超声波传感器助力汽车及工业设计

司机辅助和其它超声波传感器应用

高级驾驶员辅助系统（ADAS）像智能泊车辅助系统、对象检测和防碰系统是汽车行业的下一个大事件。这些系统都是由于超声波传感器的使用，才成为可能。

图1：防碰系统

然而，也有很多汽车工业以外的超声波传感器应用，比如增加超声波传感器给自动取款机通过引入下降性循环以节省电力；或者你可以添加超声波传感器来制作灯光和报警系统以增强安全性；有了正确的人工智能软件和超声波传感器，你甚至可以让一个自主机器人清洁或其他工业用途。

TI的超声波传感器

传统上，使用超声波传感器在复杂性和成本上具有较大的挑战，包括典型的工业设计。

然而，德州仪器（TI）开发了PGA450-Q1，一切你需要的SOC很容易将超声波传感器添加到您的项目。

图2：PGA450-Q1

该系统包括单片机和用于存储和数据处理的内存。这些将帮助设计师确定一个物体的距离或对他们的产品的运动。

PGA450-Q1特性：

•    NMOS低侧

•    可配置短脉冲串发生器

•    12位SAR（逐次逼近寄存器）ADC（模拟数字转换器）

•    可配置数字带通滤波器

•    建于8位微处理器

•    可调节的LNA（低噪声放大器）

超声波传感器是如何运作

PGA450-Q1工作在40兆赫-70兆赫范围内并可以检测6米远的对象。

它通过回声定位—与蝙蝠飞行和潜艇穿越海洋相同的方法。通过发送一个超声波信号和检测呼应，传感器可以使用多普勒计算确定一个物体的距离和运动。用两个或两个以上的传感器，可以使用三角测量来确定物体的位置。

图3：低噪声放大器（LNA）

如图3所示，低噪声放大器（LNA）和电容器用于放大回波的模拟信号和消除任何DC偏移量。然后使用两个控制位和一个寄存器来调整增益。接下来放大模拟信号被传递到一个专用的12位SAR ADC（逐次逼近寄存器）和ADC（模拟数字转换器），被转换为数字信号。

图4：数字数据路径

图4表明，数字信号移动到一个可编程的带通滤波器，一个整流器，一个峰值提取器，一个可编程示例和一个可选的低通滤波器。这些元素将提取回波信号的峰值，然后将数据存储在FIFO RAM（先入先出随机存取存储器）。

为了节省内存、数据输出格式可以被控制，因此所有12位存储为两个字节；或者将上、低或中8位存储为一个字节。

数据最后供应给8051 WARP内核微处理器来计算距离。每台机器的计算只需要2个时钟周期，减少了所需的大量时间来处理数据。TI数据表显示，内核可以由内置18兆赫振荡器或外部应用晶体振荡器计时。

看看MSA的应用工程师Clancy Soehren如何描述PGA450-Q1：

将超声波传感器增加到你的设计中

无论你正在设计一个自动真空器，乘客辅助设备，或对象检测设备；TI提供可编程性、工具和你需要的文档来实施他们的PGA450-Q1超声波传感器到你的设计。

例如，TI提供了一个PGA450-Q1EVM（评价模块）和USB接口板。这些工具旨在帮助评估距离测量和距离检测的软件配置。TI还提供了文档，可以使用固件样本，以及易于使用的GUI程序测试。

图5：PGA450-Q1 EVM设置和GUI

如果你在缓解低噪声和信号检测峰值水平上有困难，请阅读TI的白皮书。或者，如果你想了解更多关于TI的高性能模拟产品，请阅读他们的模拟应用杂志。

德州仪器赞助推广他们的超声传感器接口解决方案在ENGINEERING.com网站上。他们没有编辑这篇文章的任何文字—所有观点都是我的。Christine Halsey

文章相关附件：

1. 超声波测距汽车应用程序中固定阙值的使用(EN)

2. 模拟应用程序杂志-TI公司(EN)

译自：http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/8307/Ultrasonic-Sensor-SOC-can-Sense-Objects-and-Distance-for-Automotive-and-Industrial-Designs.aspx

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