Другие журналы
научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
Разработка методов и средств улучшения характеристик микропроцессорных датчиков удара для автомобильных сигнализаций
# 05, май 2014
DOI: 10.7463/0514.0709342
Файл статьи:
Vasyukov_S.pdf
(1188.08Кб)
Vasyukov_S.pdf
(1188.08Кб)
| УДК 621.317.39.084.2 | Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана ООО Фирма Мэджик Ринг Лтд.
|
Существующие датчики удара для охраны автомобилей, использующие чувствительные элементы (ЧЭ) пьезоэлектрического, микрофонного и электромагнитного типов и аналоговую схемотехнику обработки сигналов, имеют ряд существенных недостатков:
- пьезоэлектрические чувствительные элементы не обладают повторяемостью характеристик, что затрудняет их использование при массовом производстве;
- микрофонные датчики конструктивно сложны и требуют сложной обработки информационного сигнала;
- чувствительные элементы электромагнитных датчиков требуют индивидуальной настройки (выставки зазора между магнитом и катушкой).
Использование в схемах усилителей и фильтров аналоговых элементов (резисторов, конденсаторов), снижает временную и температурную стабильность характеристик. Настрой-ка зон срабатывания датчика переменными резисторами на плате крайне неудобна и не позволяет оперативно изменять чувствительность датчика в зависимости от внешней обстановки (например, оперативно увеличить с брелка сигнализации зону срабатывания датчика при постановке в охрану на даче или в лесу, или уменьшить ее на улице с интенсивным движением).
Построение датчика по аналоговой схеме не позволяет проводить его автоматическую адаптацию к таким внешним воздействиям как дождь, поток проезжающих мимо автомоби-лей и т.п.
В статье рассматривается, каким образом решаются некоторые из перечисленных вы-ше проблем при проектировании двухзоновых цифровых датчиков удара с ЧЭ электромагнитного типа. Приведена, разработанная авторами конструкция ЧЭ в виде модуля, содержащего катушку и магнит, укрепленный на оси катушки в силиконовой растяжке. Предложено схемотехническое решение и алгоритмы обработки сигналов, позволившее реализовать дис-танционную настройку зон предупреждения и тревоги (по 16 градаций чувствительности) и алгоритм самоадаптации к повторяющимся внешним воздействиям. Разработан метод формирования опорных уровней цифровых компараторов на каждой градации чувствительности, при использовании которого датчик имеет линейную регулировочную характеристику.
Разработанный датчик удара реализован в виде серийных изделий, входящих в состав автосигнализаций торговой марки Excellent (производитель ООО Мэджик Ринг Лтд.). Опыт эксплуатации (в настоящее время количество реализованных датчиков около 40 тыс. шт.) позволяет говорить о возможности приемлемой настройки датчиков на автомобилях любым типом кузова. Это подтверждает достаточный уровень чувствительности датчика. Надежность датчиков подтверждена статистикой отказов в процессе эксплуатации (0,08%). Отказы связаны, в основном, с обрывом провода катушки чувствительного элемента в месте припаивания выводов катушки к плате. Однако выявлен и ряд недостатков.
Обработка экспериментальных данных на тестовой партии датчиков, показала, что существующие ЧЭ электромагнитного типа имеют частоту свободных колебаний ƒсв = 80±5 Гц и постоянную времени затухания переходного процесса при ударном воздействии τ≈0,2 с.При этих параметрах полоса пропускания ЧЭ составляет всего лишь Δƒ≈1,5 Гц и датчик реагирует лишь на фронт ударного воздействия, а не на вторичные колебания кузова. Это существенный недостаток узкополосных датчиков.
Эксперименты, проведенные на тестовой партии датчиков (10 испытуемых образцов), показали существенное различие в чувствительности датчиков при ударе в направлении оси чувствительности и перпендикулярно ей, достигающее 4-6 градаций чувствительности. Это значит, что при установке датчика на конкретный автомобиль ориентация оси чувствительности датчика будет иметь решающее значение, что также является недостатком.
Показано, что преодоление указанных недостатков вряд ли связано с совершенствова-нием подвесов чувствительных элементов электромагнитных датчиков. Наиболее перспек-тивным здесь видится применение трехосевых акселерометров, выполненных по MEMS-технологии.
Список литературы
1. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации, основы теории и принципы построения: учеб. пособие. 2-е изд. М.: ГорячаяЛиния - Телеком, 2004. 367 с.
2. Андрианов В.И., Соколов А.В. Охранные устройства для автомобилей: Справочное пособие. СПб.: Изд-во Лань, 1997. 320 с.
3. Противоугонные устройства / под ред. В.М. Мальцева. Минск: Красно-Принт, 1996. 265 с.
4. Фрайден Дж. Современные датчики: Справочник: пер. с англ. М.: Техносфера, 2006. 592 с.
5. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2002. 608 с.
6. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: пер. с англ. В 3 т. Т.1. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Мир, 1993. 413 с.
7. Пупков К.А., Егупов Н.Д., Баркин А.И., Воронов Е.М., Коньков В.Г., Корнюшин Ю.П., Милов Л.Т., Мышляев Ю.И., Рыбин В.М., Сивцов В.И., Трофимов А.И., Фалдин Н.В., Шевяков О.В. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник. В 5 т. Т. 1: Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 656 с.
8. Васюков С.А., Красовский А.Б., Остапенко Д.Г., Федин В.И. Разработка методов и средств повышения чувствительности и стабильности характеристик микроволновых датчиков // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 4. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/704976.html (дата обращения 01.05.2014). DOI: 10.7463/0414.0704976
9. Юдин А. Новые акселерометры компании STMicroelectronics // Компоненты и технологии. 2009. № 2. С. 28-31.
10. Сысоева С. Ключевые сегменты рынка МЭМС-компонентов. Акселерометры // Компоненты и технологии. 2010. № 3. С. 20-26.
11. Еманов А. Инерциальные датчики STMicroelectronics // Новости электроники. 2007. № 18. Режим доступа: http://www.compel.ru/lib/ne/2007/18/7-inertsialnyie-datchiki-stmicroelectronics-2/ (дата обращения 01.04.2014).
12. 3-Axis Digital Accelerometer ADXL 345. Analog Devices Inc., Data Sheet, Rev. 0, 2009.
Публикации с ключевыми словами: цифровая фильтрация, акселерометр, автосигнализация, Датчик удара
Публикации со словами: цифровая фильтрация, акселерометр, автосигнализация, Датчик удара
Смотри также:
- Экспериментальное исследование информационного сигнала комбинированного датчика удара, наклона и движения на основе 3-осевого MEMS-акселерометра
- Разработка методов и средств повышения чувствительности и стабильности характеристик микроволновых датчиков
- Алгоритм бесплатформенной курсовертикали на MEMS – датчиках
Тематические рубрики:
Поделиться:
| Авторы |
| Пресс-релизы |
| Библиотека |
| Конференции |
| Выставки |
| О проекте |
| Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) |
|
 |
|||
| © 2003-2024 «Наука и образование» Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) | |||||
