Электронное измерение расстояния в качестве парковочной системы

Обеспечению защиты от возможных повреждений автомобиля и аварий способствует система, которая может бесконтактно измерять и соответственно оценивать расстояние до препятствий, других автомобилей и т.п. Называется она парковочной системой (системой помощи при парковке) и работает по принципу эхолота.

В парковочных системах на бамперах (у большинства систем только сзади) находятся так называемые ультразвуковые датчики-излучатели. На рисунке схематически показана конструкция ультразвукового датчика в разрезе.

Рисунок. Внутренняя конструкция преобразователя ультразвука

Пьезокерамика (пьезоэлемент преобразовывает электрическую энергию в механическую и наоборот) генерирует ультразвуковой импульс и затем воспринимает отраженный окружающими объектами сигнал. Они, в свою очередь, через мембрану приводят пьезокерамику к колебаниям, благодарячему производятся импульсы тока.

Электронный блок измеряет время, прошедшее между излучением и приемом отраженного сигнала, и, принимая скорость звука в воздухе за константу, вычисляет расстояние до объекта. Принцип управления и оценки еще раз представлен на рисунке.

Рисунок. Принцип управления и оценки

Время затухания и импульсы затухания используются дополнительно блоком управления для контроля правильности функционирования ультразвукового датчика. Большинство систем активизируются при включении задней передачи. Предупреждение о расстоянии всегда выполняется посредством звукового сигнала. В новых современных системах предупреждение о расстоянии может дополнительно дублироваться визуально. В дальнейшем представлено описание системы которая впервые была использована в 1992 году. Конструкция системы до сегодняшнего дня не претерпела изменений во многих автомобилях различных производителей. Очень часто устанавливают упрощенный вариант системы с измерением расстояния только в задней части кузова автомобиля. На рисунке представлена конструкция системы, которая называется производителем системой контроля расстояния при парковке (PDC — Park-Distanz-Control).

Рисунок. Входы и выходы блока управления PDC

PDC оснащена восемью ультразвуковыми датчиками, при этом четыре находятся на переднем бампере и четыре встроены в задний бампер. Активируются они обычно включением задней передачи (RW), но могут быть также активированы посредством нажатия кнопки PDC, например когда автомобиль приближается к препятствию спереди. Предупреждение о расстоянии выполняется посредством двух звуковых датчиков, которые отличаются высотой звука. Звуковые датчики размещены сзади между спинкой заднего сиденья и задним стеклом и спереди на панели приборов, то есть, расположены упорядоченно. Звуковой сигнал подается с уменьшением пауз между звуками пропорционально расстоянию до препятствия.

На рисунке показана взаимосвязь между расстоянием до препятствия, движением автомобиля и звуковым сигналом.

Рисунок. Взаимосвязь между расстоянием, движением автомобиля и звуковым сигналом

Посредством кнопки PDC можно также отключить функцию предупреждения о расстоянии до объекта в случае, если она будет мешать. В противном случае предупреждение о расстоянии отключится самостоятельно при увеличении расстояния до препятствия или при увеличении скорости выше 30 км/ч.

Области измерения или пределы срабатывания предупреждающих сигналов системы PDC составляют от 60 см до 20 см, для двух средних ультразвуковых датчиком на заднем бампере — от 150 см до 20 см. При расстоянии менее 20 см раздается непрерывный звуковой сигнал.

Рисунок. Области измерения PDC

Данные относительно областей измерения, пределов срабатывания предупреждающих сигналов, условий включения и выключения зависят от производителя и автомобиля и могут в различных системах незначительно отличаться друг от друга. То же самое касается системы, представленной на рисунке, в которой установлены по 6 ультразвуковых датчиков спереди и сзади.

Рисунок. Обзор парковочной системы

Определение и, вместе с тем, предупреждение о расстоянии до препятствий выполняется данной системой как акустически, так и оптически не только раздельно сзади и спереди, но также слева и справа. Звуковой сигнал раздается аналогично уже описанной последовательности. Оптическая индикация выполняется посредством светодиодов на модулях индикации. Зеленые сегменты на модулях индикации горят, когда система активирована и находится в режиме готовности. Желтые (здесь: светло-серые) светодиоды активируются друг за другом по мере сокращения расстояния (от 130 см до 40 см) до препятствия. Начиная с расстояния 40 см загорается первый красный светодиод, с 25 см крайний красный светодиод сопровождаемый непрерывным звуком.

Другая возможность оптической индикации представлена на рисунке.

Рисунок. Оптическое предупреждение системы PDC

При этом зоны индикации представляются тремя цветами на дополнительном мониторе, который используется также для различных других показаний. При приближении к препятствию аналогично акустическому предупреждению происходит смена соответствующих цветов от зеленого к желтому и красному.

О сбоях в работе водитель информируется посредством соответствующего сообщения о неисправности, выводимого также на монитор.

Во всех парковочных системах эксплуатационная надежность постоянно контролируется блоком управления, а неисправности или сбои сохраняются в памяти ошибок. При появлении неисправностей парковочная система всегда отключается самостоятельно. Об этом водитель информируется всегда или посредством гонга, или непрерывным сигналом и/или мигающими светодиодами, или сообщением о неисправности, как только система будет активирована (задняя передача или ручное нажатие выключателя).

Функциональные неисправности могут быть вызваны также другими причинами, такими как сильные загрязнения, лед или снег на мембране ультразвукового датчика.

Парковочные системы предназначены, в целом, помогать водителю правильно оценивать расстояния до препятствий. Однако они не освобождают водителя от обязанности самому внимательно визуально оценивать ситуацию.