حماية مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة من التداخل الكهرومغناطيسي باستخدام رغوة موصلة كهربائياً

حماية مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة من التداخل الكهرومغناطيسي: تطبيقات الرغوة الموصلة كهربائياً في الكاميرات والرادار والليدار

تُعدّ مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) جوهر القيادة الذكية، ومن بين أكثر المكونات تطلبًا في تصميم التوافق الكهرومغناطيسي للسيارات. فمن كاميرات المركبات ورادار الموجات المليمترية بتردد 77 جيجاهرتز إلى تقنية الليدار، لكل مستشعر متطلبات مختلفة من مواد الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.

توفر الرغوة الموصلة للكهرباء حلاً مرنًا للتأريض، وسد الفجوات، والحماية الكهرومغناطيسية في هذه التجميعات الحسية المدمجة. استنادًا إلى خبرة كونليدا في مشاريع حسيات السيارات، تشرح هذه المقالة استخدامات الرغوة الموصلة في حسيات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)، وكيف يمكن للمهندسين اختيار البنية والمادة المناسبة.

يتسارع تبني أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بشكل ملحوظ. فقد تطورت هذه الأنظمة من كاميرات الرؤية الخلفية الأساسية إلى أنظمة التحكم التكيفي في السرعة من المستوى الثاني وأنظمة الحفاظ على المسار، مع دخول تقنيات القيادة الآلية من المستوى الثالث (L3) حيز التطبيقات الإنتاجية. ومع ازدياد الأتمتة، يرتفع عدد المستشعرات وحساسية الإشارات ومتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي تبعًا لذلك.

قد تتضمن مركبة نموذجية من المستوى الثاني المتقدم (L2+) ما بين 8 إلى 12 كاميرا، وما بين 3 إلى 5 مستشعرات رادار تعمل بموجات المليمتر، وما بين وحدة إلى وحدتين من أجهزة الليدار، وحوالي 12 مستشعرًا فوق صوتي . تُوزَّع هذه الأجهزة في أنحاء المركبة وتعمل في بيئات كهرومغناطيسية وحرارية وميكانيكية صعبة. وفي الوقت نفسه، يجب ألا يتداخل أي مستشعر مع الأنظمة الإلكترونية الأخرى.

استُخدمت حلول الرغوة الموصلة من كونليدا في وحدات كاميرات السيارات، ورادارات الموجات المليمترية، ومشاريع LiDAR لموردي الدرجة الأولى في الصين. وتتراوح التطبيقات من رغوة موصلة مصغرة متعددة الاتجاهات لوحدات الكاميرا إلى هياكل حماية متخصصة عالية التردد لأنظمة الرادار.

للاطلاع على مقدمة للمادة نفسها، انظر ما هي رغوة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي؟ دليل شامل لرغوة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي .

تتناول هذه المقالة دور الرغوة الموصلة للكهرباء في أربعة أنواع رئيسية من مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS).

1. تحديات التوافق الكهرومغناطيسي في أجهزة استشعار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)

تواجه مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بيئة كهرومغناطيسية مختلفة عن تلك التي تواجهها الإلكترونيات التقليدية داخل المقصورة.

التحدي الأول: يتم تركيب أجهزة الاستشعار في مواقع مكشوفة أو شبه مكشوفة

تُركّب الكاميرات عادةً خلف الزجاج الأمامي، أو في الشبكات الأمامية، أو حول المرايا الجانبية. ويُوضع رادار الموجات المليمترية غالبًا خلف المصد الأمامي، بينما قد يُركّب نظام LiDAR على السقف أو الشبكة الأمامية.

قد تكون هذه المواقع قريبة نسبياً من مصادر الضوضاء العالية مثل أنظمة القيادة الكهربائية ومحولات التيار المستمر/المستمر. كما أنها تتعرض لتقلبات أكبر في درجات الحرارة واهتزازات ميكانيكية.

