Ultraschallsysteme als universale Abstandsmessung
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Ultraschallsysteme als universale Abstandsmessung Neben den klassischen Funktionen der reinen Einparkunterstützung eignen sich Ultraschallsensoren auch für viele weitere Aufgaben im Fahrzeug. Ein Beispiel ist die Abstandsmessung. Elmos zeigt, wie leistungsstärkere und vernetzbare Sensoren auch für unterschiedliche Fahrerassistenzsysteme genutzt werden können.
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au t o r
Dipl.-Ing. Dennis KreiSS
ist Applikations-Ingenieur im Geschäftsbereich Sensoren bei der Elmos Semiconductor AG in Dortmund.
Status und Potenziale
Ultraschallsensoren stehen derzeit vor allem im Fokus des völlig automatischen Einparkens. Dabei vermessen seitlich am Fahrzeug angebrachte Sensoren zunächst die Parklücke im Vorbeifahren, bevor das Fahrzeug unter Zuhilfenahme von bis zu zwölf Sensoren selbstständig einparkt. Aber auch weitere Applikationsfelder und Funktionen, wie beispielsweise Toter-Winkel-Assistent und Notbremsunterstützung sowie die Erkennung des Verschmutzungsgrads der Sensoren, werden zukünftig abgedeckt. Intelligentere, leistungsstärkere und vernetzbare Sensoren können einen beachtlichen Anteil dazu beitragen, diese Herausforderungen zu meistern. Ein Beispiel: Herkömmliche Ultraschallsensoren für die Einparkunterstützung messen Entfernungen zwischen 30 und 250 cm. Das automatische Einparken erfordert jedoch einen größeren Detektionsbereich. Für das genaue Ausmessen der Parklücken werden sowohl kürzere Abstände bis zu wenigen Zentimetern als auch längere Entfernungen bis zu 500 cm benötigt. Toter-Winkel- und Notbremsassistent
Der erweiterte Detektionsbereich erschließt neue Applikationen im Bereich der Fahrer assistenzsysteme. Während die aktuellen Systeme bisher nur beim Parken genutzt werden, sind die Ultraschallsensoren zukünftig auch während der Fahrt aktiv. So überwachen die seitlichen und hinteren Ecksensoren beispielsweise den toten Winkel des Fahrzeugs und warnen den Fahrer bei einem Spurwechsel, falls die benachbarte Spur bereits belegt ist. Zu sätzlich kontrollieren die Sensoren bei langsamen Stadtfahrten kontinuierlich
den Fahrweg und können in Verbindung mit anderen Systemen bei plötzlich querenden Fußgängern eine Notbremsung auslösen. Bevor jedoch die UltraschallEinparkhilfen zur fast universellen Applikation für Abstandsmessung und Hinderniserkennung werden, müssen einige aktuell einschränkende Randbedingungen erweitert werden. Das grundlegende Messprinzip
Die piezo-elektrische Keramik des Ultraschallwandlers wird durch eine Elektronik mit einer Wechselspannung angeregt und sendet dabei Ultraschallwellen aus, die sich in der Luft ausbreiten. Treffen die Wellen auf ein Hindernis, so werden diese reflektiert und zum Sensor zurückgeworfen, ❶. Der Wandler agiert nun als Empfänger und die Wellen werden wieder in elektrische Signale umgesetzt. Eine Logik wertet die Amplitude des empfangenen Signals aus und entscheidet, ob es sich bei diesem Signal um ein Hindernis handelt oder nicht. Im letzten Schritt wird aus der Laufzeit des Ultraschallsignals vom Senden bis zum Empfangen die genaue Entfernung bis zum Hin
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