25Ноя

Принцип работы датчика света на автомобиле: Датчик звука для включения света: устройство, подключение, выбор

Содержание

Датчик света. Назначение, устройство, принцип работы

Автомобили с развитием технологий становятся все больше укомплектованы всевозможными средствами, повышающими безопасность при движении и комфортабельность. Одним из таких средств является датчик света.

Датчик света в автоматическом режиме производит включение габаритных огней и света фар (ближний) при снижении освещенности. То есть, при наступлении вечера во время движения датчик сам включит габаритные огни авто и ближний свет. Сработает он и при въезде в тоннель, а после выезда из него – отключит фары.

Наличие данного элемента обеспечивает не только комфортабельность – водителю не приходится каждый раз тянуться к клавише включения света, но влияет на безопасность – надобность во включении освещения не отвлекает от дорожной ситуации.

Но в этом скрывается и некий недостаток, который негативно влияет на безопасность. К автоматическому включению света при снижении видимости водители привыкают быстро, и если датчик выйдет из строя, то при наступлении темноты водитель просто не сразу заметит, что освещение не включилось и автомобиль его менее заметен для других участников на дороге.

Принцип работы, устройство

Принцип работы датчика света довольно прост – имеется фотоэлемент, измеряющий освещение вокруг автомобиля, блок управления, обрабатывающий сигнал фотоэлемента, и реле, которое непосредственно производит включение-выключение света.

Обычно фотоэлемент производит замеры в двух зонах – общее освещение вокруг автомобиля и освещение непосредственно перед ним. Это практически полностью исключает ложные срабатывания, к примеру, при движении днем по затененному участку, фотоэлемент не подаст сигнал на включение освещения, а вот при въезде в тоннель – свет обязательно включиться.

Чувствительность датчика обычно можно регулировать, что дает возможность срабатывать ему при определенном снижении степени освещенности. То есть, можно задавать порог срабатывания датчика.

Видео: Датчик света в автомобиле — что это и как работает?

Срабатывание датчика – достаточно быстрое, при снижении освещенности до заданного порога габаритные огни и ближний свет фар включаться уже через 1-2 секунды. А вот отключение выполниться не так быстро – свет отключится по прошествии не менее 6 секунд.

Блок управления обрабатывает сигнал, идущий от фотоэлемента, и при снижении освещенности, он подает команду на включение света на реле. Именно на этом блоке и располагается регулировочный винт, которым задается чувствительность фотоэлемента.

Реле же, входящее конструкцию просто обеспечивает включение фар. Оно подключено к проводке, запитывающей габаритные огни и ближний свет фар.

Многие водители, на авто которых установлено данное устройство, отмечают его положительные качества и удобство.

Виды датчиков света


На данный момент производится множество моделей авто, в комплектацию которых входит датчик света. Причем заводской датчик света работает не всегда, поскольку его можно отключить. Делается это на селекторе включения света. У авто без датчика этот селектор имеет три режима – выключено, включены габаритные огни, и включен свет. У моделей же с датчиком есть еще одно положение – «Auto», и при переводе селектора в данное положение свет включается автоматически, основываясь на данных фотоэлемента.

Рынок автомобильных аксессуаров постоянно расширяется, и если у автовладельца  на авто не имеется датчика света, то его можно просто купить и смонтировать на машину. Есть данные устройства – универсальные, которые можно установить на любую машину, но есть и модели, предназначенные для монтажа и использования только на определенных авто.

Отличие между этими устройствами сводится к тому, что у универсальных устройств в комплекте нет селектора включения света с дополнительным положением «Auto», что является его недостатком.

Установка датчика

Рассмотрим, как производится установка датчика света на автомобиль. Для начала разберем монтаж устройства на Volkswagen Polo Sedan. Для этих авто есть датчики с новым селектором, который устанавливается вместо штатного.

Итак, сначала следует выбрать местом для установки фотоэлемента. Некоторые устанавливают его на лобовое стекло за зеркалом заднего вида, другие же размещают его на передней панели возле лобового стекла. При этом важно понимать, что фотоэлемент не должен чем либо прикрыт, иначе его работа будет некорректной.

Далее проводка фотоэлемента прокладывается так, чтобы она не провисала и не попадала в поле зрения, конец ее нужно завести внутрь панели к месту расположения штатного селектора.

Селектор извлекается и от него отсоединяется фишка с проводкой. К новому селектору подключается блок управления фотоэлементом и фишка с проводкой. На этом подключение закончено, и селектор устанавливается на место. Далее производится проверка работоспособности датчика.

Видео: Датчик света на Polo Sedan

Универсальный датчик не имеет селектора, поэтому после его установки будет работать всегда, что не очень удобно. В комплекте у него идет только фотоэлемент, блок управления и реле.

Установка всех элементов производится, как и описано выше – фотоэлемент крепится на стекло, а блок управления и реле заводится под панель. Но врезку в проводку здесь придется выполнять самому. Для этого с датчиком всегда идет схема. Отклоняться от этой схемы не рекомендуется, иначе это может привести перегоранию блока управления.

Чтобы убрать такой недостаток, как постоянная работа датчика, можно в проводку, от которой запитывается блок управления, врезать клавишу включения и вывести ее на панель. Это даст возможность использовать датчик света только при надобности.

Вывод

Это мы рассмотрели только датчик света. Но сейчас уже встречаются и комбинированные приборы, включающие в себя сразу датчик свет и датчик дождя, что позволяет установив только один комплект, оборудовать автомобиль сразу двумя датчиками. Но во время установки и подключения тоже очень важно правильно сделать врезку и запитать прибор. Для этого обязательно нужно следовать схеме.

Напоследок хочется отметить, что датчик света в некоторых странах может оказаться полностью бесполезным. К примеру, в РФ согласно законодательству на всех авто во время движения должен быть обязательно включен ближний свет фар или дневные ходовые огни.

Причем гореть они должны и днем, поэтому датчик света в данном случае становиться бесполезным.

В таких случаях лучше автомобиль оснастить автоматическим реле, которые будет самостоятельно включать ближний свет фар после запуска силовой установки.

Что такое датчик света в машине и зачем он нужен?

С каждым годом автомашины становятся всё более удобными и «самостоятельными», позволяя водителю пристально следить за дорогой и не отвлекаться на мелочи.

Одним из приятных дополнений к конструкции авто можно назвать датчик света, который избавляет водителя от необходимости вручную переключать фары в темнее время суток. Рассмотрим, как устроен датчик света и как он работает.

Принцип действия датчика света

Фотоэлектронный датчик света, которым оборудованы сегодня многие новые модели авто, не относится к чересчур сложным электронным устройствам. Как правило, его основным элементом служит фотодиод, изменяющий электрическое сопротивление в зависимости от количества света, попадающего на фоточувствительную площадку, либо фототранзистор, который при попадании на его фотоприёмник световых лучей генерирует слабый электроток.

Датчик света устанавливают снаружи на кузове машины, чтобы при изменении освещённости он подавал сигнал для включения фар и/или габаритных огней.

Как функционирует датчик света?

Применение датчиков света позволяет сделать процесс управления машиной более комфортным и безопасным для водителя. При снижении уровня освещённости ниже определённого уровня датчик посылает сигнал, по которому автоматически включаются фары ближнего или дальнего света и габаритные огни. Датчик света срабатывает при наступлении сумерек, после въезда в туннель или даже в туманную погоду, когда естественного освещения недостаточно для нормальной видимости.

Можно настроить датчик так, чтобы ночью при появлении встречного авто, освещающего дорогу своими фарами, машина автоматически переключала свет с дальнего на ближний. Благодаря такой автоматизации водитель не отвлекается от наблюдения за дорогой в непростых ночных условиях. Как только встречный источник света исчезнет, фары вновь переключатся на дальний свет.

