Optiline andur, lidar – omadused, tööpõhimõte
Mõelge optilise anduri tööpõhimõttele, selle konstruktsioonile ja peamisele otstarbele. Artikli lõpus on videoülevaade lidari (optilise anduri) tööpõhimõttest.
Artikli sisu:
Optiline andur ehk teisisõnu lidar (Light Detection and Ranging) on spetsiaalne fotoelektriline andur kauguse mõõtmiseks ja objektide tuvastamiseks. Sellise anduri töö aluseks on elektromagnetlained (infrapuna), tänu millele määrab see kauguse objektist.
Mis on optiline andur
Kaasaegset autot on peaaegu võimatu ette kujutada ilma passiivse või aktiivse turvasüsteemita ning paljud riigid võivad sellistest autodest lihtsalt keelduda. Peaaegu iga turvasüsteem kasutab teatud andureid teatud teabe hõivamiseks ja kogumiseks. Selliste süsteemide aluseks oli optiline andur ehk teisisõnu lidar. Sõltuvalt andurile ja selle otstarbest esitatavatest nõuetest võib välimus ja sees olev seade erineda, kuid tööpõhimõte jääb samaks.
Peamine ülesanne on mõõta kaugust (kaugust objektist), kuigi mõnel juhul saab sellega mõõta ka ees oleva objekti kiirust. Mõnel juhul toimib lidar funktsionaalsuse poolest alternatiivina autoradarile, tänu millele saab seda auto omadustes märkida erinevate aktiivsete turvasüsteemide laserradariks. Vahemaa osas ulatub kaugus 250 meetrini ja eraldusvõime nurk 180 kraadini. Seega saab lidarit kasutada nii passiivsetes kui ka aktiivsetes turvasüsteemides ning selle väikesed mõõtmed võimaldavad seda paigaldada auto kõige ebastandardsematesse kohtadesse.
Kuidas auto lidar töötab
Lidari (optilise anduri) seade on omapärane ja meenutab tegelikult ühte elemendisse kokku pandud elektroonilist vooluringi. Lidari peamiste detailide hulgas eristavad eksperdid:
- modulaator;
- saatja;
- vastuvõtja;
- spetsiaalne optiline element;
- võimendi;
- mikroprotsessor andmetöötluseks;
- analoog-digitaalsignaali muundur.
Kõik need elemendid mängivad lidari mehhanismis väga olulist rolli. Vaatame lähemalt, mille eest iga detail vastutab. Peamine roll ja kogu töö algus on võetud dioodilt , mis edastab infrapunakiirgust (kiir). Infrapunakiire intensiivsust vajadusel muudab modulaator. Omakorda, sõltuvalt modulatsiooni tüübist, eristatakse kahte tüüpi lidareid: impulss- ja pidevtegevus. Sellegipoolest väidavad eksperdid, et pidevtüüpi lidar on vananenud, andes seeläbi järele arenenumale impulss-optilisele andurile. Impulss-töömeetodil põhineva optilise anduri efektiivsuse tõstmiseks hakkasid insenerid edastamiseks kasutama korraga mitut impulssi, muutes seeläbi tehnoloogia mitme impulssiks.
Sama oluline on optiline element , millest impulsid läbivad. Pärast optilise elemendi läbimist siseneb valgusimpulss fotodioodi, mille tõttu see muudetakse teiste elementide poolt äratundmiseks elektriliseks signaaliks. Järgmine lidar selles ahelas on ADC või teisisõnu analoog-digitaalmuundur. Tänu temale muudetakse fotodioodi elektriline signaal digitaalseks signaaliks. Optilise anduri töö viimane etapp on vastuvõetud digitaalsignaali töötlemine mikroprotsessori poolt , just tema annab juhtseadmele teabe, mida lidar arvestas.
Nagu juba mainitud, võib optilise anduri välimus erineda nii tootjate kui ka sama automargi mudelite lõikes. Kuid mehhanismi põhiülesanne ja tööpõhimõte ei erine.
Optilise anduri tööpõhimõte
Olles välja mõelnud, millised põhielemendid sisalduvad ja optilise anduri tööd täidavad, on hea mõte kaaluda selle tööpõhimõtet ja seeläbi mõista, kus on peamised plussid ja miinused ning mis võib mehhanismi tööd kahjustada.
Vaatamata välistele erinevustele ja hoone struktuurile on lidari tööpõhimõte kõigil autodel ja turvasüsteemidel sama. Töötamise hetkel suunatakse infrapunavalgus sihtmärgile, sihtmärgilt peegeldunud valgus hajub osaliselt (kaob) ja suunatakse osaliselt tagasi emitterisse, sisenedes seeläbi fotodioodi.
Reeglina on fotodioodi vool võrdeline infrapunavalgusega, mida peegeldunud objekt mõjutab. Fotodiood tekitab pärast infrapuna-impulsskiire äratundmist elektrisignaali, edastades selle analoog-digitaalmuundurile. Sellise elemendi või õigemini terve osade komplekti olemus on luua signaal, mille mikroprotsessor võiks ära tunda.
Välimuselt on see väike mikroskeem, nagu mikroprotsessor, kuid ilma ADCta ei saa juhtplokid töötada. Järgmised kaks sammu on digitaalsignaali edastamine mikroprotsessorisse ja seejärel peamisse elektroonilisse juhtseadmesse saatmine. Just ECU-s analüüsitakse saadud teavet, tuvastatakse auto ees olevate objektide kujutised, aga ka muud ettearvamatud olukorrad, kus kasutatakse optilist andurit.
Kus lidarit kasutatakse?
Optiliste andurite kasutamine autodes võib olla väga erinev ja üldse mitte etteaimatav. Erinevad aktiivsed ja passiivsed ohutussüsteemid kasutavad neid elemente selle või selle teabe saamiseks. Näiteks süsteem auto ees või taga asuvate objektide kauguse jälgimiseks. Samuti saab seda elementi kasutada osade kiiruse või pöördemomendi eemaldamiseks.
Arusaadavamas keeles võib see olla jalakäijate tuvastamise ja tuvastamise süsteem, adaptiivne püsikiiruse hoidja, objektide jälgimise süsteem ja muud. Tänu optilise anduri vertikaalsele ja horisontaalsele laienemisele suudab element lugeda rohkem teavet ning infrapunasaatja ja pöördpeegli liikumine suurendab oluliselt mehhanismi võimalusi. Võime kindlalt väita, et selline mehhanism täidab täielikult seatud loogikat ja edastab õigel ajal teabe juhtseadmesse.
Mercedes-Benzi või Toyota öövaatlussüsteemid hinnaga 235 dollarit ühe sellise optilise elemendi eest.
Esmapilgul on optiline andur silmapaistmatu ja tundub, et sellest on vähe kasu, kuid olles mõistnud detaile ja selle võimalusi, saate aru, et see on enamiku turva- ja mugavussüsteemide süda, mis jälgivad tegelikkuses olukorda auto ümber. aega.
