CN212181016U - 一种倒车雷达 - Google Patents

Abstract

一种倒车雷达，解决了现有采用超声波传感器的倒车雷达易出现测量盲区及倒车时易发生掉入沟坎的问题，属于车辆倒车辅助领域。本实用新型包括控制器、五个超声波传感器、蜂鸣器和显示器，分别安装在汽车前端、后端，其中有一个的探头朝向地面，用于检测汽车后端的沟坎；超声波传感器的压电芯片的顶端设有保护层，所述超声波传感器的压电芯片的四周和底侧包裹有上壳板和下壳板，上壳板和下壳板之间设置有阻尼层，且压电芯片的四周的阻尼层呈倾斜状，上壳板和下壳板的材料为柔性胶。柔性胶及阻尼层为压电芯片产生的余振提供阻尼力，阻尼层呈倾斜状，将所受振动分解成水平和竖直方向，有效降低振动，进一步减少测量盲区。

Description

一种倒车雷达

技术领域

本实用新型涉及一种倒车雷达，属于车辆倒车辅助领域。

背景技术

倒车雷达，又称停车辅助体系，是汽车停车大概倒车时的宁静辅助装置，倒车雷达大多由构成超声波传感器、控制器和蜂鸣器构成。

倒车雷达以声音直观的表现告知驾驶员四周环境，排除了驾驶员停车、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员打扫了视野去世角和视线含糊的缺陷。

倒车雷达通过超声波技术探测车尾与车后物体距离，当车尾与车后物体距离小于设定值时，则会发出报警以警示驾驶员。现有采用超声波的倒车雷达对过细、过矮的障碍物检测不灵敏，同时还检测不到沟坎，倒车时易发生掉入沟坎的意外。现有倒车雷达配备的超声波传感器在温度变化5-10度或以上时，其性能会随温度变化而变化，会导致超声波传感器出现余振，进而使超声波传感器的灵敏度产生变化，出现测量盲区，易出现误报或不报的现象。

发明内容

针对现有采用超声波传感器的倒车雷达易出现测量盲区及倒车时易发生掉入沟坎的问题，本实用新型提供一种检测沟坎及减少测量盲区的倒车雷达。

本实用新型的一种倒车雷达，所述雷达包括控制器、五个超声波传感器1、蜂鸣器和显示器，其中两个超声波传感器1安装在汽车的前端，用于检测汽车前端障碍物，另两个超声波传感器1安装在汽车的后端，用于检测汽车后端障碍物；第五个超声波传感器1安装在汽车的后端，其探头朝向地面，用于检测汽车后端的沟坎；

五个超声波传感器1的检测信号输出端与控制器的检测信号输入端连接，控制器的报警信号输出端与蜂鸣器的报警信号输入端连接，控制器的障碍物距离显示数据输出端与显示器的障碍物距离显示数据输入端连接；

所述超声波传感器1的压电芯片13的顶端设有保护层12，所述超声波传感器1的压电芯片13的四周和底侧包裹有上壳板15和下壳板17，上壳板15和下壳板17之间设置有阻尼层16，且压电芯片13的四周的阻尼层16呈倾斜状，上壳板15和下壳板17的材料为柔性胶。

作为优选，所述倒车雷达还包括固定座2、伸缩杆3和气缸4，

所述气缸4的输出轴与伸缩杆3的一端固定连接，伸缩杆3的另一端与固定座2的一侧固定连接；

所述固定座2设置在汽车后端，固定座2的另一侧用于安装第五个超声波传感器1；

控制器的驱动控制输出端与气缸4的驱动控制输入端连接。

作为优选，超声波传感器1的壳体内设置一体隔板，分成上下两个腔，上腔用于放置包裹后的压电芯片13，隔板上设有上下腔的穿线孔，下腔作为置线腔。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型在倒车时，倒车雷达开始工作，汽车后端的超声波传感器的信号发射后，一旦障碍物出现在汽车后部，超声波被障碍物反射，超声波传感器将接收反射波信号。控制器通过对反射超声波信号的处理来判断障碍物的位置和障碍物与车体之间的距离，作为提示信息。本实用新型在汽车后端增加一个超声波传感器，探头方向朝向地面，控制器件该超声波传感器探测的障碍物距离与标准距离进行比对，也作为提示信息，并通过蜂鸣器及显示器将提示信息反馈给驾驶员，实现车后障碍物及沟坎的检测及避让提示。本实用新型在超声波传感器压电芯片的外表面包裹有柔性胶，且柔性胶中设置有阻尼层，当压电芯片产生余振，柔性胶及阻尼层为压电芯片产生的余振提供阻尼力，抑制振动，减少测量盲区。同时，本实用新型的阻尼层呈倾斜状，将所受振动分解成水平和竖直方向，有效降低振动，进一步减少测量盲区。

