一、工作原理简介
倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置,由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器、报警器(喇叭或蜂鸣器)等部分组成,如图1所示。超声波传感器是整个倒车系统最核心的部件,其作用是发出与接收超声波,其结构如图2所示。目前,常用探头的工作频率有40kHz、48kHz和58kHz三种。一般来说,频率越高,灵敏度越高,但水平与垂直方向的探测角度就越小,故一般采用40kHz的探头。
倒车雷达采用超声波测距原理。当车辆挂进倒车挡倒车时,倒车雷达自动进入工作状态,在控制器的控制下,由安装在车尾保险杠上的探头发送超声波,遇到障碍物产生回波信号,传感器接收到回波信号后,经控制器进行数据处理,从而计算出车体与障碍物之间的距离,判断出障碍物的位置。
倒车雷达的电路组成框图如图3所示,MCU(Microprocessor Control Uint)通过预定的程序设计,控制相应电子模拟开关驱动发射电路,使超声波传感器工作。超声波回波信号通过专用的接收、滤波、放大电路进行处理后,由MCU的IO口对其进行检测。当接收完全部传感器的信号后,由系统通过特定的算法得出最近的距离,并驱动蜂鸣器或显示电路工作,来提醒驾驶者最近的障碍物距离及方位。
倒车雷达系统主要作用是协助停车,退出倒挡或当相对移动速度超过某一车速时(一般为5km/h),系统将会停止工作。
提示:超声波是指超过人的听觉范围(20kHz以上)的声波,具有频率较高,沿直线传播,方向性好,绕射小,穿透力强,传播速度慢(约340m/s)等特点。超声波在不透明的固体内传播,可穿透几十米的深度。超声波遇到杂质或分界面时,会产生反射波,利用这一特性可构成探深或测距,由此可制成测距系统。
二、倒车雷达的主要参数
1.探测角度(或检知角度)
由于探头只能接收一定角度范围的超声波,故将这一角度范围称为探测角度(或检知角度)。探测角度有水平方向和垂直方向之分,如图4、5所示。常用倒车雷达的探测角度为水平方向90°C~12°C,垂直方向60°C~80°C。
2.探测覆盖范围
通常来说,探头的数量越多,倒车雷达的探测覆盖范围就越广,即探测肓区就越小。现在市面上的倒车雷达有2探头、3探头、4探头、6探头及8探头。2~4探头的倒车雷达-般安装在汽车的后保险杆上,6-8探头的倒车雷达一般采用“前2后4”或“前4后4”安装,如图6所示。
3.探测灵敏度
倒车雷达探测灵敏度除取决于探头自身的结构与材质外,还取决于反射回波的强度,而反射回波的强度又与超声波的传播特性有关,主要表现为以下特点:
(1)由于超声波在空气中传输
存在衰减,所以同一个反射面,同样的角度,距离越远,反射的超声波衰减越大,越不易被探测到。
(2)障碍物反射面的面积(正对传感器)越大,反射波越强,探测距离越远;若障碍物反射面较小,或粗糙面方向感不显著,或反射面虽大但偏离传感器方向,尤其是表面为光滑平面的物体,传感器接收到的反射波很少甚至没有,这样尽管距离较近也可能探测不到。
(3)处于传感器中心线上的障碍物其反射波最强,探测距离最远,反之较近。
(4)障碍物会吸收掉-一部分超声波,反射回去的只是其中- -部分。吸收多少或反射多少与障碍物的材质和表面有关,一般来说,疏松、多孔的物体,表面较易吸收超声波,其反射效率较低,不易被探测到。相反,若障碍物的材质越硬,反射波越强。
(5)环境温度、空气湿度气压等因素都会影响反射回波强度,空气湿度越大则信号越强。总之,大雨大雪或过冷、过热、过湿天气,都有可能会影响探测效果。
根据以上特点可知,障碍物为锐角反射面的锥形物体,或有多角度反射面(弧面)的物体,或位置较低的水管,铁丝网、绳索之类的过于细小的物体,或棉质或表面易吸收超声波的物体,或低于地表的沟渠等障碍物不易被探测到。
另外,由于一般使用的超声波频率为40kHz,如果附近有相近频率的其他干扰源,则易出现误报或反应迟钝现象。常见的干扰源有:喷漆、制冷剂灌装设备,气动工具,大功率连续冲击设备,大功率强排风电扇等。
三、安装步骤及注意事项
目前,市面,上出售的倒车雷达型号较多,一般具有距离显示、声音提示报警方位指示、探头自动检测等功能,主要包括数码显示器、微电脑主机、探头及相关连线等附件,如图7所示。
1.安装步骤
(1)把传感器安装在后保险杠上的预留孔中,按要求把传感器套对好卡槽,与传感器配合装好,再将传感器固定卡从背后推进卡住传感器,如图8所示。
若汽车后保险杠.上没有预留孔,则需先根据探头的数量,按照图9所示参考高度和宽度进行打孔。探头安装的高度要求距离地面50cm左右,如果安装过低,会探测到地面产生误报。另外,探头上有一个小箭头的标志,安装时箭头应向上。对于保险杠弯曲度较大的,可适当调整一下。
(2)将探头插入孔中,实际操作时不要用手压住探头中间向里推,正确方法应是用手压住探头两边向里推,因为探头中间是振动区,受力易受损;接下来应调整好探头的方向,并将连线理顺。
(3)将主机盒上的电源线束中的红线与车中的ACC正极线接好,黑线与地线接好,白线或黄线与刹车灯正极连接好。
(4)将显示器与主机盒连接好,探头暂不接。在不发动汽车的情况下,挂倒车挡,倒车雷达的显示屏应被点亮,表明倒车雷达已进入正常的检测状态。
(5)将一只探头插入主机盒对应的接口中,人站在探头正前方1米内,应能正常探测,并有相应的距离显示及提示音。拔下该只探头,按同样的方法检查其他探头。检查完毕后,再将线束上的传感器端子与相应传感器连接好,理顺线束,用线卡固定好即可,如图10所示。
2.安装注意事项
(1)在进行安装时,必须将车置于熄火状态。
(2)探头的安装要松紧适度,并要修整探头安装孔,不能有毛刺。若把探头压得太紧,则探头内部的振动板无法振动而发不出超声波;若安装得过松,则探头易在汽车振动时改变方向,探测到地面从而产生误报。
(3)如果探头安装在铁质挡板上,需要在探头四周包裹电工绝缘胶布。
(4)主机应安装在不易受干扰的位置,尤其不能安装在排气管或大量电器布线附近。
四、常见故障分析与检修
故障现象1:在倒车状态下倒车雷达不自检、不探测,即蜂鸣器无任何声音输出。
分析检修:此故障表明倒车雷达系统不能进,入工作状态,先检查蜂鸣器是否正常,再检查电源线、接收器和各传感器的连线是否正确,接触是否良好。如果上述检查均正常,则表明主机损坏。
故障现象2:倒车状态下自检正常,但是车后无障碍物蜂鸣器依然鸣叫。分析检修:先确认车后保险杠附近有无障碍物,再检查传感器安装是否正确,尤其是检查传感器固定卡是否将传感器压得太紧。若上述检查均正常,则说明某只传感器有故障,可断开相应连线进行判断。
故障现象3:系统自检不正常。分析检修:先检查主机传感器与车身线束连接是否正常,电源供电是否正常,再检查各个传感器安装是否正常,最后更换主机。
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