大家好！感谢您参加德州仪器 (TI) 新产品动态网络研讨会。提醒一下，本网络研讨会系列每周在美国中部时间周四上午 10 点开始。在开始之前，我简短声明一下。本次网络研讨会将进行录制并上传至 ti.com/npu。电话线路都将静音，如果您有任何问题，请使用聊天框提出，我们将尽力实时解答，您也可以联系 TI 销售人员或现场应用工程师。今天的主题是自清洁摄像头的超声波镜头清洁。下面交给 Avi Yashar 为大家介绍。非常感谢。我叫 Avi Yashar，是低功耗音频团队的一名产品营销工程师。今天，很高兴能够讨论自清洁摄像头和传感器的超声波自清洁技术。这项技术非常酷。我的同事 Kelly Griffin 也在 Webex 上。若有任何问题，请随时在聊天框中向他提出，他会尽力解答大家的问题。闲话少叙，下面进入正题。在今天的网络研讨会中，我们将讨论超声波镜头清洁是什么、典型 ULC 系统是怎样的。然后我们将提供一些入门资源。再说一次， Kelly 在 Webex 上，您可以随时通过聊天框提出任何问题。首先来了解一下超声波镜头清洁，该技术使用压电换能器使玻璃或其他材料产生共振，以此清除表面上的污物。压电可以采用各种外形尺寸，环形换能器、圆柱形换能器，甚至压电条。根据要清洁的镜头的几何形状和材料，镜头可能是圆形，可能是用于热成像仪的硅材料，或者是用于普通视觉摄像机的靶玻片，这些压电能够在不同配置中连接到镜头，然后以超声频率有效振动，从而去除表面上的污物。我说过，这项技术可以适应各种镜头形状和光圈大小。 TI 针对平面镜头和曲面镜头开发了几种不同设计。我们在“我的安全资源”中提供了机械设计指南。在本演示最后，我们将介绍一些可用资源并说明如何找到这些资源。这是振动平面镜头的圆柱形压电的动画示例。这是一个镜头盖系统，这意味着在该系统内部或镜头后面，有一个摄像头模块，它具有超声波镜头清洁技术。还可以将 ULC 直接集成到摄像头模块，但这会带来各种挑战。 ULC 可以清除水、冰、灰尘甚至泥点。 ULC 对排水非常有效。压电实际上可以像电阻一样驱动来生热，所以在当今许多车载摄像头或激光雷达系统中，这些摄像头模块都具有发热元件。当 ULC 适配到摄像头模块时，它能替换这些加热元件，所以不再需要这些元件。我们可以使用压电来加热镜头系统，然后以更高频率进行驱动，以此排出表面上的水。我们还可以使用这种加热排出组合来去除泥点等污物。我们可以多进行几次排出，尽可能将污物全部清除，通过加热进行脱水，然后再进行一次排出，排出镜头表面剩余的污物。典型 ULC 系统是怎样的？它实际上有两个独立器件。一个是电子部分。另一部分叫作机械镜头盖系统。在电气方面，我们提供双芯片解决方案， ULC1001 和 DRV290x 系列。 ULC1001是 DSP 控制器，具有 IV 感应和 PWM 输出。它是整个系统的大脑。它提供输出信号来驱动镜头。它还具有反馈路径，可以说，它能够回听镜头。这是我们进行自动污物检测的一部分。 ULC1001 可以检测镜头上是否有东西。它还可以检测镜头是否有故障，例如破损或裂缝。超声波镜头清洁的所有算法都存储在此 DSP 中，此器件的输出有效进入 D 类放大器，即 DRV290x 系列。它将信号放大，信号随即驱动压电换能器。右侧是机械镜头盖系统。其中包含摄像头模块、压电换能器、镜头盖和整个系统的外壳。接下来看看它实际的样子。左边是电子部分。这是 PCB。封装尺寸取决于系统，对于超声波镜头清洁，大约为 15x25 毫米。