التحدي الثاني: إشارات المستشعرات ضعيفة للغاية

يستقبل رادار الموجات المليمترية إشارات منعكسة منخفضة الطاقة للغاية من الأجسام المحيطة. حتى كميات صغيرة من الضوضاء الكهرومغناطيسية المتداخلة يمكن أن تقلل من حساسية الكشف.

يواجه نظام LiDAR تحدياً مماثلاً. فكاشفاته الكهروضوئية حساسة للضوضاء الكهربائية، ويمكن أن يساهم الاقتران الكهرومغناطيسي غير المرغوب فيه في حدوث أخطاء في القياس أو الكشف الخاطئ.

التحدي الثالث: يجب عزل أجهزة الاستشعار عن بعضها البعض

قد تعمل عدة أجهزة استشعار رادار في وقت واحد على نفس المركبة. وبدون عزل كافٍ، يمكن أن تتداخل هذه الأجهزة مع بعضها البعض.

لذلك، يجب أن تعالج حماية أنظمة مساعدة السائق المتقدمة كلاً من التداخل الخارجي والتداخل الداخلي المتبادل .

التحدي الرابع: أصبحت الحماية من الترددات العالية أكثر تطلبًا

تطورت أنظمة الرادار المستخدمة في السيارات من أنظمة تعمل بتردد 24 جيجاهرتز إلى منصات تعمل بتردد 77 جيجاهرتز و79 جيجاهرتز . هذه الترددات أعلى بكثير من نطاق 3 جيجاهرتز الذي يُشار إليه عادةً في مواصفات الحماية التقليدية.

ونتيجة لذلك، لا يمكن للمهندسين الاعتماد فقط على بيانات الحماية منخفضة التردد عند تقييم الرغوة الموصلة لتطبيقات الرادار. فمقاومة التلامس، وموصلية السطح، وبنية المادة، وهندسة الوصلات، وغلاف الحماية الكامل، كلها عوامل تؤثر على الأداء عالي التردد.

قدرة كونليدا على إجراء الاختبارات عالية التردد

يمكن لمختبر التوافق الكهرومغناطيسي التابع لشركة كونليدا توسيع نطاق اختبار فعالية الحماية إلى 40 جيجاهرتز ، مما يدعم التحقق من صحة المواد والهياكل عالية التردد لتطبيقات الاستشعار المتقدمة.

من المهم التمييز بين هذا وبين الاختبار المباشر بتردد 77 جيجاهرتز: فالاختبار بتردد 40 جيجاهرتز لا يُعدّ بحد ذاته قياسًا بتردد 77 جيجاهرتز. بل إنه يوفر بيانات مفيدة لتوصيف الترددات العالية والتحقق المسبق، والتي يمكن أن تدعم تصميم دروع الرادار واختيار المواد.

2. رغوة موصلة كهربائياً في أربعة تطبيقات لأجهزة استشعار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة

التطبيق 1: وحدات كاميرات السيارات

مستشعر أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) الأكثر استخدامًا

تُعد الكاميرات من بين أكثر أجهزة الاستشعار عدداً في المركبات الحديثة. وتشمل تطبيقاتها كاميرات الرؤية الخلفية، والكاميرات الأمامية لنظام الكبح التلقائي في حالات الطوارئ، وكاميرات الرؤية المحيطية، وكاميرات نظام مراقبة السائق.

قد تحتوي وحدة الكاميرا على ما يلي:

• مستشعرات الصور CMOS
• رقائق ISP
• المُسلسلات
• دوائر إدارة الطاقة
• واجهات إشارات عالية السرعة

قد تكون الإشارات التناظرية الناتجة عن مستشعرات الصور حساسة للغاية للتشويش الكهربائي. وفي الوقت نفسه، تتطلب إشارات الفيديو المنقولة عبر الكابلات المحورية أو كابلات الأزواج الملتوية المحمية تأريضًا وحماية مناسبين.

حيث يتم استخدام الرغوة الموصلة

لماذا يُعدّ استخدام الرغوة الموصلة متعددة الاتجاهات مناسبًا لوحدات الكاميرا؟

تتميز وحدات الكاميرا بصغر حجمها الشديد. وقد لا تتجاوز المساحة المتاحة لحشية الحماية 0.5-2 مم .

