сенсор 1 Д = 1, при условии сигнал сенсора > уровень сенс. 1 + гистерезис 1

+12 Выход №2 Выход №1 Вход №1 Масса

Сенсор №1 Сенсор №2

Инструкция по модулю Sensor-E2

Рис.1 Схематичное изображение.

Данный модуль предназначен для определения приближения или касания руки к дверной ручки автомобиля. Так же может использоваться как секретная кнопка сигнализации и тд.

Сенсоры выполнены из коаксиального кабеля, где внутренний проводник является чувствительным, а экран предназначен для защиты от влияния заземленных проводников. При этом не допускается подавать на данные проводники (внутренний провод, экран) напряжение или подключать их на массу. Все элементы сенсоров имеют защиту от статического электричества (на воздухе 15кВ), но нужно дополнительно изолировать конец центрального провода и конец экрана термоусадочной трубкой для защиты от влаги. Внутренний проводник нужно располагать, как можно дальше от металлических элементов. Внешний экран и сам модуль рекомендуется закреплять не ближе чем 3мм к металлическим деталям. Элементы сенсора нужно отрезать на необходимую длину, так чтобы чувствительный провод был длиннее 7см. После монтажа сенсоров необходимо настроить их чувствительность в программе.
Для работы программы нужно установить:
https://yadi.sk/d/JhERlScX6C0sGA
Программа:

https://yadi.sk/d/e5npHTlQ3Hy4Bp

Питание на модуль нужно подавать при появлении метки, закрытых дверях и выключенном зажигании и АСС. Не допускается управлять питанием сенсора по минусу.

Модуль имеет 2 программируемых выхода:
Выход №1 предназначен для подачи минусового сигнала при срабатывании выбранного сенсора.
Выход №2 может использоваться как для функции выхода сигнала сенсора, так и для диагностики и настройки модуля.

При настройке масса сенсора и программатора должны быть объединены с массой машины (желательно взять массу с двери).

Перезапуск сенсора с новыми настройками

Рис.2 Программа настройки модуля сенсора.

Данная программа позволяет отображать уровень сигнала на сенсорах, а так же настраивать выхода и уровне срабатывания сенсоров.

Порядок подключения к модулю FT232:
1. Подключите адаптер к компьютеру.
2. Выберете тип используемого адаптера: FT232
3. Если подключено более одного адаптера, тогда выберите его номер.
4. Нажмите кнопку «Подключить устройство», убедитесь, что появилось описание адаптера и его состояние «Норма».
3. Подключите к модулю черный и зеленый провод.
4. Подайте питание на красный провод (>=5 В).

Порядок подключения к другим типам адаптеров:

1. Подключите адаптер к компьютеру.
2. Выберете тип используемого адаптера: COM
3. Выберите его номер COM-port. В выпадающем списке «Номер COM-port» выбрать «Refresh», затем в этом же списке выбрать нужный номер.
4. Нажмите кнопку «Подключить устройство», убедитесь, что появилось описание адаптера и его состояние «Норма».
3. Подключите к модулю черный и зеленый провод.
4. Подайте питание на красный провод (>=5 В).

5. Перед отключением адаптера необходимо нажать кнопку остановки (красный квадрат).

Для изменения настроек сенсоров:
1. Измените уровень одного или двух сенсоров.
2. Нажмите enter или кликните мышкой по свободному полю программы.
3. Как сценарий остановится (Индикация «Сценарий остановлен», графики не обновляются), нажмите кнопку перезапуска сенсора.

Для настройки сенсора необходимо определить уровень сигнала при событиях:
1. Открытия двери в толстых перчатках.
Если максимальное значение меньше 1100, следует проверить монтаж чувствительных проводов.
Основные причины уменьшения чувствительности:

· Металл расположен ближе чем 1 см к чувствительному проводу.

· Не достаточная длина чувствительного провода. Минимальная длина 4-5 см. Если полость меньше- сверните провод кольцом. Чем больше внешний диаметр тем лучше чувствительность

· Внешняя изоляция(черная) идет слишком близко к металлу. Прилегание внешней изоляции к металлу допускается в отверстиях и тд. В свободном пространстве чувствительный провод должен расположен дальше чем 5 мм от металла.

