Датчик парковки: безопасная и комфортная парковка

В современных автомобилях широкое применение находят системы, облегчающие жизнь водителю в городской тесноте — датчики парковки или парктроники. Все о датчиках парковки, их типах, конструкции и принципе работы, а также о выборе, установке и эксплуатации этих систем — узнайте из предложенной статьи.

Что такое датчик парковки

Датчик парковки (парктроник) — вспомогательная система транспортного средства, оказывающая водителю помощь в маневрировании и парковании в условиях ограниченного пространства. Также датчиками парковки называются составные элементы парктроников — ультразвуковые преобразователи, размещенные на бампере (бамперах) автомобиля.

Парктроники являются пассивными системами парковки — они информируют водителя о наличии препятствий, но не вмешиваются в управление транспортным средством. В свою очередь, ультразвуковые преобразователи используются как в парктрониках, так и в системах автоматической парковки, которые вносят коррективы в управление автомобилем или выполняют парковку полностью в автоматическом режиме. Далее речь пойдет только о парктрониках и входящих в их состав датчиках.

Типы, устройство и принцип работы парктроников

Принцип работы ультразвуковых датичиков парковки

В основе систем парковки всех типов лежит принцип ультразвуковой эхолокации — определения местоположения объектов и расстояний до них с помощью посылки и детектирования ультразвуковых волн частотой 40-250 кГц. Этот принцип прост: специальные устройства (излучатели или преобразователи) посылают в пространство ультразвуковые волны, которые отражаются от окружающих предметов и возвращаются к источнику звука, где улавливаются датчиками; по промежутку времени от момента испускания волны до момента приема отраженной волны определяется расстояние до объекта. Скорость звука в воздухе может колебаться от 345 до 380 м/с, поэтому при эхолокации разброс измерений может достигать 10%, однако это не оказывает существенного влияния на безопасность маневрирования.

Принцип эхолокации на основе ультразвука в современных парктрониках позволяет надежно определять положение препятствий и расстояния до них практически в любую погоду независимо от времени суток. Эффективное расстояние обнаружения препятствий лежит в пределах 0,4-1,8 м.

Чтобы определить положение препятствия относительно осей транспортного средства, необходимо использовать два и более разнесенных на некоторое расстояние ультразвуковых излучателя и датчиков, работающих совместно. Положение объекта вычисляется по разности времени прихода отраженной волны на датчики. Например, если препятствие расположено точно между осями датчиков, то отраженная от него волна придет на датчики одновременно. Но если препятствие расположено со сдвигом от осей, то на один датчик отраженная волна придет раньше, чем на другой — эта разница во времени и используется системой для вычислений.

Описанные принципы реализованы в современных парктрониках, которые в простейшем случае состоят из трех элементов:

• Комплекта ультразвуковых преобразователей (датчиков) — от 2 до 8 штук;
• Электронного блока управления системой;
• Индикаторов парктроника (звуковых и/или визуальных).

Каждый элемент имеет свои особенности.

Конструкция, принцип работы и особенности ультразвуковых преобразователей (датчиков)

Одна из конструкций ультразвукового датчика парковки

Ультразвуковые преобразователи — устройства, выполняющие функции излучателей и приемников ультразвука. Один датчик в каждый момент времени может работать либо на излучение, либо на прием, поэтому комплект датчиков в парктронике всегда работает в импульсном последовательно-параллельном режиме: одна половина преобразователей работает на передачу, вторая — на прием, затем датчики меняются ролями.

В основе всех ультразвуковых преобразователей парктроников лежит пьезоэлектрический эффект: в датчике присутствуют пьезокристаллические пластины, которые преобразуют подводимые к ним токи высокой частоты в ультразвуковые колебания воздуха. Конструктивно датчики различных производителей могут отличаться, однако в них всегда присутствует один или два пьезокристаллических элемента в виде пластин или диафрагм (в некоторых случаях используются горшкообразные алюминиевые диафрагмы, жестко соединенные с пьезокристаллами — эта конструкция выступает в роли резонатора), заключенных в защищенный от атмосферных явлений корпус. К излучателю подведено два электрических провода для подключения к электронному блоку.

Датчики бывают двух конструктивных типов:

• Врезные — монтируются в высверленные в бампере отверстия, удерживаются защелками или специальными метизами;
• Накладные — приклеиваются на бампер, могут потребовать сверления небольших отверстий для проводов.