在右侧，是包含摄像头模块的镜头盖系统的示例。我们可以通过分解图来一探究竟。我之前说过，镜头盖系统有许多不同类型，有不同的几何形状，以及将压电与玻璃和外壳接合的不同方法。在这个示例中，系统使用的是环形换能器，通过金属支架将换能器连接到曲面透镜。我们有旋入式外壳盖、曲面镜头、金属支架、环形换能器、底座外壳、摄像头模块以及超声波镜头清洁 PCB。接下来介绍一下我们提供的资源。我们提供明晰的产品系列概览。 TI.com/ULC 提供了大部分资源。 ULC1001 可以在此产品链接中找到。在此链接中我们还提供请求链接，以便您获取更多信息，您可以访问我之前提到的机械设计指南。还可以访问完整的产品数据表。我们提供了视频来展示超声波镜头清洁的一些应用，也提供了一些演示。我们还提供了 CES 2023 中的一次访谈，其中深入介绍了超声波镜头清洁技术，并展示了我们在 CES 中的演示。还有两篇博客文章。一篇是介绍性技术文章《什么是超声波镜头清洁技术？》，其中深入讨论了超声波镜头清洁的工作原理，但仍属于介绍性概述。另一篇详细的技术文章是 “超声波镜头清洗：您不了解却需要的固态技术”。这篇文章更加深入地介绍了 ULC，并讨论了实施超声波镜头清洁的一些方法。我之前说过，我们还有一个请求链接，您可以通过它访问完整数据表、我们的评估模块、 LCS 设计指南等。该请求链接可在 ULC1001 的产品文件夹中找到。我看到我们有一个问题。有哪些典型应用？除摄像头以外，还有其他应用吗？当然有，这项技术可以用于具有镜头的各种摄像头或传感器，通过振动排出污物。开发这项技术时，面向的第一个市场是摄像头镜头，现在还有激光雷达，以及我们之前讨论的车顶传感器。这项技术可以在大量应用中实施，不仅仅是汽车业，还包括制造业以及工业环境。另一个问题。频率范围是 40kHz 到 300kHz。 Kelly 说的没错。我们支持大量频率。有些设计确实略低于 40kHz。通常，实际超声波镜头清洁没有可闻噪声，但根据振动的隔离方式，会产生一些谐波，也可能会有剩余振动传递到外壳，这实际上会产生一些噪声。但原则上，超声波镜头清洁不应产生任何噪声或可闻噪声，因为这超出了我们的听力范围。还有一个问题。能否使用塑料材料镜头？我们使用聚碳酸酯进行了仿真测试。从理论上讲，这是可行的。这需要进行仿真，找到合适的压电换能器，合适的几何形状。这还取决于镜头厚度。所以在确定能否使用塑料镜头前，需要考虑大量因素。但在理论或原则上，使用合适的几何形状和规划是可以实现的。还有其他问题吗？还有一个问题。您认为 ULC 技术的未来会怎样？我们认为大部分摄像头或传感器最终都将采用这项技术。在医疗领域也有相应需求，实验室设备内部的传感器会随时间而沾上灰尘。他们不需要将这些传感器寄送过来拆解维修，这会花费数千美元，只需要在这些系统中实施 ULC 就能正常使用数十年。按照这些思路，我们认为个人电子产品，甚至智能手机、运动摄像头等摄像头传感器会变脏的任何地方都将采用 ULC。我个人认为，随着 ULC 的迅速发展，我们会在每一个摄像头中看到它。还有一个问题。这种解决方案需要多大功率？能否使用成本更低的 MCU 来代替 DSP？该系统所需的功率取决于几何形状。我们的设计也取决于使用的压电换能器类型和方法。我们有一些实用设计以 1 瓦连续功率运行，或 3 瓦至 5 瓦峰值功率运行。我们还有一些设计以 15 瓦到 20 瓦功率运行。