Для корректной работы автоматической системы необходимо, как минимум, два датчика света: один фиксирует изменение освещённости в горизонтальной плоскости перед машиной, второй отслеживает наличие световых лучей, падающих сверху.

Управляющий блок принимает данные с обоих датчиков и генерирует команды после анализа обоих сигналов. Такая система позволяет учитывать все нюансы освещённости и, к примеру, не допускает кратковременного отключения фар, когда машина проезжает под включенным уличным фонарём.

Для наиболее точной фиксации освещённости может быть установлен и третий датчик, определяющий уровень освещённости в салоне.

Немного истории

Первые датчики света появились не на легковых автомобилях, а на грузовиках Actros, которые выпускал и продолжает выпускать знаменитый германский концерн Mercedes-Benz. Исследователи компании, заботясь о дорожной безопасности, решили, что чем меньше водитель будет отвлекаться во время вождения на незначительные действия, тем более собранным и внимательным он будет в длительных рейсах.

Грузовик, самостоятельно включающий фары и габаритное освещение, очень быстро стал одной из самых востребованных моделей в своём классе. Увидев столь ошеломляющий успех, инженеры из Mercedes решили оборудовать датчиками света как можно больше автомобилей, в том числе легковых. Все машины премиум-класса этой компании теперь оборудуются «умными» фарами и габаритами.

Преимущества и недостатки датчиков света

По большому счёту, у датчиков света достоинство всего одно, но очень важное: они позволяют водителю полностью сосредоточиться на дорожной обстановке и не отвлекаться на щёлканье переключателями. В сложных условиях плохой видимости это чрезвычайно важный плюс, благодаря которому датчики, возможно, уже спасли не одну жизнь.

Что касается минусов, то к ним можно отнести разве что пресловутый человеческий фактор. Привыкнув к вождению с датчиками света, человек забывает переключать фары и включать габариты, если приходится садиться за руль обычной машины.

Кроме того, выход электронного устройства из строя может некоторое время оставаться незамеченным, и водитель какое-то время движется по дороге с выключенными огнями. Однако очевидные преимущества «умного» устройства позволяют пренебречь перечисленными недостатками. В целом же наличие датчиков света делает вождение гораздо более безопасным и приятным.

Принцип работы датчика дождя и света

? LiveJournal
  • Main
  • Top
  • Interesting
  • 235 ideas
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)
    • English (en)
    • Русский (ru)
    • Українська (uk)
    • Français (fr)
    • Português (pt)
    • español (es)
    • Deutsch (de)
    • Italiano (it)
    • Беларуская (be)

Как работает датчик дождя на автомобиле: как проверить

Здравствуйте, дорогие друзья! На многих автомобилях, если взглянуть на комплектацию, часто даже в базовом оснащении идут такие составляющие как датчик света и дождя. Сегодня говорим о последнем. Если быть точнее, то обсудим, как работает датчик дождя, какие функции он выполняет.

Также многие автомобилисты интересуются вопросами о том, как его можно проверить на реальную работоспособность на авто, включить или выключить.

Еще немаловажный момент заключается в распространенных мифах, которые сформировались вокруг этого контроллера. Потому этот вопрос также затронем.

Как это работает

Логично начать с вопроса о том, как работает датчик дождя.

Некоторые почему-то уверены, что контроллер реагирует на влагу, которая попадает на поверхность стекла, и тем самым включает стеклоочистители, то есть дворники, а также заставляет подавать жидкость через форсунки стеклоомывателя.

Но это не так.

В действительности принцип работы совершенно иной. Даже более сложный, можно сказать.

Этот контроллер находится не снаружи, а внутри автомобиля. И логично спросить, как же тогда он может ощущать на себе капли воды. Да никак. На саму влагу он не реагирует.

Датчик реагирует не на воду, а на свет.

В контроллере предусмотрено 2 элемента. Это фотодиод и светодиод.

Задача светодиода заключается в излучении инфракрасного света. Человеческий глаз увидеть его не способен. Зато эти же лучи сопровождают нас в быту и не только. Вспомните хотя бы пульт от телевизора. Принцип тот же.

Инфракрасные излучения попадают на поверхность стекла, частично отражается от этой поверхности, и возвращается обратно. В этот момент его улавливает второй элемент, то есть фотодиод. Он фиксирует количество вернувшегося света.

Если воды на стекле нет, то есть оно сухое, света будет возвращаться много. При намокании количество света заметно уменьшается, чему препятствуют капли. Установив, что стекло покрыто влагой, датчик автоматически запускает стеклоочистители.

Разумеется, эффективность очистки зависит во многом от того, насколько правильно вам удалось выбрать дворники для своего автомобиля.

Проверка на работоспособность

Есть датчики в машине, которые могут включить очистители максимально точно, подав необходимое количество жидкости, а также обеспечив нужную интенсивность работы щеток.

А случается и так, что при сильном дожде контроллер вообще не реагирует на происходящее.

Тут возникает необходимость в проверки работоспособности, а также в регулировке устройства. На этот счет можно дать несколько рекомендаций.

  • Если приобретается машина на вторичном рынке, проверку работы лучше выполнить заранее. Замена и ремонт контроллера не самое дешевое удовольствие;
  • Когда машина новая, убедитесь, что в выбранной вами комплектации предусматривается наличие такого датчика;
  • Для проверки работоспособности нужно запустить мотор, оставить его в работающем состоянии, и переключить коробку в нейтральное положение;
  • Далее возьмите обычный пульверизатор с обычной водопроводной водой;
  • Воду следует распылить на стекле, где находится искомый тестируемый датчик. Обычно это центр стекла, в районе крепления зеркала заднего вида;
  • Выполняйте распыление постепенно, медленно, минимум 20 минут без остановок;
  • Если щетки начинают двигаться, то контроллер реагирует на происходящее.

В некоторых случаях работоспособность проверяют путем специальной компьютерной диагностики. Как ни странно, но далеко не всегда это дает точный результат.

Потому обычный пульверизатор с водой станет самым простым, быстрым, но при этом и точным способом проверить, работают ли датчики.

Медленное распыление при тестировании обусловлено тем, что на многих авто такие датчики имеют защиту от ложного реагирования.

Это позволяет не включать щетки стеклоочистителя всякий раз, когда на стекло попадает какая-то влага в небольшом количестве, или не налипнет упавший с дерева листочек.

Регулировка

Даже если датчик работает, это еще не означает, что его функционирование в полной мере устраивает автомобилиста.

Здесь возможно несколько ситуаций, которые случаются на разных автомобилях, будь то:

  • на Ладе Приоре;
  • на Весте;
  • автомобиле Форд Фокус;
  • Шкода Октавия А5;
  • Ниссан Кашкай;
  • Тойота Рав 4;
  • Ниссан Альмера;
  • Фольксваген Тигуан и пр.

Несмотря на подтвержденную работоспособность, функционирование контроллера может не устраивать по таким причинам:

  • Датчик реагирует очень медленно. Все стекло уже в воде, а щетки только начинают работать;
  • Запуск стеклоочистителя происходит с малой интенсивностью. Дождь сильный, а щетки ходят с небольшим интервалом. Из-за этого водитель плохо видит дорогу;
  • Дворники работают чрезмерно быстро. Осадки незначительные, а щетки при этом ходят, словно сумасшедшие.

Если на лобовом стекле используется качественный антидождь, то это можно как-то частично компенсировать.

Но все же слишком медленная или чрезмерно интенсивная работа щеток может стать проблемой.

Касательно регулировки новости не лучшие. С тем, как настроить работу датчика своими руками, обычно возникают сложности. Для этого требуется специальное оборудование. Без специалистов и техники не разобраться.