توفر الرغوة الموصلة متعددة الاتجاهات مسارات موصلة في الاتجاهات س، ص، ع. وهذا يسمح بتلامس كهربائي منخفض المقاومة مع ضغط صغير نسبيًا، مع تقليل الإجهاد الميكانيكي على المجموعة البصرية.

للمزيد من المعلومات حول هذا الهيكل، انظر حشية رغوية موصلة متعددة الاتجاهات مقابل حشية رغوية موصلة قياسية .

في العديد من مشاريع كاميرات السيارات، أوصت شركة كونليدا باستخدام رغوة موصلة رقيقة متعددة الاتجاهات، بسمك يتراوح عادةً بين 0.5 و1 مم ، بين غلاف الكاميرا المعدني وقوس التثبيت.

يُوفر هذا التصميم تأريضًا كهربائيًا دون إحداث ضغط ميكانيكي مفرط على محاذاة العدسات. كما يُمكن استخدام رغوة متعددة الاتجاهات مطلية بالفضة عند الحاجة إلى أداء كهربائي عالي التردد.

التطبيق الثاني: رادار الموجات المليمترية

تحدٍ جديد للحماية من الترددات العالية

يُعد رادار الموجات المليمترية مستشعرًا أساسيًا في أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) من أجل:

• نظام تثبيت السرعة التكيفي (ACC)
• نظام الكبح التلقائي في حالات الطوارئ (AEB)
• نظام كشف النقاط العمياء (BSD)
• نظام التحذير من الاصطدام الأمامي (FCW)

تعمل أنظمة الرادار الخاصة بالسيارات بشكل متزايد عند ترددات تقارب 77 جيجاهرتز و 79 جيجاهرتز .

يقوم هوائي الرادار بإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية بترددات عالية جدًا. عند هذه الترددات، يصبح تصميم الحماية حساسًا بشكل خاص للاستمرارية الكهربائية، وهندسة الوصلات، وجودة التلامس، وخصائص المواد.

التطبيقات النموذجية للرغوة الموصلة

اختيار المواد عند الترددات العالية

يتطلب تطبيق الرادار بتردد 77 جيجاهرتز أكثر من مجرد مواصفات الحماية التقليدية منخفضة التردد.

تؤثر الطبقة الموصلة، وموصلية السطح، ومقاومة التلامس، وسلوك الانضغاط، والاستقرار الميكانيكي، جميعها على أداء الحماية. ويمكن أن توفر الرغوة الموصلة المطلية بالذهب مزايا في الموصلية ومقاومة التآكل مقارنةً ببعض الهياكل المطلية بالنيكل.

للاطلاع على مقارنة مفصلة لطلاءات الرغوة الموصلة، انظر رغوة EMC مطلية بالذهب مقابل مطلية بالنيكل مقابل مطلية بالقصدير .

يستطيع مختبر التوافق الكهرومغناطيسي التابع لشركة كونليدا اختبار فعالية الحماية حتى تردد 40 جيجاهرتز لتوصيف المواد عالية التردد. بالنسبة لتصميمات الرادار بتردد 77 جيجاهرتز، يمكن دمج هذه البيانات مع محاكاة خاصة بالتطبيق والتحقق من صحة النظام لدعم اختيار المواد.

التطبيق 3: تقنية الليدار

تحقيق التوازن بين الأداء البصري والكهرومغناطيسي

تزداد أهمية تقنية الليدار في أنظمة القيادة الآلية من المستوى الثالث وما فوق. فهي تُصدر نبضات ليزرية وتقيس زمن عودتها لتحديد مسافة الجسم، مما يتطلب معالجة دقيقة للغاية للإشارات البصرية والإلكترونية.

في نظام LiDAR، قد تكون كواشف APD أو SPAD حساسة للضوضاء الكهربائية. وقد يؤثر التداخل الكهرومغناطيسي على سلامة الإشارة ويساهم في أخطاء القياس.