这实际上取决于玻璃厚度、使用的压电换能器和整体设计方法等因素。能否使用成本更低的 MCU 来代替 DSP？这里不仅仅是使用 DSP。在超声波镜头清洁中，包含很多算法。我们使用这些算法来检测污物。使用这些算法进行校准，每个镜头盖系统都略有不同。制造差异始终存在。尤其是这涉及到 ULC 的组装过程。 ULC1001 考虑到了这一点。我们可以对每个 LCS 进行表征，并找到驱动系统的最佳平衡点。我们已经针对不同的清洁模式集成了算法，包括除冰、清除泥点、清除水。因此 ULC1001 的构造较为复杂。还有许多专有算法无法被其他低成本 MCU 代替。我们还有一个问题。最多能清洁多少面积？看看 Kelly 是否回答了这个问题。不一定有限制。超声波镜头清洁有不同的方法。例如，某些方法包括一个压电换能器，这有一项限制，能驱动约 40 毫米。还有其他方法使用多个压电。您可以在详细的技术文章《超声波镜头清洁：您不了解却需要的固态技术》一文中详细了解这些方法。 ULC 使用直接振动方法。还有一些方法使用蓝姆波和锯齿波。可以使用这些方法清洁激光雷达等表面。但整块玻璃不一定会按照这些方法透过玻璃或在表面上发送超声波的频率来振动以直接使污物松动。出于这些原因，根据压电位置，理论上也可以清洁更大表面。还有一个问题。超声波振动是否会导致摄像头图像抖动？如何解决这一问题？超声波镜头清洁系统以极高频率驱动，压电的振动其实非常微小。大约小于 10 微米。超声波镜头清洁的原理是我们通过以系统固有频率来施加频率，使玻璃产生共振。在共振时，就能在镜头表面本身上的特定点产生高加速点。实际上，虽然是压电产生的振动，但外镜头将在其加速点以高于实际压电的频率进行振动。也就是说，如果隔离良好，振动不会传输到光学传感器。它仍处于最高加速点，小于 10 微米。所以振动非常小，但我们能看到，在进行超声波镜头清洁并且表面上有污物时，您会看到污物排出。污物排出时，摄像头前面会产生雾气。在这一瞬间会对图像产生一定影响。但如果您有类似雨刮器的东西，也会遇到类似问题。如果把水刮掉，在刮去水的一瞬间，雨刮器会挡住摄像头图像。 DRV 器件所需的电压轨，这是另一个问题。该器件支持的电压范围是在 0 伏至 50 伏。我们具有器件运行所需的 12 伏电压轨。但实际驱动电压很灵活。这取决于实际镜头盖系统。有些设计在低至 20 伏或 18 伏电压下工作。有些设计在更高电压下工作，其中 LC 滤波器的有效电压甚至超过了 100 伏。这取决于实际机械设计。正如 Kelly 所说，我们的平面镜头使用 18 伏电压轨，还有其他镜头的工作电压分别为 30 伏、20 伏、25 伏。最后一个问题， ULC1001 实施的是哪种算法？我之前说过，该器件有不同算法。有些算法与表征相关，可确保在进行 ULC 时，尽管存在制造差异，它都能适合于每一个系统。该器件考虑到了制造差异。我们还将算法集成到器件来进行污物检测，从而以可变灵敏度确定镜头表面是否有污物。我们还可以进行温度检测。压电换能器具有居里点，这是一个温度值，如果超过此温度，压电换能器将完全失去其极性。它将不再具有压电的作用。例如，如果您的汽车在阳光下暴晒，而您也出于某种原因开始连续开车，或者您偶然打开了加热循环，那么该系统可能会超过压电的居里点，那么系统会受到永久损坏。因此，集成温度检测或温度感应能够有效保护系统免受这些永久性的损坏。有一个问题。 ULC 和 DRV 器件是否符合汽车级标准？是的，这些正在进行之中。