Your SlideShare is downloading. ×
Principio básico de funcionamento sensor de estacionamento Ibertec
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Principio básico de funcionamento sensor de estacionamento Ibertec

5,705
views

Published on

Veja como funciona seu sensor de estacionamento Ibertec

Veja como funciona seu sensor de estacionamento Ibertec


0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
5,705
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
114
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Princípio básico de funcionamento do sensor1.0- IntroduçãoOs sensores de estacionamento são construídos com cerâmicas piezoelétricas de alta sensibilidade. Instalados no pára-choque deum veículo são ao mesmo tempo transmissores e receptores de ondas de ultra-som. Quando estão gerando ondas de ultra-som, asondas são transmitidas através do ar até colidirem num obstáculo. Ao retornarem, após serem refletidas no obstáculo, as ondas deultra-som retornam ao ponto de partida e são detectas pelos sensores de estacionamento. Fig 01 - Os sensores de estacionamento são ao mesmo tempo transmissores e receptores de ondas de ultra-som.1.1- Principio básico de funcionamentoComo vimos o sensor de estacionamento é simultaneamente transmissor e receptor de ondas de ultra som.a) Funcionamento como transmissor. Quando o motorista entra numa vaga de ré, ondas sonoras de ultra-som são emitidas pelossensores instalados no pára-choque do veículo.b) Funcionamento como receptor. Quando as sonoras emitidas encontram um obstáculo, elas refletem no obstáculo e retornam aossensores do pára-choque e são automaticamente transformadas em sinais elétricos.c) Unidade Controladora de distância. A unidade controladora de distância utiliza então esses sinais para calcular a distância emmetros, entre o carro e o obstáculo, e informa o motorista através de um display instalado no painel do veículo. Além da sinalizaçãonumérica o equipamento também emite um sinal sonoro de advertência, cuja intensidade aumenta progressivamente a medida que oveículo se aproxima do obstáculo.1.2- Principais características de um sensora) Compacto,b) Leve,c) Alta confiabilidade,d) Alta sensibilidade,e) Alta pressão sonora.
  • 2. Princípio básico de funcionamento do sensor2.0- Comprimento de ondaA velocidade de propagação de uma onda qualquer pode ser calculada multiplicando-se o comprimento de onda pela freqüência. A velocidade de propagação de umaonda sonora no ar a 20°C é de 344m/s e de uma onda eletromagnética 3x108m/s. V = λ . f (m/s) Tipo de Onda Frequência Velocidade Cálculo do Comprimento de onda Comprimento de onda Sonora f = 20.000Hz V = 344m/s λ = V ÷ f = 344 ÷ 20.000 = λ = 0,0172 metros 8 Eletromagnética f = 20.000Hz V = 3x10 m/s λ = V ÷ f = 300.000.000 ÷ 20.000 = λ = 15.000 metrosComo podemos observar na tabela acima, quanto mais baixa a velocidade menor será o comprimento de onda. O que equivale dizer que quanto mais baixo for ocomprimento de onda, mais fácil será a detecção da direção da onda e a medição da distância. Mais preciso também será a medição de obstáculos de grandes dimensões.3.0- Propagação de ondas sonorasAs ondas sonoras se propagam no ar resumidamente da seguinte maneira3.1 - Frente de ondaQuando as ondas sonoras se propagam num meio defini-se como frente de onda a todos pontos do meio que são atingidos pela onda que se propaga. A frente deonda separa a região perturbada da região ainda não perturbada. Frente de onda plana Frente de onda esférica Fig 02 - Tipos de frentes de ondas
