Что такое датчик наклона
Датчика наклона автомобиля StarLine D 10
В материале мы ознакомим вас с принципами работы датчиков наклона. Также вы узнаете, чем же выделяется среди прочих устройств схожего функционала StarLineD10.
Каково назначение датчика наклона автомобиля
Любой адекватный автовладелец желает защитить своё транспортное средство от возможных угонов. Не всегда, конечно, удаётся подобрать нормальную сигнализацию, которая будет соответствовать должным требованиям. Причина, прежде всего, заключается в малой осведомлённости владельцев авто о существовании
огромного количества различных датчиков, об их функционале, а также характеристиках работоспособности.
Общие данные об автомобильных сигнализациях
Стандартный тип сигнализации состоит из следующего перечня элементов:
Брелок дистанционного управления, позволяющий управлять сигнальным устройством на расстоянии;
За главную функцию контроля отвечают датчики:
Принцип работы и область применения датчика наклона
Датчик наклона – устройство очень полезное и крайне необходимое. Оно надёжно защитит ваше транспортное средство от возможной кражи колёс, перемещения, а также в случае эвакуации автомобиля. В датчик встроено устройство с большим уровнем чувствительности, реагирующее на самые мелкие и незначительные изменения состояния кузова. Допустим, датчик в любом случае заработает, если машина была приподнята на левый или правый бок при помощи домкрата, либо если её накренили во время погрузки на эвакуатор.
Работает устройство очень просто. Датчик осуществляет постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве. Если датчик сумел определить, что угол наклона автомобиля изменился, то “информация” сразу же начинает передаваться в блок автосигнализации. После этого заработает сигнализация, оповещая хозяина авто о возникновении ситуации внештатного характера. На самом деле каких-то особых усилий прикладывать владельцу не придётся. Когда злоумышленники услышат звуки тревоги, то мигом убегут как можно дальше от места, где стоит злосчастный автомобиль.
Датчик наклона обычно подключается к электропроводке штатного типа с уровнем напряжения двенадцать Вольт. Устройство выглядит очень компактно, сам датчик наклона можно ставить где угодно. Водитель может выбрать место, в котором ему будет комфортно настраивать и производить эксплуатацию устройства.
Основные характеристики датчика Starline D10
Датчик наклона Старлайн является одним из самых популярных устройств данного назначения. Изготавливается Старлайн D10 на базе акселерометра с тремя осями. Датчик можно встроить абсолютно в любой тип охранной системы, имеющей подходящие разъёмы, чтобы произвести подключение.
Данная модель прекрасным образом способна реагировать на мельчайшие перемены, связанные с наклоном кузовной части авто – поперечные и продольные. Если даже угол наклона изменится на полтора градуса, то устройство моментально сработает.
Главные преимущества датчика наклона:
Особенности конструкции датчиков наклона
По конструкции практически большая часть устройств данного типа идентичны. Различия иногда оказываются практически незначительными. Во внутренней части датчика наклона оказывается наличие микромеханической ёмкостной сборки, обладающей повышенным уровнем чувствительности к акселерации, 
плюс интегрированную микросхему. Схема отвечает за два пункта: термокомпенсация и первоначальная обработка сигнального импульса. Информация, прошедшая предварительную обработку, переносится на микроконтроллер, чтобы пройти более детальную обработку.
Деталь, реагирующая на смену темпов ускорения, обладает механическими узлами, а конкретно – стандартными полупроводниковыми материалами. По идее это группа, состоящая из электродов и тесным образом связанная с массой. Эта масса обладает подвижностью, то есть беспрепятственно способна совершать перемещения к области электродов. Масса может отклониться о позиции нейтрального типа, если будет произведено воздействие определённого уровня акселерации на датчик наклона. Также расстояние между 2-мя базовыми элементами сильно поменяется.
Под воздействием ускорения подвижные виды электродов изменяют собственное местоположение. В связи с этим происходит изменение ёмкости конденсатора. Этот параметр повышается у одного из конденсаторов, и снижается у другого. Акселерометр имеет 3 главных элемента, которые имеют высокий уровень чувствительности.
Датчик наклона автомобиля
Существует широкий перечень систем и механизмов, которые используются в современных автомобилях для обеспечения их безопасности. Потеря машины всегда больно бьёт по бюджету и образу жизни своего владельца, вне зависимости от её причины. Такое устройство, как датчик наклона, входит в список тех устройств, что призваны защитить машину от угона и ряда других нежелательных ситуаций.
