Apa itu Ultra Sonic Parking System?

 

















Selama bertahun-tahun, sensor ultrasonik telah digunakan dalam berbagai aplikasi termasuk pencari ikan sensor parkir di mobil dan alarm pencuri.Dalam artikel ini kami mendeskripsikan karakteristik ultrasound dan penggunaan sensor ultrasonik menggunakan sensor parkir sebagai contoh.

KARAKTERISTIK ULTRASOUND

Ultrasound adalah gelombang akustik dengan frekuensi yang sangat tinggi, di luar pendengaran manusia. Karena rentang frekuensi yang dapat didengar dikatakan antara 20Hz dan 20kHz, ultrasound umumnya berarti gelombang akustik di atas 20kHz. Kelelawar, dengan gema-lokasi mereka (radar ultrasonik biologis), dapat mendengar suara hingga 200kHz, jauh di luar kemampuan telinga manusia. 

Ultrasound memiliki beberapa karakteristik yang membuatnya sangat berguna dan telah menyebabkan penggunaannya dalam banyak aplikasi elektronik. Pertama, tidak terdengar oleh manusia dan oleh karena itu tidak terdeteksi oleh pengguna. Kedua, gelombang ultrasound dapat diproduksi dengan directivity tinggi. Ketiga, mereka adalah getaran kompresional materi (biasanya udara). Akhirnya, mereka memiliki kecepatan propagasi yang lebih rendah daripada gelombang cahaya atau radio.

Fakta bahwa Ultrasound tidak terdengar pada telinga manusia merupakan faktor penting dalam aplikasi ultrasound. Misalnya, sistem sensor parkir mobil menghasilkan tekanan suara lebih dari 100db untuk memastikan penerimaan yang jelas. ini serta dengan tekanan suara yang terdengar ketika berdiri dekat dengan mesin jet. Frekuensi tinggi Ultrasound (panjang gelombang pendek) memungkinkan directivity sempit, mirip dengan gelombang radio yang setara, gelombang mikro. Karakteristik ini digunakan dalam perawatan batu ginjal, dimana ultrasound yang dipancarkan dari luar tubuh difokuskan pada batu untuk memecahnya. karena tingkat energinya rendah, itu tidak membahayakan tubuh, Karena Ultrasound adalah getaran materi, itu juga dapat digunakan untuk memeriksa karakteristik materi itu. Diagnosis ultrasonik menggunakan fitur ini untuk mendeteksi dan memvisualisasikan varians dalam reflektansi dan transmitansi yang sesuai dengan kadar air dan kepadatan materi dalam medium, misalnya organ di tubuh anda.

ultrasound bergerak di udara sekitar 340m/s seperti suara lainnya. waktu yang diperlukan untuk gelombang ultrasound untuk menempuh jarak 10cm adalah sekitar 3ms, dibandingkan dengan 3.3ns untuk cahaya dan gelombang radio. Ini memungkinkan pengukuran menggunakan pemrosesan sinyal kecepatan rendah.

Karena Ultrasound adalah getaran materi, itu juga dapat digunakan untuk memeriksa karakteristik materi itu. Diagnosis ultrasonik menggunakan fitur ini untuk mendeteksi dan memvisualisasikan varians dalam reflektansi dan transmitansi yang sesuai dengan kadar air dan kepadatan materi dalam medium, misalnya organ di tubuh Anda. USG bergerak di udara sekitar 340m / s seperti suara lainnya. Waktu yang diperlukan untuk gelombang ultrasound untuk menempuh jarak 10cm adalah sekitar 3ms, dibandingkan dengan 3.3ns untuk cahaya dan gelombang radio. Ini memungkinkan pengukuran menggunakan pemrosesan sinyal kecepatan rendah.

UltraSonic Sensor untuk parkir. Mari kita lihat sensor parkir sebagai contoh. Sensor parkir menggunakan tipe sonar. Istilah sonar adalah akronim untuk navigasi suara dan radar, itu digunakan untuk menghitung jarak atau arah suatu objek dari waktu yang diperlukan untuk gelombang suara untuk melakukan perjalanan ke target dan kembali. Sensor ultrasonik adalah spearker atau mikrofon yang memancarkan atau menerima ultrasound. ada juga tipe yang bisa menangani emisi dan penerimaan. Sensor parkir kendaraan dilengkapi dengan jenis sensor ini. Sensor ultrasound awalnya ditemukan dalam kendaraan untuk mendeteksi hambatan ketika parkir , tetapi sekarang berkembang menjadi sistem parkir otomatis. Gambar 1 Contoh system sensor parkir.

Sistem ini mengendalikan kemudi, akselerasi dan pengereman secara otomatis, berdasarkan zona parkir dan informasi lokasi yang diperoleh dari sensor ultrasonik, untuk mencapai parkir paralel dan parkir garasi.

Dalam kasus sonar belakang, dua hingga empat sensor ultrasonik dipasang di bumper belakang untuk mendeteksi hambatan hingga 2 hingga 2,5m jauhnya. Jarak dikomunikasikan kepada pengemudi secara real time menggunakan berbagai suara buzzer. Bahkan pagar kawat dapat dideteksi jika cukup dekat.