  • 3. Princípio básico de funcionamento do sensor3.2 - Reflexão de ondas. Quando uma frente de onda incide sobre um obstáculo, cada ponto da frente reflete-se, então é possível representá-las por seus raios de onda. Fig 03 - Obstáculo plano, raio incidente e raio refletido3.3- Atenuação da ondaA intensidade de uma onda de ultra-som, que se propaga através do ar, atenua proporcionalmente com a distância e com a frequência. Como mostra a figura 04, quantomais alta a freqüência, maior será a taxa de atenuação e menor será a distância de alcance da onda. Uma onda de 20Khz após percorrer 10 metros atenua sua intensidadeem - 40dB. Uma onda de 200Khz após percorrer 5 metros atenua sua intensidade em - 60dB. Figura 04 – Atenuação da pressão sonora de uma onda em função da distância e da frequência
  • 4. Princípio básico de funcionamento do sensor4.0- Tipos do material e da geometria do obstáculoComo dissemos anteriormente uma das aplicações práticas da utilização de cerâmicas piezoelétricas é a detecção da presença de obstáculos atrás de um automóvelatravés da medição do retorno das ondas de ultra-som refletidas num objeto. A reflexão das ondas de ultra-som depende, entretanto da geometria e do tipo do materialque compõe o obstáculo.a) Material não absorvente : tais como metal, madeira, concreto, vidro, borracha, papel, etc, são facilmente detectáveis pelo sensor piezoelétrico porque refletem100% das ondas de ultra-som.b) Material absorvente : tais como algodão, lã, etc, são mais difíceis de serem detectados porque absorvem a energia das ondas de ultra-som.c) Geometria : além da reflexão das ondas depender do tipo de material, dependem também da geometria do obstáculo. Objetos com ondulações ou superfíciesirregulares podem ser difíceis de serem detectados devido à reflexão irregular das ondas. Nesta situação as ondas refletidas podem não retornar exatamente ao ponto departida e serem direcionadas para fora do alcance dos sensores piezoelétricos.5.0- Tipos de obstáculosExistem basicamente dois tipos de obstáculos os com superfície plana e os com superfície curva. Além de planos e curvos os obstáculos também podem ser reflexivos ouabsorventes.a) Obstáculo reflexivo. São aqueles que refletem facilmente as ondas sonoras. Por exemplo um muro de alvenaria ou a carroceria de um carro.b) Obstáculo absorvente. São aqueles que absorvem totalmente ou parcialmente as ondas sonoras. Por exemplo um animal ou uma pessoa.5.1 - Obstáculo Plano.A reflexão das ondas sonoras acontece como se fosse refletida em um espelho colocado perpendicularmente no ponto de incidência. Reflexão sonora é o fenômeno queconsiste no fato do som voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre um obstáculo. Fig 05 - Obstáculo plano, onda circular incidente e onda circular refletida
  • 5. Princípio básico de funcionamento do sensor5.2 - Obstáculo Curvos Fig 06 - Obstáculo convexo, onda incidente e onda refletida Fig 07 - Obstáculo concavo, onda incidente e onda refletida Fig 08 - Obstáculo convexo, onda incidente e onda refletida Fig 09 - Obstáculo concavo, onda incidente e onda refletida
  • 6. Princípio básico de funcionamento do sensor5.3 - Obstáculo de material absorventeAs ondas sonoras podem não se refletir como o esperado e desejado em obstáculos construídos ou revestidos com materiais absorventes de energia acústica tais comomaterial multiperfurado, algodão, cortiça, isopor, tecido de lã, animais, seres humanos, etc. Fig 10 - Obstáculo de material absorvente6.0- Entendendo o funcionamento de um sensor de estacionamentoToda vez que o motorista engata a ré, o sensor de estacionamento liga automaticamente e emite um sinal sonoro de “bip”. Instantaneamente os sensores começam aemitir ondas sonoras de ultra-som para varrer a área atrás do veículo em busca de algum obstáculo até X metros de distância. A distância máxima de captação varia deequipamento para equipamento. Quando o câmbio retorna para “ponto morto” o sensor de estacionamento desliga automaticamente.6.1- Varredura no plano vertical da área atrás do veículoO ângulo de cobertura no plano vertical do sensor de estacionamento da figura abaixo é de 60°. Quanto maior esse ângulo maior a possibilidade de detectar um obstáculono plano vertical. Fig 11 - Ângulo de cobertura do sensor no plano vertical