· Модуль расположен на самом металле или на фольге шумоизоляции. Для правильной работы нужно закреплять или на пластиковые элементы, или на площадке под стяжку.

· Внешний экран закорочен на массу.

Если указанные выше требования выполнены, а сигнал низкий, тогда нужно бубрать изоляцию с чувствительного провода и приклеить на клей внутренний провод тем. Затем после проверки необходимо загерметизировать.
2. Воздействия влаги на ручку двери. Для этого воспользуйтесь пульверизатором с водой.

Пример выбора уровня включения сенсора:

1. При открытии в перчатках был уровень 3500. При воздействии воды 500.

Тогда уровень включения нужно выбирать в диапазоне от 500 до 2000.

2. При открытии в перчатках был уровень 1500. При воздействии воды 600.
Тогда уровень включения нужно выбирать в диапазоне от 600 до 1000

3. При открытии в перчатках был уровень 1200. При воздействии воды 800.
Тогда уровень включения нужно выбирать в диапазоне от 650 до 900.
Здесь приоритет за уровнем срабатывания в перчатках.

После установки нового значения «уровень сенсора» , необходимо нажать кнопку <<.

3. Убедитесь, что сенсор и его элементы жестко закреплены.Для этого резко закройте дверь и посмотрите на изменение сигнала сенсоров.

4.Влияние металла двери при открытии ручки. Дерните за ручку пластиковой стяжкой и отпустите. Если происходят побочные всплески сигнала, тогда установите «отрицат. шум» в значение больше величины всплесков на 30%-50%.

Рекомендации:
1. Сигнализацию лучше настраивать, так что бы слейв от сенсоров включался только на закрытой двери и выключенном зажигании.
2. Землю для сенсора лучше взять рядом с сенсором.
3. Модуль не герметичный, располагать его необходим выше проводов питания и чувствительных проводов. Или так что бы вода по проводам не стекала на сам модуль. Разъем сенсора и отходящие провода необходимо хорошо герметизировать.(например: солидолом и изолентой)

Для второго канала можно выбрать разные режимы (выпадающий список зеленого цвета):
- Дискретный. Стандартный режим. В данном режиме, при включении, модуль ждет 0,2с команды «подключить устройство» от компьютера, если получает ее, то выход переназначается для настройки. Если команды не проходит, то данный провод используется, как минусовой выход сигнала сенсора.
-Настройка. При данной настройки провод используется только для подключения к ПК.

Профессиональный режим работы.

Данный режим предназначен для реализации определенных импульсов на выходах или более точной настройки алгоритма работы сенсоров. Для работы в этом режиме необходимо знать, как основы ёмкостных датчиков, так и заложенный алгоритм обработки сигнала.

Емкостные датчики.
Данные датчик основаны на измерении емкость между сенсорным проводом и массой устройства. Для наглядности приведем вид электрического поля и формулу емкости для плоского конденсатора.

Рисунок 1.
(1)

Где:
С - емкость конденсатора
ε - относительная диэлектрическая проницаемость материала между обкладками конденсатора (см. в справочных таблицах для материала)
ε0 = 8,85.10-12 Ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость, мировая постоянная
S - площадь одной из пластин
d - расстояние между пластинами

При постоянных размерах обкладок конденсатора из данной формулы можно сделать следующие выводы:
1. Емкость будет линейно увеличиваться при уменьшении расстояния между обкладками.
2. Емкость можно увеличить, помещая между обкладками материалы с высоким значением диэлектрической проницаемостью ε.

Таблица 1: Диэлектрическая проницаемость некоторых материалов.

Материал	Диэлектрическая проницаемость
Вода (при 0 ⁰С)
Вода (при 20 ⁰С)
Вода (при 100 ⁰С)
Лед
Воздух
Древесина	2-8
Керамика	10-20
Нефтепродукты	2-3
Пластмасса	2-4
Резина
Спирт метиловый
Спирт этиловый
Стекло	5-10
Текстолит	7,5

Как видно из таблицы диэлектрическая проницаемость воды значительно больше чем у других веществ, поэтому данные датчики так же применяются в качестве детекторов обнаружения воды в различных жидкостях. А также для измерения уровня воды в емкости.
Рассмотрим наиболее популярные типы применения сенсоров в автомобиле.

Датчик приближения.

