромінювачі;
•пристрої індикації і звукового оповіщення (зумер);
Система працює за принципом ехолота. Датчик-випромінювач генерує ультразвуковий (близько 40 кГц) імпульс і потім сприймає відбитий навколишніми об'єктами сигнал. Електронний блок вимірює час, що минув між випромінюванням і прийомом відбитого сигналу, і беручи швидкість звуку в повітрі за константу, обчислює відстань до об'єкта. Таким чином по черзі опитуються декілька датчиків і на підставі отриманих відомостей виводиться інформація на пристрій індикації та при необхідності, подаються попереджуючі сигнали з використанням пристрою звукового сповіщення.
Рис.1.2. Зони оповіщення про небезпеку.
На рис.1.2 показано зони спрацювання сигналу, в яких буде спрацьовувати звукова сигналізація, яка сповіщає водієві про зменшення відстані до об’єкту. Сигнал буде зростати по мірі наближення до об’єкту. Також на пристрої індикації буде показано відстань, що залишилась до об’єкту. Також окрім відображення відстані на пристрої індикації з обох боків є шкали, які по мірі наближення до перешкоди подають візуальний сигнал відповідного кольору в залежності від зони в якій знаходиться автомобіль зелений, жовтий, червоний). Коли автомобіль наближається до критично допустимої відстані до перешкоди (0,5м) на виконавчі пристрої подається команда “Припинення руху”. Якщо автомобіль буде знаходитись у безпечній зоні (>2,0м) на пристрої індикації не буде відображено ніякої інформації про відстань до об’єкту, а буде працювати лише індикатор над кнопкою вимкнення системи (ВК). Таким самим чином будуть спрацьовувати датчики спереду і збоку автомобіля. Також пристрій може працювати в режимі “Руху”. При натисненні кнопки “РР” пристрій продовжує працювати у режимі “Руху”, тобто без супроводження звуковою сигналізацією при наближенні до перешкоди. Цей режим є ефективним, оскільки при інтенсивному русі, у заторах, сповіщення звуковим сигналом спричиняє негативний вплив на водія.
Кнопка “ВК” відповідає за ввімкнення і вимкнення пристрою. Після ввімкнення пристрою відбувається його діагностика супроводжена сигналом менше 2-ох і засвічуванням всіх шкал на пристрої індикації. Якщо сигнал неперервний і горять всі шкали індикації, це може означати, що пристрій не справний.
Отже виходячи з вищеописаного можна виділити основні завдання, які можливо вирішити за допомогою цього пристрою :
· вирішення проблеми паркування заднім ходом при недостатній видимості задньої частини автомобіля, при поганих погодних умовах, при заїзді в місця з обмеженою оглядовістю;
· за допомогою світлової і звукової сигналізації завчасно попередити водія про наближення до перешкоди;
· зменшення аварійних ситуацій на дорогах при інтенсивному русі.