Зачем нужен датчик наклона
Применение сигнализаций не является чем-то новым и уже не одно десятилетие охраняет автомобили по всему миру от злоумышленников. Однако, для того, чтобы защитная система сработала, она должна быть оборудована соответствующими датчиками, которые отслеживают состояние машины. Одним из них является и датчик наклона, который представляет собой сверхчувствительное устройство, способное фиксировать малейшие изменения положения автомобиля. Таким образом, оно может распознать следующие ситуации:
Конструкция датчика и принцип работы
Несмотря на разнообразие датчиков наклона, которым изобилуют рынки автомобильных комплектующих, конструкции этих устройств практически идентичны между собой. Внешне их корпус представлен в виде небольшой коробки размерами не более крупной монеты. Внутри этого блока располагается микромеханическая ёмкостная сборка с высоким уровнем чувствительности к акселерации. Там же установлена микросхема, которая занимается обработкой первоначальных сигнальных импульсов и передачей данных микроконтроллеру для преобразования в ШИМ. Помимо этого, в её функции входит термокомпенсация для предотвращения срабатывания сигнализации при резком перепаде температуры окружающей среды.
В состав также входят полупроводниковые материалы в основе конденсаторов, расположенных по осям X, Y и Z, которые позволяют отслеживать уровень ускорения авто. В основе этой схемы лежит использование электродов с подвижной массой, способной свободно сдвигаться с нейтральной позиции при оказании воздействия на кузов машины. Таким образом, как только автомобиль наклоняется под определённым углом, электроды сдвигаются в сторону одного из конденсаторов, повышая его ёмкость. Данное изменение тут же передаётся по одному из трёх выделенных каналов первичным аналоговым сигналом на микросхему, которая производит его дальнейшую обработку.
Одним из обязательных условий работоспособности датчика наклона автомобиля является полная герметичность подвижного элемента, не позволяющая воздействию окружающей среды влиять на него. Нарушения целостности корпуса устройства может привести к нарушению чувствительности подвижного элемента и серьёзно снизить точность фиксации изменений наклона кузова машины.
Монтаж датчика
Установка датчика наклона не требует специальных навыков и инструментов, ведь он вполне способен эффективно работать даже из салона автомобиля. Самым важным условием является надёжное закрепление устройства на твёрдой металлической поверхности в машине. Для фиксации датчика можно использовать строительный двухсторонний скотч или стяжку из пластика. Провод от него проводится до самого блока сигнализации и подключается в соответствующий разъём в его корпусе. При этом постарайтесь разместить датчик таким образом, чтобы его кабель не приходилось натягивать в процессе проведения до охранной системы машины.
Настройка
Несколько сложнее для пользователя будет провести первичное программирование устройства для его подключения к автомобильной сигнализации:
Задание параметров чувствительности
Если первичная настройка датчика для автосигнализации понятна, стоит подробнее остановиться на том, как вручную задать параметры его чувствительности. Для этого владельцу потребуется доступ к сервисной кнопке самого устройства и брелок пульта дистанционного управления авто:
Важно: Учтите, что, установив значение чувствительности на 0, вы отключите работу датчика наклона.
Важно: Если в режиме настроек вы бездействуете в течение 15 секунд, система выйдет из него сама без сохранения изменений.
Современные модели датчиков позволяют производить их настройку через ПК или телефон посредством GPS, даже не покидая своего дома. Однако, далеко не всегда изменения, внесённые таким образом, надёжно сохраняются системой, потому рекомендуется проводить проверку значений через брелок.
Популярные модели
Большинство датчиков наклона не отличаются высокой ценой, потому среди них не составит сложности выбрать ту модель, которая придётся по вкусу. Тем автовладельцам, которые не хотят тратить время на изучение характеристик всех устройств, представленных в магазинах, стоит обратить внимание на несколько признанных фаворитов:
Более дорогие модели датчиков для автомобильных сигнализаций включают в себя дополнительный функционал, вроде возможности удалённого контроля режима работы через смартфон.
Видео по теме
Как устроен датчик наклона и перемещения
Как устроен датчик наклона-перемещения внутри…
Для написания статьи взят датчик наклона и перемещения Spider TMS2
Что же у него внутри?
Рисунок 1. Ключевые компоненты датчика.