Да, водитель может выставить интенсивность вращения щеток с помощью соответствующего регулятора на подрулевом рычаге, отвечающем за стеклоочистители. Но не более того.

Если датчик реагирует медленно или слишком быстро, потребуется отправиться на диагностику. Там уже профессионалы все сделают, войдя в настройки и отрегулировав параметры.

Популярные миры

Напоследок хочется рассказать о нескольких популярных мифах, которые связаны с датчиками дождя на автомобилях.

В них действительно многие продолжают верить. И это может стать проблемой в определенных случаях.

  • Датчики дождя только за доплату. В действительности эти контроллеры становятся обязательным условием базовой комплектации во многих странах, поскольку непосредственно связаны с безопасностью. Хотя бывает так, что первая версия авто их не имела, а после того, как состоялся рестайлинг, датчик появился в базовой комплектации. Это просто связано с выполнением автопроизводителем новых требований;
  • Контроллер реагирует на падающие капли дождя. Этот вопрос уже разобрали. Нет, он реагирует не на влагу, а на преломленный свет;
  • Ночью система не работает. Инфракрасные излучения совершенно никак не зависят от наружного освещения. Руководствуясь этой логикой, ночью пульт от телевизора тоже не работал бы;
  • При непосредственной замене стекла датчика уже не будет. Тоже миф. Но условный. Все зависит от конкретного стекла. Большинство современных стекол идут с предусмотренным местом под эту систему;
  • В зоне самого датчика на стекле нельзя клеить тонировку. На самом деле можно. Но лучше вырезать под контроллер небольшое отверстие;
  • Зимой это бесполезная функция. Если имеется подогрев стекла, то есть снег превращается в воду, тогда функция работает точно так же, как весной, летом и осенью.

Если, помимо датчика дождя, вам хочется узнать кое-что интересное о датчике света, переходите по этой ссылке и читайте довольно познавательный материал.

Думаю, на этом можно заканчивать. Всем спасибо за внимание!

Не забывайте оставлять свои комментарии и задавать вопросы!

Подписывайтесь, рассказывайте о нас своим друзьям и ждите много новых и интересных материалов на нашем сайте!

Принцип работы датчика дождя и света — Статьи

Комбинированный датчик дождя и света выполняет функцию вспомогательного управления освещением, освобождающий водителя от ручного включения света фар, а также управляющую режимом стеклоочистителей в зависимости от степени покрытия влагой лобового стекла. Разработчики ставили перед собой цель разместить эти функции в одном блоке.

 

Место размещения
Датчик дождя и света размещен на лобовом стекле в держателе внутреннего зеркала заднего вида.


Назначение сенсора света
– Автоматическое включение и выключение фар
– Активация функции Coming Home/Leaving Home
– Распознавание дня и ночи для датчика дождя

Условия включения
Датчик света передает на блок управления бортовой сети информацию о необходимости включения фар при следующих условиях:
– сумерки
– темнота
– въезд в тоннель и проезд через тоннель
– езда по лесу

Принцип действия сенсора света

Для распознавания конкретных внешних условий, таких как езда по аллее деревьев или проезд через тоннель, предусмотрены две зоны измерения освещенности сенсорикой света. Глобальная зона оценивает непосредственную освещенность у автомобиля, а передняя зона оценивает условия освещения участка дороги перед автомобилем.

Назначение сенсора дождя

В зависимости от степени покрытия лобового стекла водой сенсорика дождя выполняет следующие функции:

– автоматическое включение и выключение стеклоочистителя в семи скоростных режимах
– включение фар во время дождя

 

Принцип действия сенсорики дождя

Для распознавания влаги на лобовом стекле в сенсорике дождя используется физический закон преломления света. Встроенные по кругу в датчик светодиоды, излучают с внутренней поверхности инфракрасный свет, который проходит через лобовое стекло.

 

Если лобовое стекло сухое, то инфракрасный свет отражается от внешней поверхности стекла. В результате фотодиод в середине датчика замеряет высокую силу света.

 

 

 

 

Если же лобовое стекло покрыто водой или каплями воды, то оптические свойства поверхности стекла изменяются. Свет из-за преломления через капли воды проходит через поверхность лобового стекла. В результате этого назад отражается незначительная часть инфракрасного света и фотодиод замеряет меньшую силу света (принцип измерения рассеивания света).

 

Датчики систем безопасности при движении автомобиля

 

Развитие технологий производства датчиков, позволило их применять в интеллектуальных системах безопасности, к которым относятся системы помощи водителю. В стремлении обеспечить конкурентоспособность своих автомобилей, производители поддерживая передовые технологии, внедряют их на новые машины. Вот о том, какими бывают датчики для систем повышения безопасности при движении автомобиля, мы и поговорим в этой статье.

 

Содержание

 

Ультразвуковая технология

 

В современных системах, помогающих при движении задним ходом и парковке (см. «Системы парковки автомобилей») исполь­зуются ультразвуковые датчики малой даль­ности действия (порядка 2,5 м). Они встраи­ваются в бамперы автомобилей и служат для вычисления расстояний до препятствий с целью контроля пространства при парковке и маневрировании. При приближении к пре­пятствию система выдает водителю звуковые и световые сигналы.

Более новые датчики с дальностью дей­ствия до 4,5 м позволяют использовать си­стему помощи при парковке, которая либо выдает водителю инструкции по оптималь­ной парковке, либо осуществляет руление при въезде на парковочное место, а водителю остается лишь следить за перемещением ав­томобиля в продольном направлении.

 

Конструкция ультразвукового датчика

 

Ультразвуковой датчик (рис. «Вид ультрозвукового датчика в разрезе» ) состоит из пластмассового корпуса со встроенным штырьковым разъемом, ультразвукового преобразователя (алюминиевого блока с диа­фрагмой, на внутреннюю часть которой при­клеен пьезокерамический элемент) и печатной платы с передающей и оценивающей электро­никой. Они электрически соединены с ЭБУ с помощью трех выводов, два из которых — пи­тающие. Третий, служащий в качестве двуна­правленной сигнальной линии, используется для активизации функции передачи сигналов и принятия возвращенного сигнала.

 

Принцип работы ультразвукового датчика

 

Ультразвуковой датчик принимает от ЭБУ циф­ровой импульс. Затем электроника заставляет колебаться алюминиевую диафрагму с прямоу­гольными импульсами на резонансной частоте (около 48 кГц) с типичным периодом порядка 300 мкс, в результате чего испускаются ультра­звуковые импульсы. Отраженный от препят­ствия звук снова заставляет колебаться диа­фрагму, между тем уже успокоившуюся (прием невозможен в течении периода успокоения, порядка 900 мкс). Эти колебания выводятся пьезоэлектрическим элементом в виде анало­гового электрического сигнала, который затем усиливается и преобразуется в цифровой.

Обычно ультразвуковые датчики для опи­санной области применения имеют селектив­ную характеристику испускания с широким диапазоном чувствительности по горизон­тали (для определения как можно большего количества объектов) и узким диапазоном чувствительности по вертикали (во избежа­ние отражений от земли).

 

Радарная технология на автомобиле

 

Радарная технология используется, помимо прочего, в адаптивном круиз-контроле (АСС) для определения движущихся впереди ав­томобилей и соответственной адаптации скорости движения. Излучаемые радаром электромагнитные волны отражаются от металлических поверхностей и других отра­жающих материалов и затем регистрируются приемной частью радара. Расстояние до объ­ектов в диапазоне чувствительности можно измерить на основании времени распростра­нения этих волн. Для измерения относитель­ной скорости используется эффект Допплера.

Благодаря своим превосходным свойствам в плане быстрого и точного измерения рас­стояния и относительной скорости радар также очень хорошо подходит для исполь­зования в системах активной и пассивной безопасности. Примерами таких систем являются прогнозирующие системы аварий­ного торможения и раннего распознавания столкновений.