附图说明

图1为本实用新型的安装示意图；

图2为本实用新型的超声波传感器的结构示意图；

图3为本实用新型用于检测沟坎的超声波传感器的安装示意图；

图4为本实用新型控制器的电气原理示意图。

具体实施方式

结合图1说明本实施方式，本实施方式的倒车雷达包括控制器、五个超声波传感器1、蜂鸣器和显示器，其中两个超声波传感器1安装在汽车的前端，用于检测汽车前端障碍物，另两个超声波传感器1安装在汽车的后端，用于检测汽车后端障碍物；第五个超声波传感器1安装在汽车的后端，其探头朝向地面，用于检测汽车后端的沟坎；

本实施方式使用收发一体式TCF40-16TRC型号的超声波传感器1，此型号的传感器还具有防水功能。

单个的超声波传感器1覆盖范围有限，盲区较大，超声波传感器数量越多，测量盲区越小，但是各个超声波传感器1之间的声波串扰情况也会越来越严重，也给超声波传感器的安装增加了不便。权衡以上两个因素，本实施方式选择四个收发一体的超声波传感器1进行前后障碍物检测，达到相对最优的效果。倒车雷达开始工作，汽车后端的超声波传感器1的信号发射后，一旦障碍物出现在汽车后部，超声波被障碍物反射，超声波传感器1将接收反射波信号。控制器通过对反射超声波信号的处理来判断障碍物的位置和障碍物与车体之间的距离，作为提示信息。控制器将该提示信息在显示器上显示，同时利用蜂鸣器进行提示，蜂鸣器会根据障碍物的距离不同发出不同的报警声，前后两侧的超声波传感器1的最远侦测距离为90厘米，报警音分为三段：

汽车后端的第五个超声波传感器，探头方向朝向地面，控制器件该超声波传感器探测的障碍物距离与标准距离进行比对，也作为提示信息，并通过蜂鸣器及显示器将提示信息反馈给驾驶员，实现车后障碍物及沟坎的检测及避让提示。本实施方式的保准距离与安装位置的高度有关。

本实施方式的控制器采用芯片GM3101，如图4所示，其主要性能参数为：工作温度为-40℃～+85℃；电源电压为5V；检测范围为0.3～3.95米，检测精度为0.05米；报警输出周期为150.4ms。五个超声波传感器1轮流采样一次输出一次报警数据，它采用双线差分方式输出报警信号。报警信号包括：各探头检测到的障碍物距离危险等级信号、最近障碍物方位信号、最近障碍物距离信号及附加消息。

由于超声波传感器1采用的探头是压电陶瓷探头，所以当探头对外发出16个超声波的同时，其自身的反射也会产生一部分余振，余振的信号幅度由大到小变化。由于用户使用的探头不一致，余振时间也不相同，一般来说，余振时间为1.5ms～2ms。由于余振出现在信道上，所以在余振时间内所检测到的信号都会被余振淹没，在余振时间内就检测不出有用的信号，也就无法测出相应的距离。如果不消除余振，就会把余振当作有用信号，输出错误的报警信号。

本实施方式芯片GM3101在以下几个方面对超声波探头的余振进行了有效的处理。

本实施方式在芯片GM3101的输入端采用箝位处理，就可以将余振幅度箝位到±0.7V。如果不做箝位处理，在后级放大时会使得余振的时间变大。

芯片GM3101内部的两个运放和电阻构成了一个放大电路，信号在经过放大电路放大后，进入余振处理电路，通过该电路将余振全部消除。

在第一级放大电路中对余振进行了屏蔽，如果在第一级放大电路中对余振没有完全消除，可以通过峰值检测电路中的余振屏蔽电路对尚未消除的余振进行处理。

近距离物体发射回来的超声波回波信号较强，远距离物体发射回来的信号较弱。如果要检测远距离物体，就需要加大放大倍数，余振也会被相应地放大，为以后屏蔽余振带来困难。本实施方式采用自动增益选择器来解决这一问题。对远距离物体，放大倍数较大，对近距离物体，放大倍数较小。在第二级放大器时，根据物体距离的不同而可以采用不同的放大倍数。

本实施方式为了进一步抑制余振，在超声波传感器1的压电芯片13的顶端设有保护层12，所述超声波传感器1的压电芯片13的四周和底侧包裹有上壳板15和下壳板17，上壳板15和下壳板17之间设置有阻尼层16，且压电芯片13的四周的阻尼层16呈倾斜状，上壳板15和下壳板17的材料为柔性胶。