Сердце датчика – 3-координатный датчик ускорений (акселерометр). На фотографии он отмечен буквой “А”.
Акселерометры выпускает несколько фирм-столпов мировой микроэлектроники. В датчике наклона от Spider® применен MEMS-датчик от Freescale.
Внутри он содержит микромеханические емкостные сборки, чувствительные к ускорению (так называемые g-cell) и интегрированную микросхему, обеспечивающую первичную обработку сигнала, термокомпенсацию и выдачу его для дальнейшей обработки микроконтроллером.
Чувствительный элемент (g-cell) представляет собой механическую структуру, сформированную из полупроводниковых материалов (поликремния) при помощи технологических процессов маскирования и травления. Их можно представить как набор электродов, прикрепленных к массе, подвижной относительно жестко закрепленных электродов. Под воздействием ускорения масса отклоняется от нейтрального положения, изменяя соотношение расстояний между подвижными и неподвижными электродами.
Рисунок 2. Упрощенный эскиз ячейки, чувствительной к ускорению (g-cell)
Масса с подвижными электродами смещается под воздействием приложенного ускорения. При этом пропорционально изменяются емкости сформированных электродами конденсаторов (у одного конденсатора она увеличивается, а у другого уменьшается). Встроенная в акселерометр интегральная схема измеряет емкости и вычисляет ускорение, основываясь на их разнице. Также интегральная схема усиливает сигнал и нормализует таким образом, чтобы он был пропорционален ускорению.
В акселерометре есть три чувствительных элемента, сориентированных по осям X,Y и Z и три канала, сигналы в которых соответствуют действующему на датчик ускорению.
Чувствительный элемент герметизирован на этапе производства акселерометра.
На все окружающие нас предметы действует сила тяжести. Говоря иными словами все они, даже находясь в состоянии покоя, испытывают ускорение свободного падения (g).
Вот это ускорение и “раскладывается по осям” акселерометра.
Устаревшие датчики наклона автомобилей были построены на 2-координатных акселеромерах (еще несколько лет назад 3-координатный датчик из-за большей сложности изготовления и цены считался непозволительной роскошью) и требовали установки в положении, как можно более горизонтальном. Иначе просто переставали “видеть” наклон.
Как устроен датчик наклона современный: у него внутри уже 3-координатный сенсор. то есть тот же Spider TMS2 или Spider STMS, обладая способностью ориентироваться во всех трех координатах нашего трехмерного пространства, одинаково хорошо работает независимо от положения его установки.
Сигнал с акселерометра обрабатывается высокоинтегрированным микроконтроллером (отмечен на Рисунке 1 буквой “М”). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) оцифровывает сигналы. При воздействиях на автомобиль меняется результирующая “раскладка” ускорения по осям.
Микроконтроллер и встроенная в него программа также проделывает дополнительную обработку для отфильтровывания ложных сработок. А они, как можно догадаться из принципа работы, могут быть спровоцированы ударами, вибрацией, раскачиванием и даже просто большим изменением температуры.
В общем виде он выглядит так:
– сигналы с частотами выше 30-60 Гц – это удары
– сигналы с частотами 0,1-10 Гц – это движения (естественно раскачивания и оттаскивание машины отличаются)
– изменения постоянной составляющей – это подъем кузова
– и т.д.
Когда с машины попытаются снять колеса или куда-то ее оттащить, попытаются укатить мотоцикл или мопед микроконтроллер датчика наклона (в соответствии с настройками чувствительности) выдаст сработки зон предупреждения и тревоги.
Алгоритмы, позволяющие по изменениям сигнала достоверно различать что происходит с машиной, являются “ноу-хау” производителя датчиков наклона. Но именно во внимании к “мелочам” заключается секрет сочетания высокой чувствительности и иммунитета к ложным срабатываниям датчика.
Высокая надежность датчиков наклона-перемещения Spider TMS2 и Spider STMS обеспечивается:
– использованием интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов
– применением лучшей элементной базы от мировых производителей
– бескомпромисным отношением к качеству сборки
Датчики Spider TMS2-M и Spider STMS имеют двухслойную заливку специальным лаком для защиты электронной схемы от воздействия конденсата, как это делают только производители электроники, поставляемой на конвейеры ведущих автопроизводителей.
© 2010 Mobile Electronics co.
Все права принадлежат Mobile Electronics.