Для создания датчика приближения необходимо сделать рамку из провода и подключить ее к чувствительному проводу. При этом максимальная дальность (при отсутствии рядом металлически предметов и помех) обнаружения руки будет равна диагонали сделанного прямоугольника.

Рисунок 2- рамка датчика приближения.

При этом стоит помнить, что в датчике реализовано автоматическое подстройка уровня сигнала1, поэтому при долгом удержании руки напротив рамки, датчик перестанет выдавать сигнал.

_____________

[1] В будущем будет возможность отключить данную функцию.

Сенсорные ручки дверей.

При расположении сенсорного провода в ручки двери общую электрическую емкость можно представить в виде формулы:

С_общ1= С₀ + С_x1(2)

Где:

С_общ1- Общая емкость сенсорного провода
С₀ – Емкость между проводом и дверью
С_x1 – Емкость между проводом и рукой.

При монтаже необходимо что бы значение С₀было как можно меньше, а С_x1 как можно больше.

Для уменьшения С₀ сенсорный провод защищен экраном, который уменьшает влияние радом расположенного метала в 5-10 раз, при этом чем меньшую длину имеет экранированный участок тем эффективнее он работает. Так же С₀ значительно увеличится если будет вода между сенсорным проводом и металлическими деталями двери, поэтому необходимо что бы экранированная часть провода заходила в ручку как минимум на 1 см.

С_x1Увеличивается при увеличении площади петли чувствительного провода. А так же при уменьшении расстояния между чувствительным проводом и рукой.

Для зоны открытия данные рекомендации легко выполняются. А вот для зоны закрытия могут возникнуть трудности, так как данная зона находится ближе к металлу двери, и в начале ручки толщина пластмассы больше.
Для уменьшения влияния металла можно наклеить фольгу соединённую с оплеткой кабеля поверх чувствительных проводов со стороны металла. Для данного экрана необходимо найти компромисс:

- большой экран увеличивает емкость между оплеткой и землей, тем самым ухудшает его работу.
-маленький экран не закрывает чувствительные провода от металла.

Ориентировочные значений экрана 3-9 мм с каждой стороны от сенсорного провода.

Расстояние между рукой и сенсорным проводом так же важно. В сложных случаях на стабильность работы могут влиять десятые доли миллиметра зазора между проводом и рукой. Для уменьшения данного расстояния можно снять изоляцию с внутреннего чувствительного провода и если позволяет толщина ручки сделать углубление для провода.

Рисунок 3 – Один и вариантов расположения чувствительных проводов.

Если ручка имеет хромированные элементы или если не получается разнести чувствительные провода на приемлемое расстояние, тогда при открытии будет так же будет увеличиваться сигнал закрытия. Данная проблема решается программным путем. (Подробности по запросу sale@bpimmo.ru)

Описание работы алгортма.

Общая блок схема алгоритма сенсора.

Начало

Инициализация переменных

Опрос входов и сенсоров

Обработка данных сенсоров

Обработка сценария

Управление выходами

Инициализация выполняется 1 раз после включения или после отправки команды перезагрузки (кнопка <<). При ее выполнении загружаются начальные данные в оперативные переменные. Начальные значения задаются пользователем. Переменная time10 обнуляется.

При опросе входов, дискретная значение на проводе заносится в указанную пользователем переменную. При напряжение больше 3,5 вольт переменной присваивается 1, иначе 0. При опросе сенсоров данные с АЦП заносятся в переменные «raw sensor 1» и «raw sensor 2».

Обработка данных сенсоров выполняется для того что бы убрать влияние паразитной емкости и изменение ее значения от различных факторов. Выполняется обработка для 3 сенсоров, в первые два заносят данные с физических сенсоров, а для обработки третьего в сценарии должно быть выполнено присвоении переменной «raw sensor».

