Analogtipp 77-GHz-Radarsensoren im Verkehr und in der Industrie

In der Vergangenheit wurden 77-GHz-Radarsensoren vorwiegend in Fahrassistenzsystemen oder zur Füllstandsmessung eingesetzt. Mittlerweile wächst die Zahl weiterer Anwendungen, in denen sie zur Verbesserung der Sicherheit sowie zu mehr Komfort und Effizienz beitragen können. Ein Überblick.

Präzise und zuverlässige Füllstandsmessungen sind in den unterschiedlichsten Bereichen von großer Bedeutung. Das Spektrum reicht hier von der Öl- und Gasindustrie über die Wasserversorgung und Abwasserbehandlung bis zum Bergbau.

Im 77-GHz-Band arbeitende mmWellen-Radarsensoren haben den Vorteil, dass sie es auch unter dem Einfluss komplexer Reflexionen und Interferenzen auf ein hohes Maß an Genauigkeit und Auflösung bringen. Der Hauptvorteil radarbasierter Füllstandssensoren insbesondere im Zusammenhang mit aggressiven oder klebrigen Substanzen besteht in der kontaktlosen Messung.

Dank der großen Bandbreite der Sensoren von 76 bis 81 GHz können selbst geringfügige Füllstandsänderungen erkannt und präzise Messungen durchgeführt werden – sogar unter dem Einfluss von Turbulenzen, Schaum, Dämpfen, Staub, Rauch oder Feuchtigkeit sowie bei wechselnden Temperaturen.

Nicht zuletzt ermöglicht es die große Bandbreite, Radar-Chips mit einer größeren Differenz zwischen Start- und Endfrequenz zu verwenden, was die Entfernungsauflösung verbessert. So ist mit Radarsensoren wie dem IWRL1432 eine exakte Füllstandsmessung auch in gefährlichen oder schwer zugänglichen Bereichen möglich.

Dank seines Schlaf-Modusses benötigt der Sensor pro Messung nur eine Energiemenge von weniger als 4 mJ, sodass er mehrere Jahre mit einer Batterie auskommen kann. Mit seiner Ausgangsleistung von 11 dBm pro Sender lassen sich Messungen über Distanzen von 3 cm bis mehr als 80 m vornehmen. Ein Hardwarebeschleuniger und ein Mikrocontroller sind integriert, sodass kein externer Mikrocontroller benötigt wird. Bild 1 zeigt Behälter, die mit Radarsensoren zur Füllstandsmessung ausgestattet sind.

Radarsensoren für E-Bikes

Ein weiteres Anwendungsgebiet für Radarsensoren sind E-Bikes und andere Fahrräder (Bild 2), die in den letzten Jahren enorm an Popularität gewonnen haben. Gemäß dem Sicherheitsbedürfnis der Radfahrer, die nicht zuletzt wegen ihrer teils schlechten Sichtbarkeit und des Fehlens jeglicher Knautschzonen zweifellos zu den besonders gefährdeten Verkehrsteilnehmern gehören, können Radarsensoren wie der IWRL1432 in Annäherungs- oder Kollisionswarnsystemen eingesetzt werden, die drohende Zusammenstöße optisch oder akustisch melden.

Öffentliche Parkplätze sind in der Regel mit Schranken versehen, die auf herannahende Fahrzeuge reagieren müssen. Im Gegensatz zu Ultraschall- oder Infrarotsensoren, die empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen sind, zeichnen sich Radarsensoren durch einen größeren Erfassungsbereich (>10 m) und einen großen Blickwinkel (150°) aus und werden weder durch Niederschlag noch durch extreme Temperaturen beeinträchtigt. Außerdem ermöglichen sie eine Unterscheidung zwischen Fußgängern und Autos, sodass Menschen kein ungewolltes Öffnen bewirken können.

Radarsensoren in Landmaschinen

Auch in Land- und Baumaschinen und anderen Fahrzeugen, die abseits befestigter Straßen eingesetzt werden, können Radarsensoren wertvolle Informationen liefern und bei unterschiedlichen Aufgaben helfen. Sie können beispielsweise Bäume, sonstige Hindernisse und andere Maschinen im Umfeld detektieren und bei der Vermeidung von Kollisionen helfen. Vor allem aber sind sie in der Lage, die wahre Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund zu ermitteln, wenn bei starkem Schlupf auf losem Untergrund die Raddrehzahlen keine verlässlichen Informationen mehr liefern.

Fazit: Insgesamt ist es also mit dem 77-GHz-Radarsensor IWRL1432 möglich, anspruchsvolle Herausforderungen unter anderem bei der Füllstandsmessung, in E-Bikes, bei Parkplatzschranken und bei Geländefahrzeugen zu bewältigen. (kr)

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* Trevor Dowd ist Product Marketing Engineer bei Texas Instruments in Dallas / USA.

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