Сегодня многие современные автомобили имеют возможность дистанционного открытия багажника. Но в зависимости от модели автомобиля эта функция имеет разный уровень автоматизации. Ведь периодически возникает ситуация, когда у водителя нет возможности нажать на кнопку для открытия багажника. Именно для таких случаев придумали способ управления багажником без использования рук. Имея в кармане бесконтактный ключ, можно просто провести ногой под днищем автомобиля и дверь багажника самостоятельно откроется или закроется. Впервые данная система появилась на автомобиле #Ford Kuga.
В основе системы бесконтактного открытия багажника лежит метод бесконтактного измерения расстояний с помощью двух ультразвуковых датчиков. На сегодняшний день ультразвуковые колебания активно используются в медицине, строительстве, промышленности и во многих других сферах человеческой деятельности. С помощью ультразвуковой эхолокации можно измерять расстояние с точностью до нескольких миллиметров. Такой же метод лежит в основе эхолокатора, например, для рыбалки, с помощью которого можно определить, есть ли под вами рыба или нет. Таким образом, разместив под задним бампером автомобиля два ультразвуковых приемопередатчика, можно определять не только появление в этом объёме постороннего предмета, но и траекторию его перемещения. Если измеренная траектория совпадет с хранящейся в памяти устройства эталонной траекторией, то устройство формирует команду на управление каким-либо внешним устройством, например, электродвигателем двери багажника.
Питание системы осуществляется от штатной 12-вольтовой аккумуляторной батареи автомобиля. При этом система имеет защиту от переполюсировки, пониженного и повышенного напряжений, и может без проблем выдержать перенапряжения до 40 В. В тоже время, при выключенных ультразвуковых излучателях ток потребления системы составляет менее 100 мкА, что даёт возможность подключать её к АКБ без риска разряда последней. Все компоненты системы совместимы с автомобильными устройствами и имеют температурный диапазон в пределах -40…105°C.
Аппаратная часть системы
В качестве излучателей в подобных устройствах обычно используются приборы в герметичном корпусе, защищающем активный пьезокерамический элемент от попадания воды и грязи. Кроме этого, сам излучатель должен иметь внутри звукопоглощающие крепления, например, в резиновой гильзе.
После подачи питания происходит инициализация системы. На этом этапе сначала необходимо настроить порты GPIO и интерфейс USART микроконтроллера, без чего связь с микросхемами управляющей платы будет невозможна. После инициализации система переходит в режим пониженного энергопотребления до тех пор, пока охранная система автомобиля не обнаружит #бесконтактный ключ, разрешающий работу системы. На плате управления наличие ключа эмулируется с помощью переключателя и передаётся в микроконтроллер в виде логического сигнала KEY. После обнаружения бесконтактного ключ, микроконтроллер сформирует высокий уровень на линии HS_SW_ON, что приведёт к подаче питания на микросхемы и их последующую инициализацию в соответствии с настройками. Анализ уровней сигналов производится микросхемами на выходе цифрового сигнального процессора после всех предварительных обработок. Концом анализа уровней сигналов будет считаться момент времени, когда уровень сигнала становится меньше порогового. После того как управляющий жест обнаружен, приводу багажника подастся команда на открытие или закрытие, в зависимости от его состояния.
Проверка системы
Для проверки работоспособности системы был разработан специализированный стенд, с помощью которого можно было с максимальной точностью имитировать управляющие жесты с контролируемыми параметрами и высокой степенью повторяемости. Опорная точка механизма расположена на высоте около 50 см над уровнем земли, а его геометрические размеры соответствуют параметрам взрослого человека. В бампере были проделаны два отверстия, в которые установлены ультразвуковые излучатели в резиновых монтажных втулках. Большинство измерений проводилось при комнатной температуре и номинальном напряжении питания, равном 12 В.
Надежность системы во многом определялась её работоспособностью при воздействии различных внешних факторов, например, влаги. Ведь в реальных условиях #авто может находиться в условиях дождя, снега или тумана, причем эти условия являются нормальными. В итоге влага не оказывает существенного влияния на работоспособность системы. Оказалось, что серьезное влияние на работу системы оказывает загрязнение ультразвуковых излучателей, что в реальных условиях также вполне вероятно, поскольку они расположены в нижней части заднего бампера. Результаты исследований показали катастрофическое уменьшение чувствительности системы при загрязнении.