Karakteristik utama sensor ultrasonik untuk sonar belakang adalah directivity, waktu dering, sensitivitas dan tekanan suara.

Directivity dari sensor ultrasonik sesuai dengan ukuran dan bentuk dari permukaan bergetar (yaitu memancarkan ultrasound) dan frekuensi di mana ia bergetar. Gambar 2 menunjukkan directivity dari transduser tipe cakram.

Gambar 2 Memancarkan diameter dan direktivitas permukaan (nilai terhitung) untuk transduser tipe disk

Directivity sempit dapat dicapai pada frekuensi yang lebih tinggi ketika ukuran tetap sama, atau pada ukuran yang lebih besar ketika frekuensi tetap sama. Perbedaan jarak deteksi dengan frekuensi yang bervariasi pada ukuran yang sama ditunjukkan pada Gambar 3

Gambar 3 Frekuensi (pengarahan) dan pengaruh tanah

Dengan menggunakan frekuensi yang lebih tinggi dan memilih penguat yang sesuai (gain), kita dapat meningkatkan pengaruh objek tanah, seperti sumbat roda. Sementara directivity vertikal sempit meningkatkan kegunaan sensor, directivity horisontal yang lebih luas dapat memberikan cakupan yang lebih luas dengan sensor yang lebih sedikit. Sensor ultrasonik ‘Asymmetric’ (Gambar 4) digunakan dalam situasi seperti itu.

Gambar 4 Jenis directivity untuk sensor ultrasonik

Karena sensor ultrasonik sonar belakang menangani pengiriman dan penerimaan ultrasound, kecuali gelombang suara yang memancar menghilang tanpa dering cepat, ia tidak dapat mulai menerima pantulannya. Semakin pendek waktu dering, semakin dekat jangkauan pendeteksian. Casing untuk sensor ultrasound Murata, yang juga bertindak sebagai emitor ultrasound, adalah presisi yang dibuat untuk beresonansi dengan frekuensi mengemudi. Ini adalah alasan untuk sensitivitas dan tekanan suaranya yang tinggi. Gambar 5 menunjukkan sensor ultrasonik MA40MF14-5B, paling sering digunakan untuk sonar kendaraan, dan direktivitasnya.

Gambar 5 MA40MF14-5B dan direktivitasnya

Hal ini ditandai dengan directivity asimetris (110o x 50o), waktu dering singkat dan tekanan suara yang tinggi, sensitivitas dan reliabilitas. Selain model frekuensi nominal 40kHz, line-up-nya juga mencakup 48kHz, 58 kHz dan 68kHz model.

Contoh aplikasi Sensor ultrasonik

didorong oleh gelombang intermiten yang disebut gelombang ledakan. Gelombang meledak biasanya memiliki 20 siklus gelombang berulang dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi nominal sensor. Selanjutnya, interval antara semburan harus cukup lebih lama dari waktu yang diperlukan agar gelombang memantul kembali dari target. Gambar 6 adalah contoh dari rangkaian sensor untuk sistem sensor parkir yang umum

Gambar 6 Contoh dari sensing circuit

Karena sensor ini harus tahan air, sensor tersebut kurang sensitif dibandingkan dengan sensor untuk penggunaan di dalam ruangan. Untuk alasan ini, tegangan penggerak sensor harus ditingkatkan menjadi 70 hingga 100V menggunakan trafo untuk memancarkan ultrasound

yang lebih kuat. Induktansi trafo pada sisi sensor berfungsi sebagai komponen dari rangkaian resonansi LC paralel untuk mengurangi dering pada penerimaan. Induktansi transformator berasal dari 1 / [(2wf) 2C] di mana f adalah frekuensi resonansi. Trafo dapat dirancang dengan mudah karena rasio step-up dan jumlah putaran ditentukan oleh tegangan dan induktansi penggerak masing-masing.

Namun, kapasitansi sensor berfluktuasi sangat karena perubahan suhu karena karakteristik suhu material piezoelektrik dan perbedaan dalam koefisien ekspansi termal antara elemen piezoelektrik dan casing. Murata telah meminimalkan fluktuasi kapasitansi bergantung suhu ini dengan menghubungkan kapasitor dengan karakteristik temperatur yang berlawanan (kapasitor kompensasi suhu) secara paralel dengan elemen piezoelektrik. Ini memungkinkan karakteristik dering yang pendek dan stabil pada rentang temperatur yang luas. Teknologi ini sangat penting untuk sistem yang mampu mendeteksi objek pada jarak dekat sekitar 10cm. Terakhir, evolusi sensor ultrasonik untuk aplikasi parkir kendaraan ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7 Evolusi sensor ultrasonik untuk sonar belakang

Hampir setengah kendaraan baru di Eropa dan Asia memiliki sensor parkir belakang. Teknologi ini diharapkan untuk mendapatkan popularitas di Amerika Utara juga. Kami berharap dapat membantu meningkatkan keamanan dan kenyamanan kendaraan melalui penggunaan sensor ultrasonik.

 

Tinggalkan Balasan