Obsah článku:
- Co je lidar
- přístroj
- Princip činnosti
- Použití prvku
- Výhody a nevýhody
- Cena
Optický senzor nebo jinými slovy lidar (detekce světla a dosah) je speciální fotoelektrický senzor pro měření vzdálenosti a detekci objektů. Základem činnosti takového snímače jsou elektromagnetické vlny (infračervené), díky kterým určuje vzdálenost k objektu.
Co je to optický senzor
Je téměř nemožné si představit moderní auto bez pasivního nebo aktivního bezpečnostního systému a mnoho zemí může takové vozy jednoduše odmítnout. Téměř každý bezpečnostní systém používá ke snímání a shromažďování konkrétních informací konkrétní senzory. Základem pro takové systémy byl optický senzor nebo jinými slovy lidar. V závislosti na požadavcích na snímač a jeho účelu se může vzhled a struktura uvnitř lišit, ale princip činnosti zůstává nezměněn.
Za hlavní úkol je považováno měření vzdálenosti (vzdálenosti k předmětu), i když v některých případech může měřit i rychlost objektu vpředu. V některých případech funguje lidar z hlediska funkčnosti jako alternativa k automobilovému radaru, díky čemuž může být v charakteristikách automobilu označen jako laserový radar pro různé aktivní bezpečnostní systémy. Dosah je až 250 metrů a úhel rozlišení až 180 stupňů. Lidar lze tedy použít v systémech pasivní i aktivní bezpečnosti a jeho malé rozměry umožňují jeho instalaci na nejvíce nestandardních místech automobilu.
Jak funguje lidar
Zařízení lidaru (optický senzor) je zvláštní a ve skutečnosti připomíná elektronický obvod sestavený v jednom prvku. Mezi hlavní detaily lidaru odborníci rozlišují:
- modulátor;
- vysílač;
- přijímač;
- speciální optický prvek;
- zesilovač;
- mikroprocesor pro zpracování dat;
- převodník analogově-digitálního signálu.
Každý z uvedených prvků hraje velmi důležitou roli v mechanismu lidaru. Podívejme se blíže na to, za co jsou jednotlivé detaily zodpovědné. Přebírá se hlavní role a veškerý začátek práce diodakterý přenáší infračervené záření (paprsek). Intenzitu infračerveného paprsku v případě potřeby mění modulátor. V závislosti na typu modulace se rozlišují dva typy lidarů: pulzní a spojité. Experti přesto tvrdí, že lidar kontinuálního typu je zastaralý, což ustupuje progresivnějšímu pulznímu optickému senzoru. Aby se zlepšila účinnost pulzního optického senzoru, začali inženýři používat pro přenos více impulsů současně, čímž se technologie stala více pulzní.
Stejně důležité je optický prvekkterými procházejí impulsy. Po průchodu optickým prvkem vstupuje světelný impuls do fotodiody, díky čemuž je přeměněn na elektrický signál pro rozpoznání jinými prvky. Další lidar v tomto řetězci je ADC nebo převodník analogových signálů na digitální. Díky němu je elektrický signál z fotodiody převeden na digitální signál. Poslední fází činnosti optického senzoru je zpracování přijímaného digitálního signálu mikroprocesorJe to on, kdo dává informace řídicí jednotce, která byla zvažována lidarem.
Jak již bylo zmíněno, vzhled optického senzoru se může lišit, a to jak podle výrobců, tak podle modelů stejné značky automobilů. Hlavní úkol a princip fungování mechanismu se však nebudou lišit.
Jak funguje optický senzor
Když jsme zjistili, jaké jsou hlavní prvky, a provádíme práci optického senzoru, je dobré zvážit jeho princip fungování, a tím porozumět tomu, kde jsou hlavní výhody a nevýhody, a také to, co může poškodit fungování mechanismu.
Navzdory vnějším rozdílům a struktuře struktury je princip fungování lidaru stejný na každém automobilu a zabezpečovacím systému. V okamžiku spuštění je infračervené světlo nasměrováno na cíl, odražené světlo od cíle je částečně rozptýleno (ztraceno) a částečně se vrací zpět do emitoru, čímž vstupuje do fotodiody.