  • 7. Princípio básico de funcionamento do sensor6.2- Varredura no plano horizontal da área atrás do veículoO ângulo de cobertura no plano horizontal do sensor de estacionamento da figura abaixo é de 60°. Quanto maior esse ângulo maior a possibilidade de detectar umobstáculo no plano horizontal. Quanto mais próximo um sensor estiver do outro maior a possibilidade da área de cobertura de um se sobre a área do outro. Por outro ladoquanto mais distante um sensor ficar do outro maior a possibilidade de criarmos uma zona morta, um área sem cobertura atrás do veículo. Fig 12 - Ângulo de cobertura do sensor no plano horizontal6.3- Efeitos da TemperaturaA velocidade de propagação de uma onda sonora "C" é expressa pela seguinte fórmula ; C = 331,5 + 0,667T(m/s) onde T é a temperatura em (°C).Para medir com precisão a distância de um obstáculo é necessário verificar antes a temperatura do local. Pois a velocidade do som varia de acordo com a temperatura-circunferência preferencial.6.4- Indicação numérica da distânciaApós fazer a varredura dos planos horizontal e vertical o sensor de estacionamento informa num display quantos metros falta para o veiculo colidir com o obstáculo.Informa também se o obstáculo esta no centro, se esta a esquerda ou se esta a direita do pára-choque.6.5- Alerta sonoro de perigoA medida que o veículo vai se aproxima de um obstáculo o sensor de estacionamento emite um sinal sonoro de advertência “bip”. A medida que a distância entre oveículo e o obstáculo vai diminuindo o som do “bip” vai ficando mais rápido. Quando o sensor emitir um sinal “bip” contínuo de advertência o motorista deverá parar oveiculo imediatamente porque se encontra numa zona perigosa de colisão.
  • 8. Princípio básico de funcionamento do sensor7.0- Princípio de funcionamento e de construção de um sensor piezoelétrico7.1- FuncionamentoQuando uma tensão elétrica é aplicada numa cerâmica piezoelétrica, ela gera uma distorção mecânica no material proporcional a voltagem e a freqüência aplicadas. Poroutro lado, quando uma vibração mecânica é aplicada na cerâmica piezoelétrica, ela gera uma carga elétrica.7.2- ConstruçãoQuando um sinal elétrico é aplicado no vibrador ( Horn ) da cápsula ( case ), construído com uma ou duasfolhas de cerâmica piezoelétrica e uma placa de metal ( Metal plate ), é gerada uma vibração mecânicaque passa a irradiar no ambiente ondas sonoras de ultra-som. De modo inverso, quando uma vibraçãomecânica é aplicada no vibrador ( Horn ) da cápsula ( case ), ele gera um sinal elétrico. É devido a essaspropriedades que as cerâmicas piezoelétricas podem ser utilizadas como sensores de estacionamento. Figura 13 – Estrutura construtiva típica de um sensor tipo aberto7.3- Estrutura de um sensor de ultra-som tipo fechadoEste tipo de sensor é utilizado em aplicações para uso externo como é o caso dos sensores deestacionamento também conhecidos como sensores de ré. Neste tipo de aplicação, mostrado na figura14, a parte externa da cápsula do sensor é fechada para proteger o sistema interno do orvalho, da chuvae da poeira. A cerâmica piezoelétrica é fixada na parede interna superior da caneca de metal (casemetal). Os dois fios do cabo externo (cable) são ligados na base da blindagem (base shielding). A basepor sua vez é ligada na caneca metálica (metal case) e na cerâmica piezoelétrica através de outros doisfios (lead wire). A parte inferior da caneca metálica é preenchida com resina para proteger o circuitointerno da chuva e poeira Figura 14 – Estrutura construtiva típica de um sensor tipo fechado
  • 9. Princípio básico de funcionamento do sensor7.4- Sensor de estacionamento desmontado Fig 15 – Componentes internos de um sensor de estacionamento desmontado Fig 16 – Dependendo da qualidade o sensor pode ter mais ou menos componentes internos. Fig 17 - Para evitar que a entrada de água danifique os componentes internos o sensor é selado com silicone.