 

Методы испытаний

 

Принимаемые сигналы сравниваются с пере­даваемыми по времени распространения или частоте. Используемые методы значительно различаются по способу сравнения сигналов. Передаваемые волны модулируются, чтобы принимаемый сигнал можно было уникально сопоставить передаваемому. Самыми рас­пространенными формами модуляции яв­ляются импульсная, где генерируются им­пульсы в 10-30 нс, что соответствует длине волны 3-10 м, и частотная, где вовремя пере­дачи мгновенная частота волн изменяется в зависимости от времени.

У всех радарных датчиков измерение рас­стояния основано на прямом или косвенном измерении времени распространения сиг­нала с момента его передачи и до момента его приема в виде отраженного сигнала.

 

Импульсная модуляция

 

В случае импульсной модуляции измеряется время распространения τ сигнала от его передачи до его приема. Принятый волновой пакет нужно демодулировать, чтобы извлечь нужную информацию. Учитывая скорость света, можно вычислить расстояние до дви­жущегося впереди автомобиля по разности времени. При прямом отражении оно опреде­ляется как двойное расстояние d до отража­теля, поделенное на скорость света с:

τ = 2d/с

Для расстояния d = 150 м и с ≈ 300 000 км/с время распространения τ≈1,0 мкс.

Импульсный радар испускает очень ко­роткие импульсы. Эти сигналы отражаются от предметов и возвращаются к датчику. Требуется измерить время распространения этих сигналов. На рис. «Блок-схема импульсного радара» показана блок-схема импульсного радара. Генератор с частотой, к примеру, 24 ГГц, передает сигналы на дели­тель мощности. Его выходные сигналы по­даются на два высокоскоростных переключа­теля в двух каналах, изображенных на схеме. В верхнем тракте (передающем) сигналы от генератора импульсов сначала модулируются и затем выдаются на высокоскоростной пере­ключатель (высокочастотный модулирую­щий переключатель). Из этого блока сигналы проходят на передающую антенну. В нижнем параллельном тракте (принимающем) ре­гулируемая задержка генерирует опорные сигналы, подаваемые на высокоскоростной переключатель в передающем тракте. При­нятый отраженный сигнал смешивается с выходным сигналом генератора, что слу­жит когерентным опорным значением для определения измерений частоты в принятом отраженном сигнале. Когерентность в этом контексте означает, что фаза переданного импульса остается сохраненной в опорном сигнале. Изменение определяется фильтром Допплера.

 

 

Излучаемая пиковая мощность в 20 дБм EIRP (уровень мощности при опорном зна­чении 1 мВт) дает расстояние измерения 20-50 м, в зависимости от размера и отражающих свойств данного предмета. Минимальное рас­стояние измерения составляет около 25 см.

 

Модуляция FMCW

 

На рис. «Блок-схема 4-х канального радара с частотно-модулированной незатухающей гармонической волной FMCW» показана блок-схема радара FMCW (частотно-модулированная незатухающая гар­моническая волны). Генератор на диоде Ганна в эхорезонаторе или новый генератор на базе SiGe параллельно подает сигналы, к примеру, на четыре патч-антенны, расположенные ря­дом друг с другом и также служащие для од­новременного приема отраженных сигналов. Установленная спереди пластмассовая линза Френеля фокусирует передаваемые и прини­маемые лучи, относительно оси автомобиля, в горизонтальном и вертикальном направле­ниях. Характеристики антенны в плане пере­дачи и приема имеют веерообразную форму в четырех разных направлениях из-за смещения антенн от центра. По расстоянию а до транс­портных средств, движущихся впереди, и по их относительной скорости Δv можно оценивать изменение ситуации относительно той, при которой они были обнаружены. Этот метод используется для обнаружения нескольких автомобилей.

 

 

Направленные ответвители разделяют передаваемые и принимаемые отраженные сигналы. Путем смешивания частоты приема и частоты передачи, находящиеся далее мик­шеры переносят частоту приема на более низ­кие частоты (0-300 кГц). Чтобы оценить их, низкочастотные сигналы оцифровываются и проходят высокоскоростной (гармонический) анализ Фурье для определения частот.

Метод работы разъясняется ниже на при­мере генератора Ганна. Частота генератора на основе диода Ганна непрерывно сравнивается с эталоном частоты диэлектрического резо­нансного генератора (DRO) и регулируется до определенной заданной величины. В данном случае напряжение питания диода Ганна изме­няется до тех пор, пока частота снова не будет соответствовать заданной. Через эту цепь с обратной связью, с пилообразными колеба­ниями, частота передачи fs генератора Ганна кратковременно повышается и понижается на 300 МГц каждые 100 мс (частотная модуляция). Сигнал, отраженный от впереди идущей ма­шины, изменяется в соответствии со временем его прохождения, как показано на рис. 4, т.е., при увеличении расстояния до впереди идущей машины — путем понижения частоты, а при уменьшении расстояния — путем повышения частоты fe на ту же величину Δf. Разность ча­стот Δf является прямой мерой расстояния а:

Δf = (fs -fе) = c1·а 

(например, с1 = 2 кГц/м).

Если же между двумя движущимися автомо­билями будет дополнительная относительная скорость Δv, то принимаемая частота fе уве­личивается (при приближении) или уменьша­ется, на основании эффекта Допплера, как при возрастании, так и при снижении расстояния между машинами пропорционально величине:

Δfd= c2·Δv

(например, с2 = 512 Гц на м/с).

Иными словами, имеются две дифферен­циальных частоты Δf1 и Δf2. Их сумма соот­ветствует расстоянию между автомобилями, а разность — относительной скорости Δv их движения (рис. «Измерение расстояния и скорости с помощью радиолокационной установки с частотно-модулированной незатухающей гармонической волной FMCW» ). При увеличении расстоя­ния:

Δf1 =fs-fe = Δf-Δfd = c1·а-c2·Δv

При уменьшении расстояния:

Δf2 =fs-fe = Δf+Δfd = c1·а+c2·Δv

Это значит, что:

a= (Δf-Δf1)/2c1

Δv = (Δf-Δf1)/2c2

 

Определение угла смещения объекта

 

Третьей основной величиной, помимо рас­стояния и относительной скорости, явля­ется боковое смещение (угол) объекта. Единственный способ измерить его — путем испускания луча радара в нескольких на­правлениях. Затем по отраженным сигна­лам определяется направление, из которого принят самый сильный отраженный сигнал. Чтобы определить угол, под которым радар находит объект, либо направляется один луч (сканирование), либо параллельно испуска­ются и анализируются несколько лучей.

Для измерения угла требуются не менее двух перекрывающихся лучей. Усиления амплитуд, измеряемых для определенного объекта в соседних лучах, позволяют сделать вывод об угле обзора. На практике сегодня используется четыре луча, с угловым разре­шением 1-2°.

 

Радар малой дальности (24 ГГц)

 

Используются два типа радаров малой даль­ности: узкополосные датчики и ультра широкополосные датчики (UWB). Диапазон узко­полосных датчиков составляет несколько МГц в диапазоне ISM (промышленность, наука и медицина) при 24 ГГц и они отли­чаются низкой разделяемостью объектов. Разделяемость объектов у датчика UWB с типичным диапазоном 5 ГГц — высокая, по­рядка нескольких сантиметров при удаленно­сти объектов около 1,5 м. Функции безопас­ности, реализованные с помощью датчиков этого типа (например, датчиков раннего рас­познавания столкновения) требуют коротких циклов измерения, порядка 2 мс и менее.

Диапазон типичных радарных датчиков ма­лой дальности составляет от 2 до 20-50 м, в зависимости от функции помощи водителю.