Любая публикация допускается только со ссылкой на первоисточник.
использование статьи и отдельных ее частей возможно исключительно с разрешения Mobile Electronics
Автомобильные датчики gps слежения, скорости, угла наклона, мертвых зон, холла и другие
Сенсорная технология продолжает развиваться, оставаясь неотъемлемой частью промышленных и механических приложений. Есть много разных типов датчиков. На протяжении многих лет сенсоры разрабатывались не только для того, чтобы противостоять факторам окружающей среды, но и для улучшения функциональности. Производители сенсорной техники вносят дальнейшие инновации, чтобы устранить недостатки и уязвимости предыдущих моделей. Датчики наклона сегодня активно используются на различных предприятиях в разных отраслях промышленности, поэтому такое оборудование стало особенно востребованным.
Зачем нужен датчик наклона
Применение сигнализаций не является чем-то новым и уже не одно десятилетие охраняет автомобили по всему миру от злоумышленников. Однако, для того, чтобы защитная система сработала, она должна быть оборудована соответствующими датчиками, которые отслеживают состояние машины. Одним из них является и датчик наклона, который представляет собой сверхчувствительное устройство, способное фиксировать малейшие изменения положения автомобиля. Таким образом, оно может распознать следующие ситуации:
Общие данные об автомобильных сигнализациях
Стандартный тип сигнализации состоит из следующего перечня элементов:
Брелок дистанционного управления, позволяющий управлять сигнальным устройством на расстоянии;
За главную функцию контроля отвечают датчики:
данный тип устройства начинает производить сигнал.
Конструкция датчика и принцип работы
Несмотря на разнообразие датчиков наклона, которым изобилуют рынки автомобильных комплектующих, конструкции этих устройств практически идентичны между собой. Внешне их корпус представлен в виде небольшой коробки размерами не более крупной монеты. Внутри этого блока располагается микромеханическая ёмкостная сборка с высоким уровнем чувствительности к акселерации. Там же установлена микросхема, которая занимается обработкой первоначальных сигнальных импульсов и передачей данных микроконтроллеру для преобразования в ШИМ. Помимо этого, в её функции входит термокомпенсация для предотвращения срабатывания сигнализации при резком перепаде температуры окружающей среды.
В состав также входят полупроводниковые материалы в основе конденсаторов, расположенных по осям X, Y и Z, которые позволяют отслеживать уровень ускорения авто. В основе этой схемы лежит использование электродов с подвижной массой, способной свободно сдвигаться с нейтральной позиции при оказании воздействия на кузов машины. Таким образом, как только автомобиль наклоняется под определённым углом, электроды сдвигаются в сторону одного из конденсаторов, повышая его ёмкость. Данное изменение тут же передаётся по одному из трёх выделенных каналов первичным аналоговым сигналом на микросхему, которая производит его дальнейшую обработку.
Одним из обязательных условий работоспособности датчика наклона автомобиля является полная герметичность подвижного элемента, не позволяющая воздействию окружающей среды влиять на него. Нарушения целостности корпуса устройства может привести к нарушению чувствительности подвижного элемента и серьёзно снизить точность фиксации изменений наклона кузова машины.
Монтаж датчика
Установка датчика наклона не требует специальных навыков и инструментов, ведь он вполне способен эффективно работать даже из салона автомобиля. Самым важным условием является надёжное закрепление устройства на твёрдой металлической поверхности в машине. Для фиксации датчика можно использовать строительный двухсторонний скотч или стяжку из пластика. Провод от него проводится до самого блока сигнализации и подключается в соответствующий разъём в его корпусе. При этом постарайтесь разместить датчик таким образом, чтобы его кабель не приходилось натягивать в процессе проведения до охранной системы машины.
Настройка
Несколько сложнее для пользователя будет провести первичное программирование устройства для его подключения к автомобильной сигнализации:
Задание параметров чувствительности
Если первичная настройка датчика для автосигнализации понятна, стоит подробнее остановиться на том, как вручную задать параметры его чувствительности. Для этого владельцу потребуется доступ к сервисной кнопке самого устройства и брелок пульта дистанционного управления авто:
Важно: Учтите, что, установив значение чувствительности на 0, вы отключите работу датчика наклона.
Важно: Если в режиме настроек вы бездействуете в течение 15 секунд, система выйдет из него сама без сохранения изменений.
