Automatinio parkavimo ultragarso jutikliai

Kaip automobilis „mato” kliūtis

Turbūt daugelis esate patyrę tą nemalonų jausmą, kai bandote įsirikiuoti į ankštą vietą tarp dviejų automobilių, o širdis plaka kaip beprotė. Ar neužkabinsiu to blizgančio BMW? Ar tikrai telpu? Čia ir ateina į pagalbą ultragarso jutikliai – tie maži apskriti daiktai, įmontuoti į bamperį, kurie veikia panašiai kaip šikšnosparnių ar delfinų echolokacija. Tik vietoj to, kad medžiotų vabzdžius ar žuvis, jie padeda mums nepakenkti svetimam automobiliui ir savo piniginei.

Ultragarso parkavimo jutikliai pradėjo masiškai plisti automobilių pramonėje maždaug prieš dvidešimt metų, nors pirmieji eksperimentai vyko dar aštuntajame dešimtmetyje. Iš pradžių tai buvo prabangos atributas – tokią sistemą galėjai rasti tik brangiausiuose sedanuose. Dabar net pigesnės klasės automobiliai dažnai turi bent galinių jutiklių komplektą. Ir tai visai suprantama, nes miestų gatvės vis labiau užsikemša, parkavimo vietos mažėja, o automobiliai – didėja.

Garso bangos, kurių negirdime

Pats veikimo principas yra gana paprastas, nors įgyvendinimas reikalauja tikslios elektronikos. Ultragarso jutiklis skleidžia garso bangas, kurių dažnis yra per aukštas žmogaus ausiai – paprastai nuo 40 iki 48 kilohertzų. Žmogus girdi iki maždaug 20 kHz, todėl šis procesas vyksta visiškai tyliai mūsų atžvilgiu. Kai šios bangos atsimuša į kliūtį – ar tai būtų kitas automobilis, siena, stulpas ar net žmogus – jos grįžta atgal į jutiklį.

Sistema matuoja laiką, per kurį bangos nuvyko iki kliūties ir grįžo atgal. Kadangi garso greitis ore yra žinomas (maždaug 343 metrai per sekundę esant normaliai temperatūrai), paprastas matematinis skaičiavimas leidžia tiksliai nustatyti atstumą. Jei bangos grįžo per 0,001 sekundės, kliūtis yra maždaug 17 centimetrų atstumu. Sistema nuolat siunčia šiuos impulsus – dažniausiai kelis kartus per sekundę – todėl gali stebėti, kaip keičiasi atstumas realiu laiku.

Dauguma automobilių turi keturis jutiklius gale ir keturis priekyje, nors kai kurie modeliai gali turėti ir daugiau. Jie išdėstyti tam tikru kampu, kad jų aptikimo zonos persidengtų ir nepaliktų „aklų” zonų. Kiekvienas jutiklis veikia nepriklausomai, o centrinis valdymo blokas analizuoja visų jutiklių duomenis ir nusprendžia, kuris objektas yra arčiausiai ir kur jis yra.

Pyptelėjimai, kurie išgelbsti dažus

Kai tik įjungiate užpakalinę pavarą (o kai kuriuose automobiliuose sistema aktyvuojasi ir važiuojant pirmyn lėtai), jutikliai pradeda darbą. Iš pradžių nieko negirdite, nes kliūčių nėra arba jos toli. Bet kai priartėjate prie kažko, pasigirsta tas būdingas pyptelėjimas. Iš pradžių retas – pyp… pyp… pyp. Artėjant prie kliūties, pyptelėjimai dažnėja – pyp-pyp-pyp-pyp – o kai lieka vos keliolika centimetrų, girdite nuolatinį garsą. Tai signalas sustoti, nes toliau jau pavojinga.

Kai kuriuose automobiliuose vietoj pyptelėjimų naudojami kiti garsai, o pažangesni modeliai turi ir vaizdinę indikaciją. Prietaisų skydelyje ar centriniame ekrane matote schemą su spalvotomis juostomis ar segmentais, rodančiais tikslų atstumą iki kliūties. Žalia spalva reiškia, kad viskas gerai, geltona – reikia būti atsargiems, oranžinė – labai arti, o raudona – sustokite dabar!

Įdomu tai, kad sistema turi būti pakankamai protinga, kad atskirtų tikras kliūtis nuo klaidingų signalų. Pavyzdžiui, lietus, sniegas ar tirštas rūkas gali sukelti klaidingus atspindžius. Šiuolaikinės sistemos turi filtrus ir algoritmus, kurie bando atskirti tokius triukšmus nuo tikrų objektų. Tačiau vis tiek pasitaiko situacijų, kai sistema klysta – ypač esant labai blogoms oro sąlygoms.

