TPE - Radar de recul

Leonard Cyril
Bourdette Romain
Travaux Personnels Encadrés
Etablissement Saint Joseph Laxou
2008-2009
Professeurs encadrants:
M. GERARD
M. MUNIER
M. CECCHI
Travaux Personnels Encadrés
Le Radar de recul En quoi l'émission - réception d'ondes sonores permet un calcul de distance
? Principe de fonctionnement du système :
I- Introduction II- Principe de fonctionnement
III- Principe de mesure
VI- Activation du système
Partie physique, émission- réception d'ultrasons, calcul de distance : I- Les ondes utilisées : Les Ultrasons II- Calcul de distance Expérience :
I- Schéma de l'expérience II- Méthode
III- Tableau de mesures
IV- Interprétation des résultats Conclusion
Principe de fonctionnement du système :
I- Introduction
Le radar de recul fonctionne avec le même principe qu'un radar mais
cependant n'utilise pas le même type d'onde. Un radar basique utilise des
ondes radio, tandis que le radar de recul utilise des ondes sonores. C'est
donc par banalisation du mot qu'on a appelé ce système « Radar de recul » - A quoi sert-il ?
Le radar de recul est utilisé dans les automobiles ou camions pour acquérir
une meilleure « visibilité » à l'arrière du véhicule. - De quoi est-il composé ?
Le système est composé de 4 capteurs (ou plus selon la largeur du
véhicule), une centrale électronique incorporée et un avertisseur sonore
et/ou visuel.
II- Principe de fonctionnement - Les capteurs utilisent le même principe que pour les portes à ouvertures
automatiques, une propagation des ondes ultrasons dans l'air qui sont
réfléchies quand elles rencontrent un obstacle. - Les 4 capteurs fixés dans le pare-chocs transmettent une série
d'impulsions ultrasoniques. - Les ondes réfléchies par les obstacles sont reprises par les mêmes
capteurs utilisés dans ce cas en récepteur. - La centrale électronique incorporée, élabore ces signaux, mesure le temps
de réaction, vitesse de propagation du son dans l'air et calcule la
distance de l'obstacle par rapport au véhicule.
III- Principe de mesure - Il est basé sur la mesure du temps écoulé entre l'émission et le retour
de l'écho. - Le système de contrôle remet le "chronomètre" à zéro puis commence
l'émission ultrasonique. - L'onde ultrasonore se propage à la vitesse du son dans l'air environnant,
soit 340 m/sec. - Dès qu'un obstacle est rencontré, l'écho revient vers le transducteur qui
stop le chronomètre dès réception du signal. [pic]
VI- Activation du système Le système d'aide au stationnement est automatiquement activé dès que l'on
passe la marche arrière, un double "bip" signale son activation. La présence d'un obstacle est indiquée par un signal acoustique qui devient
de plus en plus continu en fonction du rapprochement dudit obstacle. [pic] Le signal sonore devient continu lorsque la distance entre l'obstacle et le
véhicule est inférieur à 30cm.
Partie physique, émission- réception d'ultrasons, calcul de distance :
I- Les ondes utilisées : Les Ultrasons Malgré leur nom, les radars de recul sont des capteurs à ultrasons qui
détectent la présence et mesurent la distance de la voiture à l'objet grâce
à l'émission de courtes pulsations d'ultrasons. Ce type de capteur a été choisi dans l'industrie automobile car : - Il est peu coûteux - Ce type d'ondes permet de détecter tout type de matériau avec
n'importe quelle texture de surface, sauf les objets absorbant les ondes
sonores (tel que la ouate, le feutre,... ce qui est peu fréquent à
l'extérieur)
- Le signal n'est pas influencé par la poussière et les environnements
brumeux. On crée des ultrasons grâce à l'effet piézo-électrique. Certains matériaux
dont le quartz ont la propriété de vibrer quand on leur applique une
tension (cet effet est réversible, donc permet la réception). Lorsque l'on
alimente le détecteur, l'élément piézo-électrique se met à vibrer. Dans le
cas du détecteur de recul cela a pour conséquence l'apparition d'une
fréquence de l'ordre de 40 kHz.