Датчики этого типа были впервые пред­ставлены в 2005 году в системах адаптивного круиз-контроля (АСС) с помощью при дви­жении в пробках. Здесь используются два радарных датчика малой дальности. Если с помощью этой сенсорной технологии потре­буется реализовать дополнительные функ­ции, то спереди и сзади автомобиля потребу­ется установить до четырех датчиков.

 

Радар большой дальности

 

Радар большой дальности (LRR), используе­мый для адаптивного круиз-контроля (АСС), сканирует зону перед движущимся автомоби­лем на расстояние до 250 м. Рабочая частота 76,5 ГГц (длина волны λ = 3,8 мм) допускает относительно низкопрофильные конструк­ции, необходимые в автомобилях.

 

Лидар

 

Лидары (лазерные локаторы ИК-диапазона) для адаптивного круиз-контроля (АСС) уже несколько лет используются в Японии. В принципе, лидары работают так же, как и радары, но отличаются от последних тем, что используют электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне 800-1000 нм, а не микроволны в миллиметровом диапазоне. Лучи лидара могут иногда значительно за­глушаться туманом и условиями плохой видимости, особенно брызгами. Это может, соответственно, уменьшить дальность из­мерения. Поэтому они подходят для систем безопасности хуже, чем радары.

Инфракрасное излучение модулируется по интенсивности, но не по частоте. Блок-схема лидара показана на рис. «Блок-схема лидара«. Лидар создает модулированное инфракрасное излучение, отражаемое от предметов и принимаемое одним или несколькими фотодиодами в дат­чике. Модуляция может иметь следующие формы: прямоугольные волны, синусои­дальные колебания или импульсы. Модуля­тор передает информацию о модуляции на приемник. Таким образом, принятый сигнал можно сравнить с переданным, чтобы опре­делить либо фазовую разность сигналов, либо время их распространения, и на основа­нии этого вычислить расстояние до объекта. Отношение «сигнал-шум» очень сильно зависит от типа модуляции, наилучшие ре­зультаты достигаются при импульсной моду­ляции. Поэтому импульсная модуляция ис­пользуется на практике для лидаров большой дальности. Типичные значения длительности импульсов находятся в наносекундном диа­пазоне. Соответственно, длина импульсов со­ставляет порядка 1 метра. Для достижения точности измерения сантиметрового порядка можно использовать подходящие методы об­работки сигналов.

Горизонтальное и вертикальное разреше­ние достигается либо путем многолучевой конфигурации, либо путем механического сканирования. Преимущество механического сканирования состоит в очень высоком угло­вом разрешении при использовании всего одного приемно-передающего блока. Луче­вое сканирование реализуется либо путем использования поворотного зеркала, либо путем перемещения оптического элемента передатчика или приемника вперед-назад.

В отличие от большинства радарных дат­чиков, лидар не измеряет непосредственно скорость объекта. Скорость вычисляется путем дифференцирования сигнала расстоя­ния, в результате происходит определенная задержка и ухудшается качество сигнала. С другой стороны, хорошее горизонтальное разрешение сканирующего лидара намного превосходит разрешение типичного совре­менного радарного датчика.

 

Видеотехнология

 

Изображения несут в себе наибольшую часть информации, воспринимаемой чело­веком. Следовательно, очевидным методом в контексте разработки систем повышения безопасности при движении (DAS) является запись изображений, извлечение из них нуж­ных деталей и выявление опасных ситуаций посредством обработки изображений.

На первом этапе на рынок были выведены функции на основе видео — например, систем ночного видения, систем слежения за дорож­ной разметкой и распознавания дорожных знаков. На втором этапе функции, корректи­рующие динамику автомобиля через тормоза, рулевое управление и дроссельную заслонку (прежде всего при взаимодействии несколь­ких датчиков) открывают новые, эффектив­ные перспективы для надежного предотвра­щения ДТП и смягчения их последствий.

В этом контексте в автомобильной системе выполняются две различные задачи. Когда требуется создать особенно контрастное, яркое изображение, необходимое в системах ночного видения, производится обработка изображе­ния. Затем обработанное изображение выво­дится непосредственно на дисплей. Вторая за­дача предусматривает извлечение конкретного содержания изображения с помощью специ­альных алгоритмов (например, распознавание дорожных знаков). Принятую информацию можно затем использовать для предупрежде­ния водителя сигналами на дисплее или актива­ции соответствующих исполнительных органов.

 

Основные принципы фотосчитывания

 

Когда полупроводник освещается фотонами, создаются пары «электрон-дырка». Они, в свою очередь, генерируют электрическое поле, рекомбинируют и создают фотоэлек­трический ток. Здесь показатель «квантовая эффективность η» описывает количество пар «электрон-дырка», создаваемых одним фотоном.

Практически все проникающие в полупро­водник фотоны преобразуются в электри­ческие заряды. Однако существует сильная спектральная зависимость от средней длины поглощения, в которой возникает это фото­преобразование. Коротковолновый свет в принципе поглощается на поверхности по­лупроводника, а длинноволновый проникает глубоко внутрь него. Поэтому изображения с большим содержанием волн красного и инфракрасного диапазонов (например, си­стемы улучшения ночного видения) имеют гораздо меньший контраст, чем изображе­ния, записанные в коротковолновой части спектра. Поэтому для систем ночного виде­ния важно обрабатывать изображения в сто­рону улучшения контрастности. В системах любительского уровня перед камерой часто устанавливаются оптические фильтры для отсечки инфракрасной части спектра.

Фотоэлектрический ток растет пропор­ционально, на много порядков, падающему световому потоку и строго линеен в широ­ком динамическом диапазоне. Именно это делает полупроводниковые фотодатчики такой привлекательной перспективой для многочисленных систем массового спроса и измерительных систем.

Двумя наиболее важными фоточувствительными полупроводниковыми структурами являются фотодиод (рис. «Фотодиод» ) и металло­оксидный полупроводниковый конденсатор (МОП-конденсатор, рис. «МОП-канденсатор, работающий как интегрирующий фотодатчик» ), используемый в ПЗС-датчиках приборах с зарядовой связью. Обе эти полупроводниковых структуры изго­тавливаются по стандартным полупроводни­ковым технологиям.

Фотодиод состоит из сочетания полупрово­дниковых материалов с различными проводя­щими свойствами. В области пространствен­ного заряда на стыке двух полупроводниковых материалов существует электрическое поле. В то же время область пространственного за­ряда имеет определенную емкость, обратно пропорциональную ее толщине. Фотодиоды типично заряжаются до определенного по­тенциала и затем подвергаются воздействию света. Теперь фотоэлектрически генерируе­мые заряды распространяются по всей области пространственного заряда и накапливаются в фотодиодном конденсаторе. Остаточное на­пряжение измеряется сразу после облучения фотодиода светом. Разница между этим на­пряжением и напряжением сброса является мерой падающего света.

МОП-конденсатор (рис. «МОП-канденсатор, работающий как интегрирующий фотодатчик» ) состоит из по­лупроводникового материала, покрытого тонким оксидным слоем. На оксидный слой наносится металлический проводящий слой. При подаче положительного напряжения на металлический электрод МОП-элемента под изолирующим оксидным слоем создается область пространственного заряда стацио­нарных положительных зарядов. В случае падения света через прозрачный изолиро­ванный электрод (переднее облучение) или через подложку (заднее облучение) в этой зоне собираются фотоэлектрически генери­руемые электроны без возможности реком­бинирования и опока.

Типичное значение емкости фотодиода и МОП-конденсатора составляет 0,1 фФ/мкм.