Proud fotodiody je obvykle úměrný infračervenému světlu, které je emitováno z odraženého objektu. Fotodioda, po rozpoznání infračerveného paprsku pulsů, produkuje elektrický signál a přenáší jej do analogově-digitálního převodníku. Podstatou takového prvku, nebo spíše celé integrální sady částí, je vytvořit signál, který by mohl být rozpoznán mikroprocesorem.
Vzhledově se jedná o malý mikroobvod, stejně jako mikroprocesor, ale bez ADC nebudou řídicí jednotky fungovat. Další dva kroky jsou přenos digitálního signálu do mikroprocesoru a jeho odeslání do hlavní elektronické řídicí jednotky. Právě v ECU jsou analyzovány přijaté informace, rozpoznávány obrázky předmětů před vozidlem a další nepředvídatelné situace, ve kterých je použit optický senzor.
Kde se používá lidar
Použití optických senzorů v automobilech může být velmi odlišné a vůbec nepředvídatelné. Řada aktivních a pasivních bezpečnostních systémů používá tyto prvky k získání té či oné informace. Například systém pro sledování vzdálenosti od předmětů před nebo za autem. Tento prvek lze také použít k odstranění rychlosti nebo momentu otáčení součástí.V srozumitelnějším jazyce to může být systém rozpoznávání a identifikace chodců, adaptivní tempomat, systém monitorování objektů a další. Díky vertikálnímu a horizontálnímu roztažení optického senzoru může prvek číst více informací a pohyb vysílače infračerveného vysílače a otočného zrcátka výrazně zvyšuje možnosti mechanismu. Můžeme pevně říci, že takový mechanismus plně naplňuje nastavenou logiku a ve správný čas přenáší informace do řídicí jednotky.
Výhody a nevýhody optického senzoru
Jako každý mechanismus, optický senzor automobilu má své vlastní výhody a nevýhody. Hlavním plusem je rychlost reakce, přesnost zpracování přijatých informací a také obrovská škála možností použití v různých bezpečnostních systémech.
Kromě pozitivních aspektů existují i negativní (nevýhody), které ani v dnešní době nelze nijak odstranit. Jak ukazuje praxe, optický senzor je velmi citlivý na povětrnostní podmínky a pokrytí reliéfu. Účinnost lidaru klesá se zhoršujícími se povětrnostními podmínkami, zejména deštěm, sněhem, mlhou a dalšími povětrnostními událostmi.
Mechanismus jednoduše nemůže přijímat zobrazení infračerveného paprsku a je také zkreslený kvůli povětrnostním jevům. Kontaminace senzoru také negativně ovlivňuje provoz systému. Mechanismus jednoduše poskytuje nepravdivé informace nebo nefunguje v rozsahu deklarovaném výrobcem.
Náklady na optický senzor pro auto
Nelze hovořit o určitých nákladech na optický senzor, i když princip fungování je pro mnohé stejný. Celý základ ceny spočívá v systému (mechanismu), kde se lidar používá, nebo jeho struktuře. Nejběžnější senzor bez speciálních nadbytečných funkcí bude stát od 10 dolarů, pokud budeme hovořit o bezpečnostních systémech, bude zejména stát adaptivní tempomat nebo monitorování předmětů před autem $100.
V moderních elektrických vozidlech jsou optické senzory umístěny po celém obvodu. Výrobci tak přidávají a vylepšují bezpečnostní a komfortní systémy. Například lidar adaptivního tempomatu Nissan bude stát od $160, za moderní systém nočního vidění od Mercedes-Benz nebo Toyota za cenu $235 pro jeden takový optický prvek.
Na první pohled je optický senzor nenápadný a zdá se, že je k ničemu, ale když porozumíte detailům a jeho schopnostem, pochopíte, že je srdcem většiny bezpečnostních a komfortních systémů, které reálně monitorují situaci kolem auta čas.