De même lorsque le quartz du récepteur vibre à cause des ultrasons émis, il
apparaît une tension à ses bornes.
Il arrive qu'émetteur et récepteur soit réunis avec un unique quartz.
II- Calcul de distance De courtes pulsations ou séries de pulsations sont émises à intervalles
réguliers via le convertisseur de sons piézoélectrique. Les signaux sont
réfléchis par l'objet cible et réceptionnés par le capteur. Le temps de
réponse du signal est mesuré. Sur la base de ce temps qui dépend du chemin
du signal, la distance de l'objet est calculée à l'aide de la vitesse du
son (340 m.s-1 au niveau de la mer). On a la relation : D = (C x T) / 2 Avec D qui correspond a la distance de l'objet par rapport à la
voiture.
C : la vitesse du son dans l'air 340m.s-1
T : le temps mis par l'impulsion pour aller de l'émetteur au
récepteur.
La distance est divisée par 2 car l'impulsion fait un aller-retour. Expérience
I- Schéma de l'expérience [pic]
E : Emetteur
R : Récepteur
G : Générateur de fonctions
Dans cette expérience on cherche à déterminer la distance entre l'obstacle
et le capteur à partir du temps mis par l'impulsion pour aller de
l'émetteur au récepteur.
Il s'agit de démontrer la relation D=(C x t)/2. II- Méthode - On alimente l'émetteur avec une tension en signal carré de 100hz pour
simuler les impulsions d'un capteur du « Radar de recul » - On observe sur l'oscilloscope la tension aux bornes de l'émetteur et aux
bornes du récepteur (placé à côté de l'émetteur).
-On mesure sur l'oscilloscope la distance entre le signal de l'émetteur et
celui du récepteur afin de calculer le temps mis par les ultrasons pour
faire l'aller-retour.
(Il faut compter le nombre de divisions de l'écran entre l'émission et la
réception du signal. On convertit en ms en sachant qu'1 division = 1 ms.) - On répète ces actions avec différentes distances entre l'obstacle et
l'émetteur-récepteur.
III- Tableau de mesures Nous avons réalisé plusieurs mesures à différentes distances de la même
façon.
La dernière colonne correspond aux distances calculées à partir du temps
mesuré sur l'oscilloscope grâce à la formule D= (CxT)/2.
IV- Interprétation des résultats - Plus l'obstacle est loin, plus l'amplitude du signal du récepteur est
faible. C'est pourquoi nous avons arrêté nos mesures à 50cm compte
tenu que le signal sur l'oscilloscope n'était plus assez précis pour
la mesure. C'est aussi pour cela qu'un détecteur de recul d'un
véhicule se déclenche au bout d'un mètre environ.
- On se rend compte, qu'à chaque fois que l'on applique la formule
D=(CxT)/2 avec le temps obtenu on retrouve la distance entre le
capteur et l'obstacle, aux erreurs de mesures près. Ces erreurs sont
dues à la méthode de mesure sur l'oscilloscope (nous avons compté les
divisions de l'écran et nous avons convertit selon l'échelle choisie)
et celle de la distance entre l'obstacle et le capteur (mesurée à
l'aide d'un réglet).
- En outre, la valeur choisie pour la vitesse du son est celle calculée
dans des conditions environnementales (température, pression,
humidité) qui ne sont pas celles du laboratoire de physique.
V- Conclusion Ce travail qui a mis en application directe une formule physique simple
permet de mettre en évidence le calcul de la distance effectué par un
« radar » de recul.
En effet cette formule permet de quantifier une distance à partir du temps
de propagation d'ondes sonores, laquelle peut être suivie à partir d'un
système émetteur - récepteur.