Kas gali suklaidinti ultragarso akis

Nors ultragarso jutikliai yra patikimi, jie nėra tobuli. Yra keletas situacijų, kai jie gali neveikti tinkamai arba visai neveikti. Pirma, labai plonas objektas, pavyzdžiui, plonas metalinis stulpelis ar grandinė, gali būti neaptiktas, nes garso bangos tiesiog „apeis” jį nesukeldamos pakankamai stipraus atspindžio. Tai ypač pavojinga su traliukais ar plonom stulpeliais.

Antra problema – kampo klausimas. Jei paviršius yra labai pasviręs, garso bangos gali atsispindėti ne atgal į jutiklį, o į šoną. Pavyzdžiui, važiuojant prie nuožulnios sienos ar rampos, sistema gali neaptikti kliūties arba rodyti, kad ji yra toliau, nei iš tikrųjų. Tai vadinama „veidrodinio atspindžio” problema.

Trečia, jutikliai gali būti užteršti. Purvas, sniegas, ledas ar net vabzdžių likučiai ant jutiklio paviršiaus gali trukdyti normaliam veikimui. Dėl to sistema gali rodyti klaidingus duomenis arba visai neveikti. Todėl svarbu reguliariai valyti bamperius, ypač žiemą, kai ant jų kaupiasi druskos ir purvo mišinys. Daugelis šiuolaikinių automobilių turi savidiagnostikos funkciją – jei jutiklis neveikia, prietaisų skydelyje užsidegs įspėjamasis simbolis.

Dar viena įdomi problema – garsas. Jei šalia jūsų parkuojasi kitas automobilis su tokia pačia sistema, teoriškai jų ultragarso bangos galėtų trukdyti viena kitai. Tačiau gamintojai tai numatė ir naudoja skirtingus dažnius bei kodavimo metodus, kad sistemos netrukdytų viena kitai. Tai panašu į tai, kaip kelios belaidės pelės gali veikti tame pačiame kambaryje netrukdydamos viena kitai.

Nuo paprastų jutiklių iki parkavimo asistentų

Pirmosios ultragarso parkavimo sistemos buvo gana primityvios – jos tik pypčiojo ir tiek. Vairuotojas turėjo pats interpretuoti pyptelėjimų dažnį ir spręsti, kiek dar gali važiuoti. Šiuolaikinės sistemos yra daug pažangesnės ir integruotos su kitomis automobilio technologijomis.

Dabar populiarūs pusiau automatiniai parkavimo asistentai, kurie naudoja ultragarso jutiklius kartu su kitais sensoriais. Sistema ne tik aptinka kliūtis, bet ir gali išmatuoti parkavimo vietą, nustatyti, ar automobilis telpa, ir net pati valdyti vairą parkuojantis. Vairuotojas tik valdo greitį pedalais, o automobilis pats sukasi į reikiamą pusę. Kai kurie naujausieji modeliai gali parkuotis visiškai automatiškai – vairuotojas net gali išlipti iš automobilio ir stebėti procesą iš šono.

Ultragarso jutikliai taip pat integruojami su vaizdo kameromis. Kai įjungiate užpakalinę pavarą, ekrane matote ne tik vaizdą iš kameros, bet ir spalvotas linijas bei zonas, rodomus ultragarso jutiklių duomenimis. Kai kurios sistemos net rodo 3D vaizdą iš paukščio skrydžio perspektyvos, naudodamos keturių kamerų ir visų jutiklių duomenis. Tai ypač naudinga parkuojantis ankštose vietose ar manevruojant sudėtingose situacijose.

Montavimas ir priežiūra

Jei jūsų automobilis neturi gamyklinių parkavimo jutiklių, galite juos įsidiegti papildomai. Rinkoje yra daugybė komplektų – nuo pigių kinų gamybos iki kokybiškai europietiškų sistemų. Montavimas nėra itin sudėtingas, bet reikalauja tam tikrų įgūdžių. Reikia išgręžti skylutes bamperyje tiksliai išmatuotose vietose, įstatyti jutiklius, nutiesti laidus iki valdymo bloko ir prijungti prie automobilio elektros sistemos.