Парктроники могут содержать различное количество датчиков:

• 2 — простейшие системы с двумя датчиками на заднем бампере. К недостаткам таких систем следует отнести наличие больших "слепых" зон, в том числе и точно по продольной оси автомобиля;
• 3 или 4 — наиболее распространенный тип систем, используется три или четыре датчика на заднем бампере, такого количество достаточно для устранения "слепых" зон;
• 6 — расширенная система, в которой используется четыре датчика на заднем бампере и два датчика на переднем;
• 8 — наиболее функциональная система, в которой используется по четыре датчика на каждом бампере.

Количество и расположение преобразователей выбирается в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, условий его эксплуатации и, конечно же, бюджета.

Положение датичков парковки на бампере автомобиля

Электронный блок управления (ЭБУ) парктроником

На ЭБУ возлагаются все функции по обеспечению работы и управлению парктроником. В ЭБУ располагается высокочастотный генератор, посылающий импульсы на датчики, блок обработки сигналов от датчиков (обработки принятой волны), блок управления индикатором и другие компоненты. Блок посылает высокочастотные импульсы на ультразвуковые преобразователи, получает сигнал от них при приеме отраженной волны, вычисляет расположение препятствий и расстояние до них, и подает сигналы на звуковые и визуальные индикаторы. Также с помощью ЭБУ можно производить настройки парктроника.

Все соединения датчиков и индикаторов с блоком управления осуществляются с помощью стандартных электрических разъемов. Сам ЭБУ компактен и монтируется в любом защищенном от негативных воздействий окружающей среды месте автомобиля.

Типы и особенности звуковых и визуальных индикаторов парктроников

В парктрониках используются следующие типы индикаторов:

• "Биперы" — звуковые индикаторы, изменяющие тональность звука в зависимости от расстояния до объекта;
• Цветные светодиоды — три светодиода зеленого, желтого и красного цветов, сигнализирующие о приблизительном расстоянии до препятствия (зеленый — далеко, желтый — близко, красный — дальше двигаться опасно);
• Светодиодные или ЖК-шкалы — в них заложен тот же принцип, что и в светодиодных индикаторах, однако шкалы показывают расстояние более точно. Шкала может быть одна или две — для правой и левой сторон автомобиля;
• Цифровые индикаторы — указывают расстояние до объекта в цифровом виде;
• Комбинированные — содержат в себе шкалу (или две шкалы) и цифровой индикатор;
• ЖК-дисплеи — наиболее совершенный вид индикатора, который может отображать информацию в любом удобном виде;
• С индикацией на лобовом стекле — проекционные индикаторы, показывающие информацию о расстоянии до препятствия в виде шкалы или цифры на лобовом стекле.

Сегодня применение находят все указанные типы индикаторов, светодиоды и простейшие шкалы — в бюджетных парктрониках, шкалы и ЖК-дисплеи — в более дорогих системах.

Вопросы выбора, установки и эксплуатации датчиков парковки

Пример парктроника и его расположения на автомобиле

Выбор парктроника необходимо делать, исходя из конструктивных особенностей автомобиля и условий его эксплуатации. Наиболее популярны системы с четырьмя датчиками на заднем бампере и индикатором-шкалой — это простой, удобный и недорогой вариант. Для крупногабаритных машин и дорогих авто имеет смысл выбирать системы с 6-8 датчиками, которые обеспечивают максимальный контроль пространства. А опытные водители могут ограничиться и двумя датчиками на заднем бампере — это придаст уверенности в городской тесноте.

Монтаж парктроника и его датчиков должен выполняться в соответствии с инструкцией и сообразно конструкции автомобиля. Датчики обычно устанавливаются на высоте 40-50 см над уровнем дороги, так как при низком положении может появиться ложный сигнал от дорожного покрытия, а при высоком положении датчики не смогут "увидеть" более низкие препятствия. Наиболее надежны врезные датчики, однако они более сложны в установке. Накладные датчики при всех своих достоинствах имеют существенный недостаток — они могут оторваться от бампера даже во время мойки.

Эксплуатироваться парктроник должен в соответствии с идущей к нему инструкцией. При этом нужно помнить, что большинство современных систем имеют ограниченную дальность работы (до 1,8 м), могут давать сбой при существенных загрязнений датчиков (хотя вода, лед, небольшой слой пыли или грязи не оказывает заметного воздействия на работу системы), а в сильный снегопад зачастую показывают неверные данные. Поэтому при использовании парктроника нужно соблюдать осторожность и понимать, что электроника может ошибаться.