Общие сведения о датчиках
Лекция 4 Датчики информации о дорожной обстановке
Для предупреждения водителя о потенциально опасных объектах, получения необходимой информации для систем поддержания дистанции, экстренного торможения, маневрирования, пассивной защиты, управления антиблокировочным устройством и др. используют неконтактные датчики, основанные на различных физических принципах. Неконтактные датчики также применяют в качестве автономных измерителей скорости движения (радиолокационные спидометры), для определения характера рельефа и дорожного покрытия перед ТС.
Неконтактные датчики, используемые в автоматических системах поддержания дистанции в транспортном потоке, экстренного торможения, пассивной защиты водителя и пассажиров, выдают информацию о расстоянии до объекта, скорости сближения, собственной скорости движения и т.д. В системах маневрирования, самонаведения необходимы также данные об угловом положении объектов. При полуавтоматическом управлении датчик обеспечивает информацией водителя и может измерять лишь часть параметров (например, только дальность).
Находят применение, в основном, радиолокационные, лазерные и ультразвуковые датчики. Каждый тип датчика имеет свои достоинства и недостатки, которые необходимо учитывать при рассмотрении вопроса о целесообразности его использования в той или иной системе. При этом необходимо исходить из обеспечения следующих основных требований:
- полноты и достоверности получаемой информации в необходимой зоне;
- минимизации вероятности ложных срабатываний;
- высокой надежности работы в различных дорожных и метеорологических условиях;
- низкой стоимости, малого объема и массы;
- малого воздействия излучения датчика на другие датчики и людей.
Часть этих требований противоречива, поэтому на практике приходится выбирать тип и параметры датчика исходя из компромиссных условий. При выборе автомобильного датчика необходимо учитывать, что его работа происходит в тяжелых условиях: значительные ускорения, перепады температуры, воздействие пыли, влаги, грязи, масла, а также электромагнитные помехи от работы электрооборудования и значительных колебаний питающего напряжения.
Шасси автомобиля испытывает вибрации со среднеквадратическими значениями до 5g и частотами до 55 Гц, в кабине возможны вибрации до 3g и ускорения до 3,3g. Аппаратура, находящаяся на шасси, подвергается также воздействию температуры, изменяющейся в пределах от – 40 до + 120°С, а приборы, располагаемые под капотом, подвергаются воздействию температур от – 40 до +150°С, внутри кузова возможны колебания температуры от – 40 до + 60°С. Система зажигания ТС создает помехи с большим уровнем в спектре частот 0,1 – 7 МГц. Резкие изменения скорости движения, снятие нагрузки с генератора переменного тока могут вызывать переходные напряжения с амплитудами, в несколько раз превышающими напряжение аккумулятора.
Эти факторы предъявляют жесткие требования к конструкции автомобильного датчика, требуют тщательной изоляции, экранировки, применения герметизированных корпусов, качественных стабилизаторов напряжения, амортизаторов, что, не создавая технологических трудностей, приводит к нежелательному удорожанию конструкции.
Широкое применение датчиков до последнего времени сдерживалось рядом факторов. Основными недостатками датчиков являлись: высокая стоимость электронных компонентов; незнание возможностей и перспектив применения, а отсюда и некоторое традиционное недоверие к электронике в автомобильной промышленности; появление ряда дополнительных проблем, связанных с обслуживанием, обеспечением одновременной работы датчиков и т.д. Однако успехи микроэлектроники, разработка миниатюрных и дешевых интегральных схем, твердотельных генераторов СВЧ, резко увеличившиеся возможности микропроцессоров и микро-ЭВМ привели к разработке достаточно компактных и надежных неконтактных датчиков.
В автоматических и полуавтоматических бортовых системах управления движением ТС могут использоваться радиолокационные, лазерные и ультразвуковые датчики.