当压电芯片产生余振，本实施方式的柔性胶及阻尼层为压电芯片产生的余振提供阻尼力，抑制振动，减少测量盲区。同时阻尼层呈倾斜状，将所受振动分解成水平和竖直方向，有效降低振动，进一步减少测量盲区。

本实施方式以环氧作为载体，添加玻璃微珠及固化剂，再添加环氧硅烷偶联剂并抽真空搅拌均匀，形成膏状的保护层12。

本实施方式的阻尼层采用粘弹性共混型阻尼材料，还可以采用橡胶材料实现，橡胶弹性体因其特有的粘弹性，在交变应力作用下能将机械能转化为热能耗散掉，本实施采用的橡胶材料为以环氧化天然橡胶(ENR-25,ENR-40,ENR-50)作为基体材料，采用常规共混法和梯度层压法制备的NR/ENR-25/ENR-40/ENR-50四元共混阻尼材料，有效阻尼温域能从-28.4℃到39.4℃,拉伸强度能达到5.5MPa,断裂伸长率为642％。这是现有技术，本领域技术人员参照现有技术自己制作或者购买成品。同时注意填充层的体积越大，耗散振动能量越多。

如图3所示，本实施方式的倒车雷达还包括固定座2、伸缩杆3和气缸4，

本实施方式的气缸4的输出轴与伸缩杆3的一端固定连接，伸缩杆3的另一端与固定座2的一侧固定连接；

固定座2设置在汽车后端，固定座2的另一侧用于安装第五个超声波传感器1；

控制器的驱动控制输出端与气缸4的驱动控制输入端连接。

当倒车时，控制器驱动气缸4工作，使伸缩杆3伸长，伸缩杆3在完全伸出状态下，伸缩杆3另一端固定座2上的超声波传感器的探头10朝下，控制器对超声波传感器的控制在于，安装时获取超声波传感器的测距数据作为初始距离，使用时当收到倒车信号时，实时获取超声波传感器的测距数据作为当前距离，通过当前距离和初始距离的差值确定控制器向显示器发送显示信号，并控制蜂鸣器警器是否报警。当所述当前距离和初始距离的差值小于预设阈值时发送障碍物信号，当所述当前距离和初始距离的差值大于预设阈值时发送沟坎信号。采用伸缩杆的结构固定超声波传感器，其不够稳定，更容易产生振动，但是由于本实施方式采用包裹压电芯片的方式进行减振，能够抑制这一部分振动。

本实施方式的超声波传感器1的结构如图2所示，本实施方式的超声波传感器1的壳体11底部设有底座14，壳体11内设置一体隔板，分成上下两个腔，上腔用于放置包裹后的压电芯片13，隔板上设有上下腔的穿线孔18，下腔作为置线腔19。

本实施方式设置置线腔19用于放置电路板及电路板与压电芯片13的连接线。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (3)

1.一种倒车雷达，其特征在于，所述雷达包括控制器、五个超声波传感器(1)、蜂鸣器和显示器，其中两个超声波传感器(1)安装在汽车的前端，用于检测汽车前端障碍物，另两个超声波传感器(1)安装在汽车的后端，用于检测汽车后端障碍物；第五个超声波传感器(1)安装在汽车的后端，其探头朝向地面，用于检测汽车后端的沟坎；

五个超声波传感器(1)的检测信号输出端与控制器的检测信号输入端连接，控制器的报警信号输出端与蜂鸣器的报警信号输入端连接，控制器的障碍物距离显示数据输出端与显示器的障碍物距离显示数据输入端连接；

所述超声波传感器(1)的压电芯片(13)的顶端设有保护层(12)，所述超声波传感器(1)的压电芯片(13)的四周和底侧包裹有上壳板(15)和下壳板(17)，上壳板(15)和下壳板(17)之间设置有阻尼层(16)，且压电芯片(13)的四周的阻尼层(16)呈倾斜状，上壳板(15)和下壳板(17)的材料为柔性胶。

2.根据权利要求1所述的倒车雷达，其特征在于，所述倒车雷达还包括固定座(2)、伸缩杆(3)和气缸(4)，

所述气缸(4)的输出轴与伸缩杆(3)的一端固定连接，伸缩杆(3)的另一端与固定座(2)的一侧固定连接；

所述固定座(2)设置在汽车后端，固定座(2)的另一侧用于安装第五个超声波传感器(1)；

控制器的驱动控制输出端与气缸(4)的驱动控制输入端连接。

3.根据权利要求1所述的倒车雷达，其特征在于，所述超声波传感器(1)的壳体内设置一体隔板，分成上下两个腔，上腔用于放置包裹后的压电芯片(13)，隔板上设有上下腔的穿线孔，下腔作为置线腔。

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