Z3, Rundumsicht, Ultraschall, Kamera

Diagnostiker Z3, Register 2

Diagnostiker Z3, Register 2


Kartei Details

Karten 31
Sprache Deutsch
Kategorie Mechatronik
Stufe Andere
Erstellt / Aktualisiert 19.07.2025 / 19.07.2025
Weblink
https://card2brain.ch/box/20250719_z3_rundumsicht_ultraschall_kamera
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Was ist Sinn und Zweck der Fahrzeugrundumsicht?

  • Sicherheit
  • Fahrassistenz-Möglichkeiten
  • Das „sehende“ Auto nimmt mithilfe von Sensoren das Fahrzeugumfeld wahr, interpretiert es, erkennt frühzeitig gefährliche Situationen, unterstützt den Fahrer und greift zukünftig immer heftiger selbsttätig in Fahrmanöver ein.

Welche Bereiche gibt es rund ums Fahrzeug? 

  • Ultranahbereich
    • Ultraschallbereich
  • Nahbereich
    • Short-Range-Radar
  • Mittelbereich
    • Middle-Range-Radar
  • Nachtsichtbereich
    • Infrarottechnik
  • Fernbereich
    • Long-Range-Radar
  • Heckbereich
    • Ultraschallsensor
    • Videokameras
    • Short-Range-Radar

Wie funktionieren Ultraschallsensoren und in welchem Bereich? 

  • Ein Sensor sendet Ultraschallimuplse von 43.5kHz
  • Die nebenliegenden Sensoren detektieren die Laufzeit bis die Impulse wieder zurückkommen. 
  • Schallgeschwindigkeit (ca. 340m/s)
  • Erfassung eines Objekts erfolgt im Triangulationsverfahren

Wie funktionieren Ultraschallsensoren? 

  • Ein Piezokristall welcher mit Wechselspannung betriebenwird versetzt eine dünne Membrane in Schwingung, welche so die Ultraschallwellen aussendet. (direkter Piezoelektrischereffekt)
  • Die nebenliegenden Sensoren "schweigen" in dieser Sendezeit und erfassen über die Membrane und den Piezo die Schwingungen und wandeln diese in Spannung um. (inverser Piezoelektrische Effekt)

Wie gross ist die Reichweite von Ultraschallsensoren? 

25cm - max. 250 cm 

Wozu sind die seitlich gerichteten Ultraschallsensoren?

Zur Parkplatz-Vermessung für den Parkassistenten

Wie entsteht ein Piezo-Kristall? 

  • Wird durch Spannung in einer Kiste von unten nach oben gezüchtet.
  • Kistler Winterthur weltweit führend / nur noch eine andere Firma im Asiatischen Raum.
  • Muss speziell geschnitten werden, dass er bei Zusammenpressen auch eine Spannung abgeben kann.

Benne die Bauteile und Anschlüsse eines Ultraschallsensors?

Was ist die Eigenheit eines Piezokristalls betreffend Verformung? 

Legt man Spannung an, verformt sich dieser und bleibt in dieser Form, bis eine Gegenspannung angelegt wird. 

Was ist die elektrische Eigenschaft von Piezo-Kristallen? 

Analog eines Kondensators, kann Spannung aufnehmen, halten und abgeben. 

Wie werden die Sensoren angesprochen? 

  • Bidirektionales Senden über die Signal-Leitung mit dem Steuergerät
  • Es gibt auch Sensoren mit CAN-Bus Anbindung

Was für unterschiedliche Sensoren gibt es? 

  • Analoge Schnittstelle:
    • Liefern das rohe analoge Echosignal an STG. 
    • Einfache Elektronik im Sensor
  • Digitale Schnittstelle: 
    • Direkt im Sensor ein Abstand errechnet und als Datum ans Steuergerät geschickt. 

Wie stehts um die Antennen- und Strahlgestaltung von Ultraschallsensoren? 

  • Die ganze Fahrzeugbreite abdecken mit möglichst wenig Sensoren
  • 120° - 140° horizontal 
  • 60° - 70° vertikal

Wie funktioniert die Ansteuerreihenfolge der Sensoren?

  • Direktecho: Eigene Wellen werden wieder empfangen
  • Kreuzecho: Sensor 2 erkennt die Wellen von Sensor 1 = 1 Triangulation
  • Wenn einer sendet, sind immer links und rechts still.
  • Spezielle Ansteuerreihenfolge jedoch unbekannt je nach Hersteller

Was kann zu Fehlern bei der Distanzmessung führen und wie werden diesen minimiert? 

  • Physikalische Eigenschaften der Schallgeschwindigkeit
    • Lufttemperatur
    • Dichte
  • Geometrische Messungenauigkeiten durch Begrenzung des Fahrzeugs
    • Position
    • Ausdehnung 
    • Geometrie
    • Orientierung der Hindernisse
  • Verminderung Messfehler durch Trilaterationsprinzips (Entfernungsmessung)
    • Direktecho 
    • Kreuzecho

Erkläre mir das vorliegende KO-Bild? 