После включения устройства в течении 0,6 с происходит быстрая подстройка базового уровня под значение raw sensor, после этого подстройка происходит плавно. При плавной подстройке за каждые 2мс выполняется формула:

базовый уровень = базовый уровень + (cигнал сенсора) / 256 ; (3)

При этом сигнал сенсора рассчитывается по формуле:

сигнал сенсора = raw sensor -базовый уровень, при условии сигнал сенсора > шум сенсора (4)

При уменьшении сигнала сенсора на величину отрицательного шума базовый уровень принимает значение raw sensor через 5 отчетов:

базовый уровень = raw sensor, при условии: базовый уровень < raw sensor + отрицат. шум (5)

Значение дискретной переменной «сенсор 1 Д» считается по формуле при достижении количества отчетов значения переменной «отчеты сенс.1»:

сенсор 1 Д = 1, при условии сигнал сенсора > уровень сенс. 1 + гистерезис 1

сенсор 1 Д = 0, при условии сигнал сенсора < уровень сенс. 1 (6)

Сценарий

При обработке сценария, последовательно выполняются функции пользователя. Максимальное количество функций 50шт.
Описание функций.

Пропуск

Данная функция не как не влияет на данные. Можно использовать для временного отключения функций в сценарии.

Функция логического ИЛИ

Если выходная переменная имеет дисктрый тип, то на выходе будет 1, если хоть на одном входе будет 1( для целых >0).

Если выходная переменная имеет целочисленный тип, операция выполняется побитно:

«Выход. перем.» = «Вход. перем.1» XOR «Вход. перем.2» XOR «Вход. перем.3» XOR «Вход. перем.4» XOR «Вход. перем.5»

Пример 1:

Выходная переменная установлена: переменная 6 Д

Входная перем. 1 установлена: Сенсор 1 Д

Входная перем.2 установлена: Сенсор 2 Д

Входная перем. 3 установлена: 0 (Константа)

Входная перем. 4 установлена: 0 (Константа)

Тогда в "переменная 6 Д" будет 1 если коснуться к любому сенсору.

Пример 2:

Выходная переменная установлена: переменная 6 I

Входная перем. 1 установлена: Перем. 1 I (имеет значение 5)

Входная перем.2 установлена: 1 (Константа)

Входная перем. 3 установлена: 0 (Константа)

Входная перем. 4 установлена: 0 (Константа)

Тогда в "переменная 6 I" будет 4

После выполнения алгоритма на выходы устройства выдается переменная заданная в настройках.

Описание системных переменных:
- Уровень сенс. Настраивается порог срабатывания сенсора с учетом гистерезиса. См формулу (6). Меньшее значение- большая чувствительность сенсора.

Пример:

Слева установлен уровень сенсора 500, справа 3000

Как видно на левом графике дискретный сигнал выдается при меньшем сигнале чем на правом.
- Гистерезис с. Настраивается гистерезис срабатывания сенсора. См формулу (6). То есть включение будет происходить при большем значении чем выключении. Данный параметр нужен для предотвращения дребезга срабатывания при медленном изменении сигнала и высоком уровне помех.

Пример:

Уровень гистерезиса равен 5

На картинке выше видно что из за низкого уровня гистерезиса появляется дребизг дискретного сигнала, что может быть не допустимо для таких схем где первое нажатие включает, а второе выключает.

Уровень гистерезиса равен 300

На картинке выше дребиз отсутствует, но при этом стоит заметить что выходной дискретный сигнал появляется не при установленном уровне 1000, а при 1300. Выключение происходит при установленном уровне 1000.

- Отчеты сенс.Данный параметр определяет количество отчетов после выполнения условия (6), необходимое для включения сенсора. Предотвращает ложное срабатывание при всплесках сигнала.

Пример:
Для двух случает настроен уровень сигнала 1000 и гистерезис 5

Отчеты сенсора равны 1

На картинке выше видно что дискретный сигнал срабатывает сразу как достигает уровня сигнала из-за этого появляется дребезг

Отчеты сенсора равны 200

На картинке выше дребезг отсутствует хотя и гистерезис установлен на маленькую величину.
Так как короткие импульсы недостаточно продолжительны по времени для превышения величины «отчеты сенс.». Но при этом стоит заметить, что включение происходит позже. Поэтому сенсор будет белее медленно реагировать.

- Уров. шума. Уровень шума сигнала. Данный параметр определяет после превышении какого значения переменной сигнал сенсора будут присваиваться значения согласно формуле (4).

- Отрицат. шум. Уровень отрицательного шума. Данный параметр участвует в формуле (5). Он определяет на сколько должен уменьшится raw sensor относительно базового уровня, что бы алгоритм обновил базовый уровень.

