Недавно купил датчик парковки авто в китайском интернет-магазине. Доступно было много разных моделей, но решил выбрать самую дешевую. Как видите, комплект состоит из четырех водонепроницаемых ультразвуковых датчиков, контроллера, панели дисплея и сверла для просверливания отверстия нужного размера для установки датчиков.

Контроллер действует как концентратор для подключения четырех датчиков и панели дисплея, он соединен с дисплеем тонким трехжильным кабелем.

Разборка схемы УЗ датчика парковки

Откроем контроллер, чтобы посмотреть что там внутри. Внутри небольшая печатная плата, на которой следующие ключевые компоненты:

• Неизвестный восьмиконтактный микроконтроллер
• Линейный стабилизатор напряжения 78L05
• Двойной четырехканальный аналоговый мультиплексор HCF4052
• Сдвоенный операционный усилитель JRC 4558D

Также найдены транзисторы J3Y (S8050) и четыре настраиваемых трансформатора.

Сами ультразвуковые датчики представляют собой водонепроницаемые двухконтактные преобразователи, и идея конструкции примерно основана на схеме показанной ниже:

Переданный импульс (пакеты от микроконтроллера) обрабатывается транзистором драйвера для запуска ультразвукового датчика через трансформатор, а полученный эхо-импульс обрабатывается усилителем сигнала (на двойном операционном усилителе). Ультразвуковой трансформатор настроен на 40 кГц, согласован с емкостью ультразвукового датчика, а размах напряжения на ультразвуковом датчике близок к 100 В. Поскольку схема датчика парковки должна обрабатывать сразу 4 независимых датчика (используемых как передатчики, так и приемники), микросхема аналогового мультиплексора / демультиплексора играет здесь важную роль.

Соединительный интерфейс панели дисплея представляет собой трехжильный кабель с разъемами 12-V-DATA-GND. На задней стороне печатной платы дисплея есть еще один неизвестный 14-контактный микроконтроллер, небольшой семисегментный модуль светодиодного дисплея, который показывает приращение расстояния, несколько светодиодных полос для левой и правой стороны и громкий пьезозуммер. Другими компонентами выступают один линейный стабилизатор напряжения 78M05 и 74HC164D – высокоскоростной 8-разрядный CMOS сдвиговый регистр с последовательным входом и параллельным выходом.

Микроконтроллер генерирует заранее определенные пакеты с частотой 40 кГц. Дискретные транзисторы с согласующими трансформаторами используются для питания ультразвуковых передатчиков. Аналоговый мультиплексор / демультиплексор выбирает один из четырех ультразвуковых преобразователей. Операционный усилитель обрабатывает возвращаемое эхо перед подачей его на микроконтроллер. Связь между двумя микроконтроллерами (один в главной цепи, а другой в цепи дисплея) осуществляется через однопроводной последовательный протокол.

Идея состоит в том, чтобы сохранить главный блок нетронутым, но изменить консоль дисплея на другую, подключенную к другому микроконтроллеру с новым экраном. Для создания настраиваемой схемы нужно декодировать существующий протокол связи. В качестве первого шага надо разобрать распиновку неизвестного восьмиконтактного микроконтроллера. Вот результат осмотра:

Как показано, выходное соединение от секции приемника (4558D) направлено на вывод 4 МК через транзистор J3Y (S8050), а вывод 2 МК соединен с участком преобразователя через другой транзистор J3Y. Контакты 5, 6 и 7 микроконтроллера соединены напрямую с контактами 10, 9 и 13 мультиплексора / демультиплексора (4052). А контакт 3 микроконтроллера соединяется с проводом данных интерфейсного кабеля дисплея через резистор 470 Ом. Получена следующая кривая от логического анализатора линии данных, когда включаем датчик парковки без ультразвуковых преобразователей:

Далее следует углубленное декодирование протокола связи.

Вариант схемотехники УЗ датчиков парковки

Вот для справки многофункциональная микросхема ультразвукового гидролокатора – PW0268, идеально подходящая для схем УЗ-локации. У чипа много привлекательных особенностей:

• Рабочее напряжение: от 6 до 12 В
• Рабочая частота: широкополосный выход до 200 кГц
• Регулируемый RC-генератор: компенсирует дрейф резонансной частоты преобразователя из-за температуры
• Усилитель с высоким коэффициентом усиления: изменяется во времени на 32 шага
• Встроенный полосовой фильтр: уменьшает количество внешних компонентов
• Вывод двунаправленного ввода / вывода: упрощает функцию управления для передачи импульса и приема эхо-сигнала.
• Регулируемые системные часы: позволяют управлять количеством переданных импульсов, крутизной характеристики усилителя с регулируемым усилением и частотой повторения импульсов.

Обратите внимание, чип имеет удобный интерфейс микроконтроллера, что делает его приемлемым даже для обычных любительских целей. Вывод 1 микросхемы – это двунаправленный вывод IN / OUT, который сконфигурирован как вывод с открытым коллектором с внутренним подтягивающим резистором. Как только внешний транзистор подтягивает вывод IN / OUT к низкому уровню, RC-генератор срабатывает и генерирует сигнал тональной посылки на выводе 11 для управления выходным силовым каскадом. Вывод IN / OUT становится «низким», если обнаружен эффективный эхо-сигнал, а аналоговый эхо-сигнал, обработанный внутренне, доступен как цифровой сигнал через тот же вывод IN / OUT, то есть низкий импульс появляется на выводе IN / OUT шириной, пропорциональной силе эхо-сигнала.

Ладно, отложим теорию и перейдём к установке парковочного датчика на авто. Но это уже чисто практика, которой возможно будет посвящен отдельный материал. В любом случае мы многое узнали в плане схемотехники и получили немало полезной информации об устройстве таких приборов.

Саенко М.