Svarbiausia – tiksliai išmatuoti jutiklių vietas. Jei jie bus įmontuoti per žemai, gali nuolat aptikti asfalto paviršių. Jei per aukštai – gali neaptikti žemų kliūčių. Paprastai jutikliai montuojami maždaug 50-60 cm aukštyje nuo žemės. Taip pat svarbu, kad jie būtų įstatyti statmenai – net nedidelis pasvirimas gali pabloginti veikimą.

Dauguma komplektų turi jutiklius, kuriuos galima nudažyti automobilio spalva, kad jie nesimatytų. Tai daroma specialiais dažais, kurie netrukdo ultragarso bangoms. Tačiau svarbu nedažyti per storu sluoksniu – tai gali sumažinti jutiklio jautrumą.

Priežiūra yra minimali. Pagrindinis dalykas – palaikyti jutiklius švarius. Žiemą ypač svarbu reguliariai valyti sniegą ir ledą. Jei pastebite, kad sistema pradeda veikti netinkamai – rodo klaidingus duomenis, nuolat pypia be priežasties arba visai neveikia – pirmiausia nuvalykite jutiklius. Jei tai nepadeda, gali būti, kad vienas iš jutiklių sugedo ir reikia jo keisti.

Ateities technologijos jau čia

Nors ultragarso jutikliai vis dar plačiai naudojami ir bus naudojami dar ilgai, automobilių pramonė juda į priekį. Naujausieji automobiliai pradeda naudoti radarų ir lidarų sistemas, kurios yra tikslesnės ir veikia didesniu atstumu. Tesla, pavyzdžiui, visiškai atsisakė ultragarso jutiklių savo naujuosiuose modeliuose, pasikliaujant tik kameromis ir dirbtinio intelekto apdorojimu.

Tačiau ultragarso jutikliai turi savo privalumų. Jie santykinai pigūs, patikimi ir gerai veikia artimose distancijose. Radarai ir lidarai yra brangesni ir dažnai pertekliniai paprastam parkavimui. Todėl tikėtina, kad ultragarso technologija išliks populiari vidutinės klasės automobiliuose dar daugelį metų.

Įdomu stebėti, kaip šios technologijos evoliucionuoja. Kai kurie gamintojai eksperimentuoja su aukštesnio dažnio ultragarsu, kuris leidžia tiksliau aptikti mažus objektus. Kiti kuria „išmaniuosius” jutiklius, kurie gali keisti savo parametrus priklausomai nuo situacijos – pavyzdžiui, padidinti jautrumą lėtai važiuojant ir sumažinti greitai važiuojant, kad išvengtų klaidingų signalų.

Kodėl vis tiek reikia žiūrėti į veidrodėlius

Nors parkavimo jutikliai yra puiki pagalbinė priemonė, svarbu suprasti, kad jie nėra stebuklingas sprendimas. Jie turi savo apribojimus ir negali pakeisti vairuotojo budraus žvilgsnio. Yra daug situacijų, kai jutikliai gali neaptikti kliūties – maži vaikai, gyvūnai, ploni objektai, nuožulnūs paviršiai.

Geriausias būdas naudotis šia technologija – laikyti ją kaip papildomą informacijos šaltinį, o ne kaip vienintelį. Visada žiūrėkite į veidrodėlius, apsisukite ir tiesiogiai pažiūrėkite pro langus. Naudokite jutiklius kaip papildomą saugos priemonę, kuri įspės, jei ko nors nepastebėjote. Ypač tai svarbu parkuojantis vietose su vaikais ar gyvūnais – jutikliai gali jų neaptikti, jei jie yra per žemai arba juda netikėtai.

Taip pat verta įsidėmėti, kad skirtingų gamintojų sistemos veikia skirtingai. Vieni pypia garsiau, kiti tyliau. Vieni pradeda perspėti iš toliau, kiti – tik visai priartėjus. Kai perkate naują automobilį arba nuomojatės, skirkite laiko susipažinti su parkavimo sistemos ypatybėmis. Išbandykite ją saugioje vietoje, kad suprastumėte, kaip ji reaguoja į skirtingas kliūtis.

Ultragarso parkavimo jutikliai yra puikus pavyzdys, kaip paprasta fizikos idėja – garso bangų atspindys – gali būti panaudota praktiškai ir padaryti mūsų gyvenimą šiek tiek lengvesnį. Nors technologija tobulėja ir atsiranda naujų sprendimų, šie maži apskriti daiktai mūsų bamperyje dar ilgai padės išvengti nemalonių susidūrimų ir brangiai kainuojančių remontų. Svarbiausia – suprasti, kaip jie veikia, žinoti jų apribojimus ir naudotis jais protingai, o ne aklai pasitikėti technologija.