现在，我们的商用 ULC 和 DRV 器件处于生产阶段，这两个器件即将获得相关汽车级认证。我们还有一个问题。我们能否向客户推荐压电制造商？我们与不同的压电制造商之间有合作。我们在设计指南和 BOM 中介绍了即将推出的 EVM，您能够看到其中一些制造商。我们目前也正在为 TI.com/ULC 开发第三方生态系统网页。因此在接下来几个月，我们将开始构建包含各个第三方合作伙伴的网页，包括系统集成、供应合作伙伴等。欢迎大家提问。是否会有开发套件？这是个好问题。我们在“我的安全资源”中提供支持。重复一遍，您需要请求对它的访问权限。获得访问权限后，即可立即获得 EVM。这是--我把它调出来向大家展示。我把它调出来，这样大家都能看到它是怎样的。如果您访问 TI.com、 “我的安全资源”和 ULC Design 文件夹，它看起来就是这样。有一个 ULC 文档部分。其中提供了完整数据表、 EVM 用户指南、全面的超声波镜头清洁介绍性白皮书。还有 ULC 硬件和软件部分。问题问的是开发套件。现在，我们提供 ULC1001-DRV290x EVM。这是 ULC 系统的电气部分。它在您已有 ULC 机械系统的情况下使用。它可以驱动各种机械设计。我们即将推出两款 EVM，其中包括 ULC1001 EVM 和平面 LCS 捆绑包，或 ULC1001 EVM 和曲面 LCS 捆绑包。如果刚开始了解超声波镜头清洁，以前没有见过，不熟悉它的工作原理，不妨从这里开始了解。这些内容将很快在线提供。有一个问题。是否有汽车客户构建了准量产设计，授权 OEM 开展业务？我不能公开谈论这一点。我能说的是，我们很有信心在今年年底或明年年初在市场中看到超声波镜头清洁。 [INAUDIBLE] 剩下的时间不多了。我鼓励任何有问题的人在聊天框中提出问题。到目前为止，大家提出了很多好问题。为防止有人参会较晚，本演示将进行录制并上传至 ti.com/npu。有一个问题。 ULC 会对设计增加多大体积？这同样取决于 ULC 设计。这里有一个示例。您可以看到一个镜头盖系统是怎样的。这就是镜头盖系统。在镜头盖后面有一个摄像头模块。这增加了很小的空间。这个示例约为 15 x 25 毫米，能够轻松藏在摄像头模块后面。在这个汽车应用示例中，镜头盖和外壳甚至可以集成到汽车本身，或者外壳或车身。可以看到，超声波镜头清洁增加的空间很小。这是分解视图。谢谢，Avi。感谢大家参加今天的 NPU 网络研讨会。录像--我暂停一下，因为我们在最后收到了一个问题。我们有一个问题。既然占用空间小，那么需要何种散热？散热--这些系统实际上功耗极低。产生的热量大部分来自于换能器本身。通常，这是经过了深思熟虑的，例如在需要融化冰的时候。那么对于压电换能器的散热，我们有温度感应，器件会考虑热量，然后确定它是否需要冷却循环或延迟以防止系统过热，这由 ULC1001 管理。对于 PCB 本身，这取决于您需要的清洁频率、清洁环境、系统的构建方式、您驱动的压电换能器的大小，以及您的驱动功率。所以这一问题取决于系统，我无法笼统回答。但我要说的是，对于大多数应用，我们要让它能直接集成到现有摄像头外壳或模块，而无需大灌电流或过多考虑热问题。好的。好的，谢谢您，Avi。非常乐意。感谢大家参加今天的 NPU 网络研讨会。幻灯片的录像和 PDF 版本将在 1 月 30 星期一上传至 ti.com/npu。咱们下周见，下周主题是业内超低抖动和超快响应的霍尔效应锁存器。再见。谢谢，Avi。