倒车障碍检测系统对盲区内障碍物的探测

　　倒车障碍检测系统所采用的超声波传感器技术可以探测到附近的障碍物,为驾驶员提供倒车警告和辅助泊车功能,其原理是利用超声波探测倒车路径上或附近存在的任何障碍物,并及时发出警告。所设计的检测系统可以同时提供声光并茂的听觉和视觉警告,其警告表示是探测到了在盲区内障碍物的距离和方向。这样，在狭窄的地方不管是泊车还是开车，借助倒车障碍报警检测系统，驾驶员心理压力就会减少，并可以游刃有余地采取必要的动作。而这种PIC l8F8490微控制器与超声波传感器很便宜，并且可以用在众多车型上。

　　那末什么是基于超声波传感器的倒车障碍检测系统呢？为此应先了解超声波传感器的有关技术问题。

　　超声波传感器系统构成与工作程式(见图1所示)

　　由发送传感器(或称超声波发送器)、接收传感器(或称超声波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成CONTROL ENGINEERING China版权所有,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超声波能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成, 换能器接收超声波产生机械振动CONTROL ENGINEERING China版权所有,将其变换成电

能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超声波进行检测.而实际使用中,用发送传感器的陶瓷振子的也可以用做接收器传感器社的陶瓷振子.控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制.超声波传感器的电源(或称信号源)可用 DC12V±10%或 24V±10%.

发送器部分的控制

　　发送器是以每秒4-5次比率,在1mS期间发送40KHz脉冲方波,为了产生发射脉冲链，可以采用一个驱动器，以驱动超声换能器,其驱动器是 Microchip的TCl428 MOSFET驱动器见图3左侧所示。因实际超声波传感器特性的标准频率均为40KHz,这样发送器发送的40KHz脉冲方波链尽管是一个通用发送频率CONTROL ENGINEERING China版权所有，但并非超声频率固定不变,可以根据盲区范围及障碍物远近作出选择, 标准频率(或称中心频率)愈高测距越短,而分辩率越高,常见超波传感器标准频率有30KHz、4KHz、75KHz等.

　　当发送器发送第一个脉冲的上升沿时刻定时器1开始计数.由于要求脉冲链的电压振幅比系统电压(+5V)高(这是由换能器所需信号源决定的)，所以这个发送器部分应含有一个升压电路。这儿采用一种简单的有效升高电压的方式,即使用 Microchip的MCPl650升压 DC/DC控制器，它只需要一个电容、一个电感和两个电阻就可以轻松选择需要的输出电压。主控器 IC1中PWM1(脉宽调制器)的作用是调节升压电路的输出电压为一恒定值。

　　接收器部分的控制

　　接收器部分包括一个超声波接收换能器、放大器、滤波器和一个比较器见图3左侧下所示。接收换能器的输出是一个低振幅正弦波，其频率与发射脉冲链频率相同。为了对换能器输出的信号进行放大，可采用Microchip的MCP6293运算放大器。这个运算放大器的特点是，虽然封装较小，但却拥有10MHz的带宽和引脚可选的低功耗模式。可将输出信号传送LC带通滤波器电路(又称振幅探测电路),该带通滤波器的中心频率(标准频率)与接收器的标准频率40KHz相同.这个振幅探测电路的作用是将接收到的脉冲转换为一个平滑、完整的波形,其高频噪声被过滤掉，这样一个被探测到的信号就形成了。然后这个信号被传送到比较器与衰减电压进行比较.需要说明的是CONTROL ENGINEERING China版权所有,该比较器的参考电压是一个衰减电压(由RC阻容电路产生)，这样该衰减参考就会随时间不断衰减接收到的信号.直至小于一个预先设定的距离值时,则定时器1仃止计数.

　　超声波传感器的选择与参数

　　可选用国产TC40-167R系列或MA40S2S(发送传感器)、MA40S2R(接收传感器)超声波传感器.其主要参数为(以TC40-167R为例):标准频率40±0.1KHz;灵敏度(dB)≥-68;声压(dB)≥114;方向角(度)60;静电容量/pf-2500;工作温度(℃)- 20℃--+70℃;有效距离≥15M,反射接收有效距离为4M-7M.

　　关于对倒车障碍物的探测距离计算显示

　　捡测系统在探测到障碍物时向驾驶员发出警告CONTROL ENGINEERING China版权所有,而新型汽车倒车障碍检测系统可以根据实际使用环境采用多套发送与接收超声波传感器来扩大探测范围，从而提高对障碍物的正确度,即将距离最近的障碍物探测到并作出显示,故该倒车障碍物捡测系统的LCD或LED显示器显示出的数字是最近障碍物的距离。

　　超声波测量距离的计算方法
 
        超声波是以脉冲串的形式向外发送的，脉冲频率即中心频率(或称标准频