 

ПЗС-матрицы

 

Для изготовления датчиков формирования изображений многие фотодиоды или МОП-конденсаторы соединяются в матрицы с большим числом пикселов. В то время как выходные сигналы фотодиодов соответ­ствуют мгновенным значениям светового потока (освещенности), следующие две структуры являются, по своей сути, интегри­рующими. Их сигнал соответствует общему количеству фотонов, проникших в датчик за время освещения. Такие датчики, в основном, нужны для изготовления линейных или одно­плоскостных матриц по принципу ПЗС (при­боры с зарядовой связью, CCD).

В случае с этими р-гс-фотодиодами лишь небольшая часть р-я-перехода чувствительна к излучению из-за экрана с вакуумным напы­лением. Но фотоэлектрически генерируемые заряды распространяются по всей области пространственного заряда и накапливаются там (в МОП-конденсаторе). Когда каналь­ный полевой униполярный МОП-транзистор закрыт, они могут опекать к совместно ис­пользуемой сигнальной линии (видеовыходу). МОП-транзистором управляет генератор син­хронизирующих импульсов через сдвиговый регистр (рис. «Линейное расположение фотодиодов с линией последовательного вывода«). Заряды, последовательно протекающие через видеовыход, являются мерой дозы излучения фотодиодов, активи­руемых в каждом случае.

Чтобы после облучения можно было сместить измерительный заряд по горизонтали, рядом с освещаемой зоной или коллекторным электро­дом располагаются дополнительные электроды, как показано на рис. «МОП-конденсатор с задней подсветкой и передающими электродами для переноса заряда«; вовремя интеграцион­ной фазы они находятся на нулевом потенциале. Если затем увеличить потенциал бокового пере­ходного электрода на положительное значение при одновременном уменьшении потенциала коллекторного электрода, то заряд можно сме­стить на соседний МОП-элемент, защищенный экраном от падения света.

Этот принцип переноса заряда формирует основу приборов с зарядовой связью. Со­гласно этому принципу аналоговые заряды можно смещать или передавать через мно­гие станции до полного преобразования в конце цепочки преобразований посредством усилителя заряда, к примеру, в сигнал напря­жения, который можно подать на быстрый аналогово-цифровой преобразователь.

Этот метод передачи заряда, который можно также рассматривать как аналоговый сдвиго­вый регистр, обеспечивает простую настройку длинных линейных множественных структур, а также матричных структур. Мельчайший элемент этих структур также называют пиксе­лом (pixel, сокращение от picture element). На данный момент максимально возможное ко­личество пикселов для линейных датчиков со­ставляет около 6000, а у матричных — порядка 2000-2000, т.е. четыре миллиона. Сегодняш­ние датчики для формирования изображе­ний в автомобилях работают с разрешением менее одного миллиона пикселов. Для более сложных автомобильных систем желательно иметь гораздо большее количество писелов. В камерах уровня потребительской электроники используются датчики с более чем 10 миллио­нами пикселов.

Размер пикселов, принимающих свет от традиционной линзы для передачи изобра­жений, сегодня варьируется в диапазоне 5-20 мкм. Соответственно, площадь матрицы составляет порядка 1 см2. Если требуется уменьшить размер отдельных пикселов для увеличения разрешения или стоимости ма­трицы, важно помнить, что повлечет за собой уменьшение количества фотонов, попадаю­щих на пиксел. Таким образом, ограничения по уменьшению размера пикселов диктуются неизбежным ухудшением соотношения «сигнал/шум»; с увеличением разрешения растет уровень цифрового шума.

Ограничивается даже заряд, поглощаемый отдельными, интегрирующими ячейками. При превышении этого предела заряд может «перетечь» в соседние ячейки. Это также называют эффектом расплывания изобра­жения, который в принципе ограничивает динамическую реакцию «светлый/темный» в ПЗС-технологии. Даже с дополнительными мерами против расплывания изображения эту динамическую реакцию едва удается уве­личить сверх величины около 50 дБ без до­полнительных мер, таких как регулируемые экран и время выдержки.

Как показано на рис. «Принцип работы ПЗС-матрицы«, создаваемые в фотодиоде фотоэлектрические заряды сна­чала смещаются из зоны экспозиции посред­ством перемещающихся электродов и управ­ляющих сигналов в сторону, в столбцовую структуру. Затем заряды всех столбиков по тому же принципу одновременно смещаются вниз, где они рядами перетекают в горизон­тальный «сдвиговый регистр». Оттуда они последовательно считываются и обрабаты­ваются.

 

 

Сегодня ПЗС-матрицы — наиболее распро­страненная полупроводниковая технология с датчиками для формирования изображений. Однако ограниченная реакция «светлый/тем­ный», относительно высокая потребляемая мощность по сравнению с другими техноло­гиями при трех разных рабочих напряжениях, и ограниченный диапазон температур не по­зволили им получить широкого распростра­нения в автомобилях.

 

КМОП-матрицы

 

Сегодня КМОП-матрицы являются более перспективным решением по сравнению с ПЗС-матрицами, и уже широко используются во многих областях. Здесь понятие «КМОП- матрица» может внести путаницу, потому что КМОП (сокращение от «комплементар­ный металлооксидный полупроводник») — это особая полупроводниковая технология. С другой стороны, ПЗС-матрица тоже со­держит МОП-структуры (структуры металлооксидных полупроводников). КМОП-матрицы существенно отличаются от ПЗС-матриц не только технологией изготовления, но и рядом особенностей.

Пикселы здесь считываются не последо­вательно, а по аналогии с ячейкой памяти в оперативном запоминающем устройстве, мо­гут активироваться по-отдельности, так как расположены в матричной структуре. С этой целью для каждого пиксела также интегри­рована активная электроника (APS, активный датчик пиксела).

Интегрирующие фотодиоды не исполь­зуются. Вместо них используются те, что в большой степени не зависят от времени вы­держки.

Значения яркости не пропорционально преобразуются в электрические сигналы, а логарифмируются. Поэтому они имеют схо­жую характеристику с человеческим глазом. Только это позволило увеличить динамиче­скую реакцию «светлый/темный» до более чем 100 дБ без дополнительных мер.

КМОП-матрицы реализуются не на основе стандартной КМОП-технологии. Вместо этого используется КМОП-технология, оптимизи­рованная до фотоэлектрического элемента, который, благодаря гораздо меньшей потре­бляемой мощности, чем у ПЗС-матриц, по­зволяет добавлять на матричный чип другую активационную и оценочную электронику.

Поскольку время доступа к отдельным пик­селам составляет порядка нескольких десят­ков нс, КМОП-матрицы допускают несколько более высокую частоту смены кадров, осо­бенно при использовании возможности счи­тывания только фрагментов изображения (субфрейминг), чего не позволяют сделать ПЗС-матрицы.

На рис. «КМОП-матрица» показан фрагмент структуры КМОП-матрицы. Отдельный пиксел состоит из фотодиода и канального полевого униполяр­ного МОП-транзистора (M0SFET) в качестве переключающего элемента. Каждый пиксел можно индивидуально активировать и считы­вать с него сигналы через матричную структуру.

Все фотодиоды заряжаются до противодей­ствующего напряжения смещения величиной около 5 В. Отдельные пикселы разряжаются до определенного напряжения под влиянием падающего света. Сигнал пискеля считывается путем активации соответствующих формиро­вателей строк и столбцов, в результате чего создается проводное соединение от пиксела к выходному усилителю. Затем пиксел снова заряжается через это соединение до ис­ходного противодействующего напряжения. Усилитель измеряет необходимый заряд для каждого пиксела. Это точно соответствует фотозаряду, накопленному пикселом. Таким образом, каждый пиксел можно считывать ин­дивидуально, а время выдержки можно опре­делить через внешнюю схему выборки адреса.