كما أن أنظمة LiDAR الميكانيكية تطرح تحديًا آخر: فالمكونات المتحركة أو الدوارة تخلق اهتزازًا مستمرًا وحركة ميكانيكية.

التطبيقات النموذجية للرغوة الموصلة

ثلاثة متطلبات خاصة لتقنية الليدار

1. لا تعيق المسار البصري

يجب وضع الرغوة الموصلة خارج المسار البصري وبعيدًا عن الأسطح البصرية الحساسة.

2. مقاومة الاهتزاز والإرهاق

قد تعمل أنظمة الليدار الميكانيكية بشكل مستمر في ظل الاهتزازات. يجب أن يحافظ هيكل الحشية على اتصال كهربائي مستقر دون تآكل مفرط أو تشوه دائم.

3. السيطرة على التلوث بالجسيمات

تتطلب المكونات البصرية نظافة فائقة. يجب أن تقلل مواد الحماية من توليد الجسيمات وتلوث المواد الغريبة.

يمكن تصنيع منتجات الرغوة الموصلة من كونليدا في بيئة غرفة نظيفة من الفئة 1000 ، مما يساعد على التحكم في مخاطر الجسيمات والتلوث لتطبيقات أجهزة الاستشعار البصرية.

التطبيق 4: أجهزة الاستشعار فوق الصوتية

تُستخدم أجهزة الاستشعار فوق الصوتية بشكل شائع للكشف عن العوائق قصيرة المدى، بما في ذلك ركن السيارات الآلي والمساعدة في النقاط العمياء.

عادة ما يكون تردد تشغيلها أقل بكثير من تردد رادار الموجات المليمترية، وغالبًا ما يكون حوالي 40-58 كيلو هرتز .

على الرغم من أن أجهزة الاستشعار فوق الصوتية نفسها تمثل عمومًا تحديًا أقل تطلبًا للحماية من الترددات العالية، إلا أن موقعها على المصد يمكن أن يعرضها للتداخل من أنظمة القيادة الكهربائية والإلكترونيات الأخرى للمركبة.

تتمثل التطبيقات الرئيسية للرغوة الموصلة فيما يلي:

• تأريض غلاف المستشعر
• موصل وحماية الأسلاك
• إحكام إغلاق الفجوة بين المكونات الموصلة

قد تكون متطلبات الحماية أقل صرامة من متطلبات الرادار، لكن المتانة من الدرجة المستخدمة في صناعة السيارات، ومقاومة درجات الحرارة، ومقاومة الاهتزاز، واستقرار الاتصال على المدى الطويل تظل أموراً مهمة.

3. متطلبات الرغوة الموصلة حسب نوع مستشعر أنظمة مساعدة السائق المتقدمة

يعتمد اختيار الرغوة الموصلة للكهرباء المناسبة على أكثر من مجرد فعالية الحماية. ينبغي على المهندسين مراعاة تردد التشغيل، ومساحة الضغط المتاحة، والاهتزازات، والنظافة، والقيود البصرية.

ينبغي التعامل مع نطاقات التردد هذه كمرجع للتطبيق والتحقق، وليس كحدود عامة للمواد . يعتمد أداء الحماية الفعلي على الحشية الكاملة، والعلبة، ومسار التأريض، والتردد، والهندسة، وطريقة الاختبار.

4. لماذا تختار شركة كونليدا للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي لأجهزة استشعار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)؟

1. مجموعة واسعة من الرغوة الموصلة

تختلف المتطلبات الميكانيكية والكهربائية لأجهزة استشعار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS). توفر شركة كونليدا العديد من هياكل الرغوة الموصلة، بما في ذلك:

• رغوة موصلة متعددة الاتجاهات لوحدات الكاميرات المدمجة
• رغوة FOF مطلية بالذهب ورغوة SMT لتطبيقات الرادار
• رغوة FOF مصممة خصيصًا لأغلفة LiDAR
• هياكل مصنوعة من نسيج موصل لحماية الإشارات والموصلات

تتيح مجموعة المنتجات الواسعة للعملاء دمج متطلبات الحماية المتعددة مع مورد واحد.

