教你用超声波传感器玩转停车辅助和入侵检测报警设计

多年以来，超声波传感器在乘用车上应用广泛如超声波停车辅助可帮助车辆在低速停车时检测周围物体。此外，踢脚开启后备箱和入侵检测报警则是超声波传感器的两个新兴应用。如图1所示。本文将为您详细解释这三种应用为何以及如何使用超声波传感器。

设计这些类型应用的工程师应寻求驱动超声波传感器（发射器）的集成电路，同时接收、调节和处理确定物体与车辆距离的超声回波。例如，PGA460-Q1能够可靠地检测距离较远为5米的国际标准化组织（ISO）杆（用于超声波停车辅助的聚氯乙烯（PVC）管作为性能标准）。该器件还通过了严格的静电放电（ESD）和大电流注入（BCI）测试，即在进行超声波停车辅助系统开发时的常规测试。

由于原始设备制造商（OEMs）面临每辆车需要增加超声波感应器数量的需求，超声波停车辅助的成本压力将在未来数年持续增加。而PGA460-Q1则能够为高产量的一级供应商提供具有竞争力的成本结构。

超声波停车辅助模块的常见要求，包括：

   从30厘米到5米的物体检测的能力。

   时间指令接口（TCI）或者从模块连接到局部电子控制单元或直接连接到车身控制模块（BCM）（总线配置）的局域互连网络（LIN）通信。

为满足自动驾驶汽车的需求，短距离和长距离物体检测标准将变得更加严格。从2025年开始，超声波模块将必须能够检测距离在10厘米到7米的物体。半导体供应商在模拟前端（AFE）敏感度和驱动方法的改进对于满足这些检测距离的要求至关重要。

TCI和LIN是当今超声波停车辅助系统中较常见的两种通信接口。然而，随着汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）视觉处理能力的提高，预计外围感应器接口（PSI）5、分布式系统接口（DSI）3或控制器局域网（CAN）等更高速协议将被应用来传送大量的超声回波数据。

踢脚开启后备箱

踢脚开启后备箱也称为智能后备箱开启系统。该功能使车主将脚放在后保险杠下方，无需使用双手，仅需踢脚动作就能打开汽车后备箱

传统的踢脚开启后备箱系统使用位于保险杠底部的电容式感应条。但许多汽车一级供应商正在探索使用超声波感应技术在这一应用上，一些系统已经批量生产。与电容式感应相比，超声波感应的优势是在污垢和水等环境因素影响下的可靠性和坚固性，电容式感应对环境因素非常敏感，如果车身被弄脏，该功能可能就无法正常使用。

针对踢脚开启系统的超声波解决方案常见要求包括：

   从15厘米到1米处检测物体的能力

   低静态电流

   在12V汽车电池供电下正常工作

让我们逐一介绍这些要求。

距离15厘米到1米的物体检测

使用超声波感应技术于踢脚开启后备箱的挑战之一是近距离检测范围。超声波感应器精确检测近场物体的能力取决于感应器的质量和传感器的规格、驱动方法和设计以及接收路径（AFE和数字处理）的性能。

高品质的传感器，如Murata的MA58MF14-7N，在传感器激发阶段具有更稳定可靠的衰减或“振铃”。通过选择高品质的传感器，可以减少衰减的时间长度，更准确地预测衰减的稳定性。

传感器驱动器的方法和设计将显著影响超声波衰减周期和曲线。在需要近场性能的踢脚开启后备箱应用中，TI建议使用变压器驱动拓扑结构。图4是使用PGA460-Q1的变压器驱动原理图示例。

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