Эта APS-технология, при которой в ма­трицу интегрируется транзистор MOSFET, обеспечивает низкий уровень шумов. Самый простой пиксел APS состоит из фотодиода и трех MOSFET. Fla рис. «Схема пиксела HDRC в разрезе»  схематично изо­бражена структура пиксела HDRC (КМОП — технология с расширенным динамическим диапазоном). Светочувствительным элемен­том этого варианта КМОП-матрицы является фотодиод, поляризованный в направлении блокировки, последовательно соединенный с р-канальным МОП-транзистором (М1), работающим ниже напряжения открывания. Диодный ток, пропорциональный освещен­ности, также должен протекать через блоки­рованный транзистор. Напряжение его по­токового перехода UGs в широком диапазоне практически идеально логарифмически за­висит от протекающего фототока. Два других транзистора М2 и М3 служат для развязки сигнала, подаваемого через мультиплексор на быстрый 10-битный аналого-цифровой преобразователь.

 

Технология определения дальности

 

Формирователи изображений для определе­ния дальности — это датчики, все еще нахо­дящиеся на стадии разработки, сочетающие характеристики лидаров и видеокамер. Их можно считать видеодатчиками с дополни­тельной функцией измерения расстояния до ближайшего объекта каждым пикселом камеры. Наиболее известной технологией в современном автомобилестроении является фотонное смешивающее устройство (PMD).

Находящийся перед автомобилем объект подвергается модулированному облучению светодиодами в диапазоне, близком к инфра­красному. Для принятого фоточувствительным датчиком сигнала также оценивается время его распространения. Это создает трехмерное изображение окружающей автомобиль обстановки. Если все еще суще­ствующие проблемы можно преодолеть, то технологию PMD следует рассматривать как серьезную альтернативу другим датчикам в коротком и среднем диапазонах дальности.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Как светофор обнаруживает подъехавшую машину?

Есть что-то экзотическое в светофорах, которые «знают», что вы находитесь там — как только вы подъезжаете, они меняются! Как они обнаруживают ваше присутствие?

У некоторых фонарей нет никаких детекторов. Например, в большом городе светофоры могут просто работать по таймеру — независимо от того, какое время дня, там будет много трафика. Однако в пригороде и на проселочных дорогах детекторы — обычное дело.Они могут обнаруживать, когда автомобиль подъезжает к перекрестку, когда слишком много автомобилей скапливается на перекрестке (для контроля длины света) или когда автомобили выезжают на полосу поворота (чтобы активировать свет со стрелкой).

Объявление

Есть самые разные технологии для обнаружения автомобилей — от лазеров до резиновых шлангов, наполненных воздухом! Безусловно, наиболее распространенной технологией является индукционная петля . Индуктивная петля — это просто катушка с проволокой, встроенная в поверхность дороги.Для установки петли укладывают асфальт, а затем возвращаются и вырезают на асфальте бороздку с помощью пилы. Проволока помещается в паз и герметизируется резиновым компаундом. Вы часто можете увидеть эти большие прямоугольные петли, прорезанные на асфальте, потому что состав очевиден.

Индуктивные петли работают, обнаруживая изменение индуктивности. Чтобы понять процесс, давайте сначала посмотрим, что такое индуктивность. Иллюстрация на этой странице полезна.

Здесь вы видите батарею, лампочку, обмотку провода вокруг куска железа (желтого цвета) и выключатель.Катушка с проволокой — это индуктор. Если вы прочитали, как работают электромагниты, вы также узнаете, что индуктор — это электромагнит.

Если вы вытащить индуктор из этой цепи, то у вас будет обычный фонарик. Вы включаете выключатель, и лампочка загорается. С индуктором в схеме, как показано, поведение совершенно иное. Лампочка представляет собой резистор (сопротивление создает тепло, заставляя нить накаливания в лампе светиться). Провод в катушке имеет гораздо меньшее сопротивление (это просто провод), поэтому вы ожидаете, что при включении переключателя лампочка будет светиться очень тускло.Большая часть тока должна проходить через контур с низким сопротивлением. Вместо этого происходит следующее: когда вы замыкаете выключатель, лампочка ярко горит, а затем гаснет. При размыкании переключателя лампочка горит очень ярко, а затем быстро гаснет.

Причина такого странного поведения — индуктор. Когда в катушке впервые начинает течь ток, катушка хочет создать магнитное поле. Пока поле нарастает, катушка препятствует прохождению тока.Как только поле создано, ток может нормально течь через провод. Когда переключатель размыкается, магнитное поле вокруг катушки поддерживает ток, протекающий в катушке, пока поле не исчезнет. Этот ток держит лампочку горящей в течение определенного периода времени, даже если переключатель разомкнут.

Емкость индуктора контролируется двумя факторами:

  • Количество витков
  • Материал, которым намотаны витки (сердечник)

Введение железа в сердечник индуктора дает ему гораздо большую индуктивность, чем воздух или любой другой немагнитный сердечник.Существуют устройства, которые могут измерять индуктивность катушки, и стандартной единицей измерения является генри .

Итак … Предположим, вы берете катушку с проволокой диаметром около 5 футов, содержащую пять или шесть витков проволоки. Вы прорезаете канавки на дороге и помещаете катушку в канавки. Вы прикрепляете к катушке измеритель индуктивности и смотрите, какова индуктивность катушки. Теперь вы паркуете машину над катушкой и снова проверяете индуктивность. Индуктивность будет намного больше из-за того, что большой стальной объект находится в магнитном поле контура.Автомобиль, припаркованный над катушкой, действует как сердечник индуктора, и его присутствие изменяет индуктивность катушки.

Датчик светофора использует петлю таким же образом. Он постоянно проверяет индуктивность контура на дороге, и когда индуктивность увеличивается, он знает, что его ждет машина!

Датчики и преобразователи

— скачать видео на ppt онлайн

Презентация на тему: «Датчики и преобразователи» — стенограмма презентации:

1 Датчики и преобразователи

2 Датчик перемещения, положения и приближения
(Потенциометр, тензометрический датчик, LVDT, емкостный элемент)

3 Индуктивный датчик приближения
Индуктивный датчик приближения в основном используется для обнаружения металлических предметов. На рисунке показана конструкция индуктивного бесконтактного переключателя.

4 Индуктивный датчик приближения состоит из четырех компонентов; Катушка, генератор, цепь обнаружения и выходная цепь. В катушку подается переменный ток, который создает магнитное поле. Когда металлический предмет приближается к концу катушки, индуктивность катушки изменяется. Это постоянно контролируется схемой, которая включает переключатель, когда происходит изменение заданного значения индуктивности.

5 Применение индуктивных датчиков приближения
Промышленная автоматизация: подсчет продуктов во время производства или передачи Безопасность: обнаружение металлических предметов, оружия, мин


6 Оптические энкодеры Оптические энкодеры обеспечивают цифровой вывод в результате линейного / углового смещения. Они широко используются в серводвигателях для измерения вращения валов. На рисунке показана конструкция оптического кодировщика.

8 Он состоит из диска с тремя концентрическими дорожками с одинаковыми отверстиями. Три световых датчика используются для обнаружения света, проходящего через отверстия. Эти датчики вырабатывают электрические импульсы, которые определяют угловое смещение механического элемента, например. вал, на котором установлен оптический энкодер.На внутренней дорожке есть только одно отверстие, которое используется для определения «исходного» положения диска. Отверстия на средней направляющей смещены от отверстий внешней направляющей на половину ширины отверстия.

9 Эта компоновка обеспечивает определение направления вращения.
Когда диск вращается по часовой стрелке, импульсы на внешней дорожке опережают импульсы на внутренней; против часовой стрелки они отстают. Разрешение можно определить по количеству отверстий на диске. При 100 отверстиях за один оборот разрешение будет 360⁰ / 100 = 3,6⁰.