2. اختبار التوافق الكهرومغناطيسي عالي التردد

يستطيع مختبر التوافق الكهرومغناطيسي التابع لشركة كونليدا توسيع نطاق اختبار فعالية الحماية إلى 40 جيجاهرتز ، مما يوفر توصيفًا عالي التردد للإلكترونيات المتقدمة للسيارات.

بالنسبة لتطبيقات الرادار بتردد 77 جيجاهرتز، ينبغي اعتبار بيانات 40 جيجاهرتز بمثابة دعم للتحقق بدلاً من كونها شهادة أو قياسًا مباشرًا بتردد 77 جيجاهرتز.

3. إنتاج غرف نظيفة من الفئة 1000

قد تكون وحدات الكاميرا والليدار حساسة للجسيمات والملوثات. يساعد التصنيع في غرف نظيفة على تقليل مخاطر المواد الغريبة ويدعم تطبيقات المستشعرات البصرية.

4. تطوير المواد داخلياً

تقوم شركة كونليدا بتطوير مواد موصلة متخصصة، بما في ذلك نسيج موصل فائق الرقة يصل سمكه إلى 0.016 مم ورغوة موصلة متعددة الاتجاهات مطلية بالفضة.

تدعم هذه المواد تصميمات أجهزة الاستشعار المدمجة بشكل متزايد حيث يكون كل من أداء الحماية ومساحة التركيب المتاحة محدودين.

5. جودة وإنتاج بكميات كبيرة تضاهي معايير صناعة السيارات

تدير شركة كونليدا 30 خط إنتاج للرغوة الموصلة بطاقة إنتاجية يومية تبلغ حوالي مليوني قطعة .

تحتفظ الشركة بشهادات IATF 16949 وISO 13485 وISO 9001 ، مما يدعم متطلبات تصنيع السيارات والإلكترونيات.

يمكن إنجاز النماذج الأولية السريعة في غضون 4 ساعات فقط، مما يساعد فرق الهندسة على تسريع عملية التحقق من التصميم وتطوير المنتج.

5. دليل الاختيار السريع لرغوة موصلة لمستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)

٦. الأسئلة الشائعة حول رغوة التوصيل لأنظمة مساعدة السائق المتقدمة

س1: هل يمكن للرغوة الموصلة أن تحجب بشكل فعال رادار الموجات المليمترية بتردد 77 جيجاهرتز؟

يعتمد ذلك على بنية الحماية الكاملة. غالبًا ما تستند مواصفات الرغوة الموصلة التقليدية إلى ظروف اختبار بترددات منخفضة، لذا لا ينبغي تقييم تطبيق رادار بتردد 77 جيجاهرتز بناءً على تصنيف 3 جيجاهرتز فقط.

تؤثر عوامل عديدة على النتيجة النهائية، منها الموصلية عالية التردد، والطلاء، ومقاومة التلامس، وشكل الحشية، وتصميم الغلاف، وجودة التأريض. يمكن لاختبار معملي بتردد 40 جيجاهرتز أن يوفر توصيفًا مفيدًا للترددات العالية، ولكن لا ينبغي تقديمه كقياس مباشر بتردد 77 جيجاهرتز.

س2: لماذا يُفضل استخدام الرغوة الموصلة متعددة الاتجاهات لوحدات الكاميرا؟

تتميز وحدات الكاميرا بمساحة تركيب محدودة للغاية، وغالبًا ما تكون أقل من 1 مم.

يمكن للرغوة الموصلة متعددة الاتجاهات أن تُنشئ اتصالاً كهربائياً بضغط منخفض نسبياً، مما يقلل الحمل الميكانيكي الواقع على المكونات البصرية. وهذا يجعلها مناسبة للتجميعات المدمجة التي تتطلب الحفاظ على المحاذاة البصرية.

س3: هل يمكن استخدام رغوة موصلة في آلية الدوران الخاصة بتقنية LiDAR؟

نعم، بشرط أن يكون هيكل الرغوة مصممًا وفقًا للظروف الميكانيكية.