Современные модели датчиков позволяют производить их настройку через ПК или телефон посредством GPS, даже не покидая своего дома. Однако, далеко не всегда изменения, внесённые таким образом, надёжно сохраняются системой, потому рекомендуется проводить проверку значений через брелок.
Датчики контроля мертвой зоны
У каждого автомобиля есть одна особенность: как ни настраивай зеркала заднего вида, все равно останется какое-то неконтролируемое пространство, и объект, попавший в пределы этой мертвой зоны, увидеть невозможно. На дороге это опасно тем, что водитель, не заметив движущийся в соседней полосе немного позади автомобиль или мотоцикл (что более вероятно), перестроится и станет виновником аварии.
Статья в тему: Езда накатом, гул стук и шум при движении накатом
Для предотвращения таких ситуаций предназначены датчики контроля мертвой зоны. Они непрерывно сканируют не просматриваемое пространство и подают водителю предупреждающий сигнал, если в пределах мертвой зоны находится какой-либо объект.
Принцип работы датчика контроля мертвой зоны аналогичен радарам парктроника. С тем лишь отличием, что реагирует он на объекты, приближающиеся со скоростью более 10 км/ч, и игнорирует объекты, движущиеся во встречном направлении. Он посылает ультразвуковой сигнал, который отражается от объекта и возвращается обратно, после чего система вычисляет расстояние до объекта.
Устанавливаются датчики контроля мертвой зоны по несколько с каждой стороны. При появлении в контролируемом пространстве объекта его вначале регистрирует передний, и ЭБУ понимает, что ситуация пока не опасна, поскольку водитель видит приближающееся транспортное средство. По мере приближения объект пропадает из поля зрения сидящего за рулем, и тогда система контроля мертвых зон оповещает водителя об опасности.
Популярные модели
Большинство датчиков наклона не отличаются высокой ценой, потому среди них не составит сложности выбрать ту модель, которая придётся по вкусу. Тем автовладельцам, которые не хотят тратить время на изучение характеристик всех устройств, представленных в магазинах, стоит обратить внимание на несколько признанных фаворитов:
Более дорогие модели датчиков для автомобильных сигнализаций включают в себя дополнительный функционал, вроде возможности удалённого контроля режима работы через смартфон.
Применение
Акселерометр может применяться как для измерения проекций абсолютного линейного ускорения (если известны величина и направление гравитационного ускорения в данной точке пространства), так и для косвенных[1] измерений проекции гравитационного ускорения (при неподвижности акселерометра в гравитационном поле). Первое свойство используется для создания инерциальных навигационных систем, где полученные с помощью акселерометров измерения интегрируют, получая инерциальную скорость и координаты носителя. Таким образом, акселерометры, наравне с гироскопами, являются неотъемлемыми компонентами систем навигации и управления самолётов, ракет и других летательных аппаратов, кораблей и подводных лодок. Второе свойство позволяет использовать акселерометры как для измерения уклонов, то есть в качестве инклинометров, так и в гравиметрии.
Акселерометр в промышленной вибродиагностике является вибропреобразователем, измеряющим виброускорение в системах неразрушающего контроля и защиты.
Акселерометры используют в системах управления жестких дисков компьютеров для активации механизма защиты от повреждений (которые могут быть получены в результате ударов и падений): реагируя на внезапное изменение ускорения, система отдаёт команду на парковку головок жесткого диска, что позволяет предотвратить повреждение диска и потерю данных. Такая технология защиты используется в основном в ноутбуках, нетбуках и на внешних накопителях.
Акселерометры, встроенные в автомобильные видеорегистраторы, различают тревожные события, такие как резкое торможение, ускорение, столкновение, резкие повороты и вращение. Эти события записываются видеорегистраторами в отдельный файл, помечаются специальным маркером и защищаются от случайного стирания и перезаписи.
В устройствах управления игровых приставок акселерометр, совместно с гироскопом[уточнить
], используются для управления в играх без использования кнопок — путём поворотов в пространстве, встряхиваний и т. д. Например, акселерометр присутствует в игровых контроллерах Wii Remote и PlayStation Move.
Кроме того, цифровые акселерометры нашли широкое применение в мобильных устройствах, например, телефонах, планшетных компьютерах и т. п. Благодаря акселерометрам осуществляется управление положением изображения на мониторе мобильного устройства и отслеживание его ориентации относительно направления гравитационного ускорения Земли[2].