Was ist ein Bildsensor? 

  • Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern aus Licht in el. Signale umwandelt
  • Bestehen aus vielen kleinsten lichtempfindlichen Fotozellen 
  • als Matrix angeordnet

Was ist ein CCD-Sensor? 

  • Charge-Coupled Device“ (CCD; übersetzt „ladungsgekoppeltes Bauelement“) 
  •  Pixel in Reihe geschaltet
  • Jedes gibt seine Ladung an Nachbarn ab, über Transistor umgewandelt
  • garantiert grosse Füllhöhe, sehr lichtempfindlich

 

Was ist ein Kettenspeicher oder Eimerkettenschaltung in Bezug auf CCD? 

 

  • Die Ladung jeder einzelnen Kleinstkapazität wird nacheinander zum Zeilenende transportiert 
  • Steht dort als Ladungsbild für Weiterverarbeitung zur Verfügung
  • Weiterleitung der Ladungen erfolgen über Feldeffekttransistoren 
  • Ladungen werden Reihenweise von Pixel zu Pixel verschoben und am Ende seriell dem Ausleseverstärker zugeführt

CCD einfach erklärt? 

 

  1. Fotoelemente (Pixel) als Matrix angeordnet. 
  2. Reihe an Pixel geben anhand einer Farbe ein bestimmte Ladung ab. 
  3. Die Ladungen werden Reihenweise von Reihe zu Reihe weitertransportiert und mittels MOS-FET seriell weitergeleitet. 
  4. STG erkennt anhand der ankommenden Ladungs-Reihen die Farbzusammensetzung und erstellt daraus wieder ein Bild. 
  5. Da dies im 1.4 Millisekunden-Takt passiert, ergeben sich aus den Pixel - Bilder und aus den Bildern Filme. 

Wie hochauflösend ist eine Spiegelkamera von BMW? und was heisst das? 

 

  • 1.2 Megapixel
  • Fotosensor = 5 x 5 mm (Linse irrelevant)
    • 1095 Pixel senkrecht
    • 1095 Pixel waagerecht

Was ist ein CMOS-Sensor? 

 

  • Bei diesem Sensor-Typ werden die Spannungen direkt im Pixel umgewandelt
  • Lichtempfindlichkeit pro Pixel höher
  • Nachteil: Bei gleicher Farbe kann es vorkommen, dass nicht jeder Pixel dieselbe Spannung abgibt
    • Das ergibt ein Bildrauschen
  • Vorteil: Schnelleres Auslesen, höhere Bildraten

Wie funktioniert ein Bayer-Sensor? 

  • Für Farbaufnahmen sind beim Bayer-Filter für diesen Zweck vor jedem einzelnen Pixel ein integrierter Farbfilter für eine der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau eingebaut.
  • Er adaptiert die Augenempfindlichkeitskurve, die im Grün-Bereich eine wesentlich höhere Empfindlichkeit aufweist als bei anderen Farben.
  • RGB-Modell (Rot, Grün, Blau)

Was ist überhaupt ein Pixel? 

  •  der kleinste Bestandteil eines Computerbildes oder eines Bildschirms 
  • Anzahl der Bildpunkte und deren Abstand voneinander, bestimmen die Auflösung des Bildes (sog. Dotpitch)
  •  

Was ist ein Bildrauschen? 

  • Störende Bildpartikel in Digitalfotos
  • Qualitätsminderung des Bildes 
  •  entsteht durch das Eigenrauschen von elektronischen Komponenten und Schaltungen

Vor- und Nachteile hoher Auflösung? 

Was ist Binning? 

  • kommt von to bin
  • mehrere Pixel zu einem größeren Pixel zusammengefasst
  • Lichtempfindlichkeit gesteigert
  • die Bildauflösung aber vor allem das Bildrauschen verringert.

Welche Protokoll werden zur Bildübertragung im Fahrzeug genutzt? 

  • FBAS = Farb-Bild-Austast-Synchron-Signal
  • LVDS-Protokoll = Low Voltage Differential Signalling
  • CAN C Bus = Controller Area Network
  • Ethernet / LAN = Local Area Network / LAN 

Wafür sind Dual-Fokus-Kameras? 

  • Zwei Linsen
  • Triangulation
  • Bessere Einschätzung / Messung der Distanz

Wozu ist eine gewölbte Linse einer Kamera?

  • Fisch-Augen-Prinzip
  • Um den Sichtwinkel zu vergrössern

Wie erkenne ich an einem KO-Signal, ob es LIN-Bus ist oder eine Sende-Empfangssignal? 

  • Leitung Steuergerät / Sensor trennen, Ausgang Steuergerät (Master) KO anhängen,
  • Ändert sich die Botschaft nicht, ist es ein LIN-Bus
  • Kommt kein Signal mehr vorhanden, ist es eine Bidirektionale Leitung