بالنسبة للمكونات المتحركة، ينبغي على المهندسين مراعاة مقاومة التآكل، والإجهاد الناتج عن الضغط، والاستقرار الكهربائي على المدى الطويل. ويمكن النظر في استخدام هياكل FOF ذات النواة السيليكونية أو رغوة موصلة متعددة الاتجاهات مصممة خصيصًا، بينما يجب أن يمنع التصميم الميكانيكي الرغوة من تحمل احتكاك دوراني مفرط.

س4: ما الفرق بين رغوة ADAS الموصلة وحشوات EMI التقليدية للسيارات؟

تركز تطبيقات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بشكل عام على ما يلي:

• استجابة التردد العالي
• مساحة تركيب محدودة للغاية
• قوة ضغط منخفضة
• نظافة بصرية
• مقاومة الاهتزاز
• دورات درجة الحرارة
• مقاومة رذاذ الملح والظروف البيئية

للاطلاع على متطلبات حماية لوحات الدوائر المطبوعة للسيارات، انظر حشوات حماية لوحات الدوائر المطبوعة للسيارات: لماذا تحتاج السيارات إلى مواد خاصة .

س5: ما هي خبرة شركة كونليدا في مشاريع أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)؟

تم استخدام منتجات الرغوة الموصلة من شركة كونليدا في وحدات الكاميرا، ورادار الموجات المليمترية، ومشاريع LiDAR للعديد من الموردين من المستوى الأول في الصين.

بإمكان فريقها الهندسي دعم العملية بدءًا من اختيار المواد وتصميم هيكل الحشية وصولاً إلى تطوير النموذج الأولي والتحقق من التوافق الكهرومغناطيسي.

نبذة عن كونليدا

تأسست شركة Suzhou Konlida Precision Electronics Co., Ltd. في عام 2006 وهي متخصصة في تطوير وتصنيع مواد الحماية الكهرومغناطيسية وإدارة الحرارة.

القدرات التصنيعية

• مرافق تصنيع بمساحة 45000 متر مربع
• 30 خط إنتاج رغوة موصلة
• 12 آلة قطع القوالب الدوارة
• طاقة إنتاجية يومية تبلغ حوالي مليوني قطعة
• معدات التغليف والتشكيل الآلية من الجيل الرابع داخل الشركة
• شهادات IATF 16949 وISO 13485 وISO 9001
• إنتاج غرف نظيفة من الفئة 1000

القدرات التقنية

• خبرة تقارب 20 عامًا في مجال الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي
• اختبارات التوافق الكهرومغناطيسي في المختبر حتى 40 جيجاهرتز
• نسيج موصل فائق الرقة مصنوع داخلياً يصل سمكه إلى 0.016 مم
• رغوة موصلة متعددة الاتجاهات مطلية بالفضة
• تصميم النماذج الأولية بسرعة في غضون 4 ساعات فقط
• خبرة إنتاجية مع العديد من موردي السيارات من المستوى الأول

بالنسبة لتطبيقات مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)، تم استخدام رغوة موصلة متعددة الاتجاهات من شركة كونليدا، ورغوة FOF/SMT المطلية بالذهب، ورغوة FOF المصممة حسب الطلب في مشاريع الكاميرات، ورادار الموجات المليمترية، و LiDAR.

استكشف حلول الرغوة الموصلة من Konlida لتطبيقات مستشعرات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) أو راجع مشاريعها في مجال الإلكترونيات الخاصة بالسيارات لفهم كيفية مطابقة هياكل الحماية المختلفة مع متطلبات المستشعرات المحددة.

هل تبحث عن رغوة موصلة كهربائياً مناسبة لمستشعر نظام مساعدة السائق المتقدم (ADAS)؟ تواصل مع شركة كونليدا لاختيار المواد، وتصميم الحشيات المخصصة، وتصنيع النماذج الأولية، ودعم التحقق من التوافق الكهرومغناطيسي.