Отчеты отрицат. , обновлять баз.иЭнергосбереж.В данные момента эти переменные не настраиваются.

Сигнал сенс. Сигнал сенсора показывает величину влияния касания рукой чувствительного элемента.

Raw сенсорИсходные данные с АЦП. В данные переменные заносятся не обработанные данные с преобразователя емкость-код. Для третьего датчика данные могут заноситься из сценария.

Базовый уров. В данной переменной сохраняется постоянная составляющая Raw сенсор.Данная переменная убирает влияние побочных факторов на емкость сенсора (влажность воздуха и тд)

Пользовательский интерфейс

Настройка выводов сенсора

Настройка интерфейса UART

Запуск/ остановка сценария

Статусы обновленния данных

Графики для настройки

Данные используемые в сценарии и в алгоритме сенсора

Для переключения в профессиональный режим нужно перейти: «Вид» / «простой/професс.»

Запуск/ остановка сценария

1.Инициализация.
Если сценарий или начальные данных были изменены, то они будут обновлены в сенсоре.
Сброс всех данных на начальные значения и запуск сценария.

2.Запуск.
Выполнение продолжается с места остановки. Если оперативные данные были изменены, то их значения будут обновлены в сенсоре.

3.Остановка сценария.
Сценарий остановится на выполнении первой функции.

4. Переход на выполнении следующей функции. Выполняется переход на следующую функцию, будет выделена зеленой рамкой.

Настройка интерфейса UART.
Данный раздел описан в простых настройках.

Настройка выводов сенсора.

Выбирается как будет использоваться отдельные провода сенсора. А так же какие переменные будут использована для ввода или вывода сигналов.

Графики для настройки.
В профессиональном режиме добавляется возможность выбирать какие переменные выводить на график, выводятся только 16 бит и обновление происходит каждое второе выполнение. Выбор осуществляется в выпадающем списке:

Так же для графиков доступно два типа масштаба:

"значение" для большинства переменных
"дискретные" для переменных которые принимают значение 0 и 1.

Так же можно изменять максимальное значение для графиков, изменением максимального числа:

Если кликнуть правой кнопкой по числу то можно установить автоматическое изменение масштаба:

Данные графика можно сохранять в файл через контекстное меню.

Данные используемые в сценарии и в алгоритме сенсора

Переменные расположены на двух вкладках:
1.Начальные переменные: данные значения сохраняются во флеш памяти и при загрузки загружаются в оперативную память. Обработка переменных выполняется из оперативной памяти, за исключением констант- они напрямую считываются из флеш памяти и во время выполнения сценария не могут быть изменены.
2. Оперативные: текущие данные в оперативной памяти. Данная вкладка используется при отладки сценария для просмотра и изменения текущих данных.

Переменные делятся так же по типам:
1. Дискретные. Могут принимать 2 значения: 1 или 0. При присвоении других типов будет осуществляться преобразование: если входная переменная больше 0, тогда дискретной переменной присвоится значение 1 иначе 0.
Первые 2 переменные в списке всегда имеют значение 0 и 1. Следующие 3 переменные (Сенсор 1 Д и тд) изменяются алгоритмом обработки сенсоров, согласно формуле (6). Остальные переменные доступны пользователю для сценария.
2. Переменные I32. Могут принимать значения от −2 147 483 648 до 2 147 483 647.
3. Константы I32. Могут принимать значения от −2 147 483 648 до 2 147 483 647.
4. Системные. В данных переменных заносятся значение настроек алгоритма и различные обработанные данные. Большинство данных 16 разрядные.

Для всех переменных кроме системных есть возможность изменять название. Например "перем. 1 I" заменил на "Кол-во нажат".

Под графиком отображается история обмена с сенсором и другие события. Допускается 1 не успешное событие для каждого типа сообщений.

Справка по функции

Номер функции

Добавить функцию

Переместить функцию вниз

Удалить функцию

Переместить функции вверх

Отображение сценария (последовательность функций)

Редактирование выбранной функции

На вкладке сценарий, имеется возможность создавать и редактировать сценарий, который будет загружен в сенсор.

Редактирование осуществляется по 1 функции, для выбора текущей функции необходимо 2 раза кликнуть по ней в сценарии. Выбранная функция выделяется белой рамкой. При пошаговом выполнении рамка зеленая.