ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOTIVE OPTICAL SENSOR

Изобретение относится к электронно-оптическим устройствам и может быть использовано для установки на транспортном средстве в качестве дополнительного устройства для обнаружения объектов в зоне, недоступной для визуального контроля водителем.
Известна вспомогательная система для водителя автомобиля, относящаяся к устройствам измерения возможного свободного места для парковки автомобиля, содержащая, по меньшей мере, один датчик для измерения расстояния автомобиля от объекта и управляющий блок для управления функциональными группами автомобиля в зависимости от результата измерения датчиком. При этом управляющее устройство выполнено с возможностью переключения в зависимости от скорости автомобиля между рабочим режимом помощи при парковке и рабочим режимом предотвращения столкновения, а переключение между рабочим режимом регулирования скорости и рабочим режимом предотвращения столкновения зависит от измеряемого датчиком перемещения объекта относительно автомобиля (Патент WO 02/084329 А2, МПК: G01S 15/93).
Известен оптический дистанционный взрыватель, состоящий из источника оптического излучения, работающего в пульсирующем режиме, коллимирующей и фокусирующей линз и фотоприемника (патент ФРГ PS №2949521, МПК: F42C 13/02, опубл. 21.10.82).
Фотоприемник установлен таким образом, что ось диаграммы направленности источника оптического излучения пересекает ось диаграммы чувствительности фотоприемника на определенном расстоянии от боеприпаса, в результате чего дистанционный взрыватель срабатывает только при наличии цели на заданном расстоянии, т.е. происходит определение расстояния от боеприпаса до цели. Излучение от источника проходит через коллимирующую линзу, отражается от поверхности цели и, если она находится на заданном расстоянии от боеприпаса, через фокусирующую линзу попадает на фотоприемник, который преобразует оптический сигнал в электрический и производит его дальнейшую обработку.
Недостатком этого устройства является то, что обнаружение объекта возможно только на дистанции установленной величины, поскольку пересечение осей диаграммы направленности источника оптического излучения и диаграммы чувствительности фотоприемника на определенном расстоянии от боеприпаса обеспечивается только технологически. Кроме этого, данное устройство имеет значительные габаритные размеры и недостаточную защищенность от оптических помех.
Известно устройство для автомобиля, содержащее, по меньшей мере, один датчик расстояния для измерения в основном бокового расстояния между автомобилем и объектами и управляющее устройство для управления датчиком расстояния (Патент РФ №238075, МПК: G01S 15/93 - прототип).
Указанное устройство работает следующим образом.
Датчик расстояния во время активирования передает измерительные сигналы и в течение времени приема при измерении принимает отраженный, по меньшей мере, от одного объекта измерительный сигнал, при этом в зависимости от ситуации предусмотрено изменение посредством управляющего устройства времени приема при измерении у датчика расстояния.
Задачей изобретения является повышение надежности и точности обнаружения объекта в контролируемой зоне, создание компактного и универсального оптического датчика для автомобиля, позволяющего обнаружить объект в контролируемой зоне, с возможностью работы в мелкодисперсных средах и имеющего высокую степень защищенности от оптических помех.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный оптический датчик для автомобиля согласно изобретению содержит, как минимум, один приемоизлучающий канал, который включает электронный блок, импульсный источник оптического излучения и фотоприемник, соединенные с электронным блоком, при этом оптические оси импульсного источника оптического излучения и фотоприемника, образующих приемоизлучающий канал, расположены со смешением относительно друг друга, преимущественно параллельно или практически параллельно, причем расстояние между оптическими осями излучателя и фотоприемника выбрано из условия
u
n
u
n
l≥(d+d)/2, где d и d - наибольшие диаметры излучателя и фотоприемника соответственно.
В варианте исполнения необходимое количество излучателей в оптическом датчике для автомобиля определено из соотношения n≥β/α, где: n - количество излучателей, β - центральный угол контролируемого сектора; α - угол расхождения пучка излучения.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является возможность создания компактного оптического датчика для обнаружения объекта в контролируемой зоне, преимущественно, в форме кругового сектора, надежно функционирующего в мелкодисперсных средах, имеющего высокий уровень защищенности от оптических помех.
Технический результат достигается тем, что в оптическом датчике для автомобиля, включающем электронный блок, источник оптического излучения и фотоприемник, в качестве источника оптического излучения применен импульсный лазерный диод, а в электронном блоке для обработки отраженного сигнала применен алгоритм, реализующий время-импульсный метод анализа дистанции до объекта. Излученные световые импульсы отражаются от поверхности объекта, находящегося в контролируемой зоне, и регистрируются фотоприемником с последующим анализом электронным блоком. Регистрацию отраженного сигнала осуществляют во временном интервале, определяющем расстояние до границы контролируемой зоны, с момента излучения светового импульса.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена схема оптического датчика для автомобиля, на которой обозначены:
α - угол расхождения светового пучка;
β - центральный угол контролируемого сектора/зоны;
R - радиус/граница контролируемого сектора.
Оптический датчик для автомобиля включает, как минимум, один приемоизлучающий канал, состоящий из источника оптического излучения 1 и фотоприемника 2, соединенных с электронным блоком 3.
Оптический датчик для автомобиля работает следующим образом.
Световые импульсы от источника излучения 1 выводятся в направлении контролируемой зоны. При вторжении объекта в контролируемую зону, излучение отражается от его поверхности и регистрируется фотоприемником 2. Далее электронный блок 3 анализирует зарегистрированный сигнал на соответствие величины t - временного интервала, отсчитываемого с момента излучения импульса до момента регистрации сигнала, заданной временной установке Т. Величина временной установки Т задается в электронном блоке 3 и равна времени прохождения световым импульсом удвоенного расстояния от оптического датчика до установленной границы контролируемой зоны, т.е. Т=2R/c, где с - скорость света, R - радиус/граница контролируемого сектора/зоны.
При выполнении условия t≤T электронный блок определяет принятый сигнал как «рабочий» и выдает сигнал наличия объекта в контролируемой зоне.
Использование предложенного технического решения позволит создать оптический датчик для автомобиля, позволяющий обнаруживать объект в зоне, недоступной для визуального контроля водителем, что повысит информированность водителя транспортного средства об окружающей обстановке. Оптический датчик для автомобиля с реализованным предложенным техническим решением прост в установке и настройке контролируемой зоны.