11 Пневматические датчики Пневматические датчики используются для измерения смещения, а также для определения близости объекта рядом с ним. Смещение и близость трансформируются в изменение давления воздуха. На рисунке представлена ​​схема устройства и работы такого датчика.

Скачать библиотеку компонентов Proteus

в этом руководстве мы изучим загрузку библиотеки компонентов Proteus. Имитационная модель электронного компонента содержит информацию о входных и выходных взаимосвязях электронного компонента в форме математического уравнения. Программное обеспечение для моделирования вычисляет поведение схемы, вычисляя математическое уравнение всех компонентов. Существует множество программного обеспечения и онлайн-инструментов для моделирования схем или встроенных систем, среди которых Proteus занимает значительную позицию, которая одинаково популярна среди студентов и профессионалов. При моделировании любой схемы важно помнить, что имитационные модели всех компонентов, которые используются в вашей схеме или встроенной системе, должны присутствовать в библиотеке программного обеспечения. Если в вашей схеме есть компонент, имитационная модель которого отсутствует в библиотеке вашего программного обеспечения, программное обеспечение не сможет имитировать поведение схемы. Короче говоря, у вас должны быть имитационные модели компонентов, чтобы имитировать их реальное поведение.ПОСЛЕДНЯЯ СТАТЬЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В PROTEUS
Скачать библиотеку компонентов Proteus:

Давайте теперь подведем итоги всех заказных имитационных моделей, необходимых для моделирования встроенной системы, разработанной на основе платы разработки микроконтроллера Arduino .

Нажмите здесь, чтобы загрузить библиотеку

Вы можете скачать имитационную модель Ultrasonic для Proteus по следующей ссылке:

нажмите здесь, чтобы скачать
Библиотека всех датчиков для Proteus

Гибкий датчик Библиотека Proteus :

Гибкий датчик представляет собой резистивный датчик, сопротивление которого изменяется в соответствии с углом, на который он изгибается.Датчик изгиба обычно используется в конфигурации делителя напряжения с простым резистором, подключенным последовательно с датчиком изгиба. Напряжение считывается на гибком датчике относительно земли, когда гибкий датчик изгибается, его сопротивление изменяется, из-за чего изменяется и напряжение на резисторе. Затем значение напряжения поступает в микроконтроллер, который обрабатывает сигналы для дальнейших действий. Датчик изгиба обычно используется в роботизированной руке, приводимой в действие человеком (Загрузить библиотеку компонентов Proteus).Датчик изгиба в Proteus выглядит как на следующем изображении.

Вы можете загрузить имитационную модель датчика Flex по следующей ссылке.

Датчик пламени Библиотека Proteus :

Датчик пламени, также известный как датчик пламени, представляет собой тип датчика, который определяет наличие огня в непосредственной близости от него. Датчик пожара обнаруживает наличие огня, обнаруживая волны инфракрасного излучения (ИК-излучение), присутствующие в огне. Датчик пожара также состоит из операционного усилителя, который обрабатывает измеряемый сигнал, чтобы микроконтроллер мог легко считывать сигналы и успешно обрабатывать их. Датчик пламени в Proteus выглядит как на следующем изображении.

Вы можете скачать имитационную модель датчика пламени по следующей ссылке.

PIR Sensor Библиотека Proteus:

PIR (пассивный инфракрасный) датчик также широко известен как датчик движения, который измеряет инфракрасный (ИК) свет, излучаемый объектом в его поле зрения.Поэтому, когда объект попадает в поле его зрения, показания датчика искажаются и, таким образом, обнаруживают присутствие объекта перед ним. Датчик PIR в Proteus выглядит следующим образом: Вы можете загрузить имитационную модель датчика PIR по следующей ссылке.

Датчик светозависимого резистора:

Датчик LDR — это аббревиатура светозависимого резистора, и, как следует из названия, сопротивление этого датчика зависит от интенсивности света, чем выше интенсивность света, тем ниже сопротивление датчика LDR. Как и в случае гибкого датчика, в конфигурации делителя напряжения также используется резистор, зависимый от света, сопротивление датчика LDR изменяется по мере изменения интенсивности света, проецируемого на датчик. Датчик LDR в Proteus выглядит как на следующем изображении.

Имитационная модель LDR установлена ​​в Proteus по умолчанию, вам не нужно загружать какой-либо другой файл для использования этого датчика.

Датчик газа Библиотека Proteus :

Датчик газа устанавливается для обнаружения присутствия газа поблизости.Напряжение на выходе газового датчика изменяется в зависимости от наличия или отсутствия дыма, таким образом, путем изменения напряжения можно определить присутствие дыма. Датчик газа в Proteus выглядит следующим образом. Вы можете загрузить имитационную модель датчика газа по следующей ссылке. Вы можете Загрузить Proteus Library of Components for Simulation and Pcb Design

L298 Библиотека драйвера двигателя для Proteus

Этот драйвер двигателя L298 используется для управления скоростью и направлением двигателей постоянного тока. Мы можем использовать его для управления двигателями постоянного тока, а также шаговыми двигателями. Его довольно широко используется в инженерных схемах и различных инженерных проектах.

Proteus не содержит библиотеки драйверов двигателей L298, поэтому наша команда Projectiot разработала его в Proteus, и теперь он готов к моделированию в нем. Я также опубликовал проект Робот, следующий за линией, использующий Arduino , в котором я показал, как использовать ДРАЙВЕР МОТОРА L298 в Proteus ISIS. Я также скоро опубликую учебное пособие, в котором я соединю этот ДРАЙВЕР МОТОРА L298 с микроконтроллером PIC и AVR, микроконтроллером 8051, но вам нужно немного подождать.Я надеюсь, тебе это понравится.

Вы можете загрузить эту библиотеку драйверов двигателей для Proteus, щелкнув ссылку ниже:

Библиотека DS1307 для Proteus

Модуль DS1307 — это модуль часов реального времени (RTC), который используется в проектах, где требуется реальное время. Этот модуль RTC — это, по сути, часы, и вам нужно запрограммировать их на один раз, а затем они будут тикать вечно. Они используются в основном в различных инженерных проектах и ​​весьма полезны. Proteus уже имеет этот модуль в своей библиотеке, но он не очень привлекателен и выглядит как простой модуль.Итак, наша команда придала ему стильный вид, и он находится всего в нескольких шагах от вас. НАША команда разработала свою библиотеку rtc в Proteus, которую вы можете загрузить, щелкнув ссылку ниже

hx711 библиотека Proteus скачать

Вы можете скачать Имитационная модель библиотеки Proteus hx711 скачать по следующей ссылке.

загрузка библиотеки Proteus для тензодатчиков

Вы можете скачать имитационную модель загрузки библиотеки Proteus для тензодатчиков по следующей ссылке.

Библиотека mpu6050 для Proteus

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки mpu6050 для Proteus по следующей ссылке.

скачать библиотеку датчиков влажности почвы для Proteus

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки датчиков влажности почвы для Proteus по следующей ссылке.

Библиотека esp32 для Proteus 8 скачать

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки esp32 для Proteus 8 скачать по следующей ссылке.

Библиотека RF-модуля для Proteus

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки RF-модуля для Proteus по следующей ссылке.

Библиотека модулей RFID для Proteus скачать

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки модулей RFID для загрузки Proteus по следующей ссылке.

Библиотека RF-модуля для Proteus

Библиотека esp8266 для Proteus 8 скачать

Вы можете скачать имитационную модель библиотеки esp8266 для Proteus 8 скачать по следующей ссылке.

Библиотека nodemcu esp8266 для Proteus

Модуль GSM Библиотека Proteus :

GSM (Глобальная система мобильной связи) — это протокол, который определяет способ отправки и получения сообщений по беспроводной сети, поэтому должны быть некоторые оборудование, поддерживающее этот тип связи

n.