Ик датчик расстояния: Инфракрасный датчик расстояния: описание, подключение, схема, характеристики

Датчики освещенности и приближения Renesas

Датчики выполнены в миниатюрных корпусах DFN-8 размером 2.0 x 2.1 x 0.7 мм. Связь с микроконтроллером осуществляется по интерфейсу I2C.

ISL29021 – Высокоинтегрированный ИК-датчик и датчик приближения со встроенным драйвером ИК-светодиода и функцией прерывания.

смотреть подробнее >

ISL29027 – Содержит в своем составе преобразователь «свет-цифра», драйвер ИК-светодиода и интерфейс I2C. Гибкая схема прерывания обеспечивает минимальную загрузку микроконтроллера.

Наличие вывода ADDR0 позволяет назначать устройству один из двух Slave-адресов, то есть к шине I2C можно подключить две микросхемы ISL29027.

смотреть подробнее >

ISL29030A – Комбинированный датчик видимого света и ИК-излучения. Содержит преобразователь «свет-цифра», встроенный драйвер ИК-светодиода и интерфейс I2C.

Использует два раздельных АЦП для измерения видимого света и измерения приближения. Помимо I2C, имеется также выход аналогового сигнала.

Гибкая схема прерывания обеспечивает минимальную загрузку микроконтроллера.

смотреть подробнее >

Время-пролетный датчик расстояния (ToF—sensor) ISL29501

Микросхема ISL29501 – это датчик расстояния, основанный на встроенном DSP-процессоре. Датчик позволяет реализовать дешевое и простое решение для измерения

достаточно больших расстояний, поскольку использует внешние излучатель и приемник оптического сигнала.

Микросхема использует встроенный токовый ЦАП для питания внешнего светодиода или лазерного диода. Модулированное излучение отражается от объекта и принимается фотодиодом.

Встроенный DSP-процессор вычисляет время пролета, которое пропорционально измеряемому расстоянию. Вычисленные данные могут быть переданы во внешний микроконтроллер по интерфейсу I2C.

Использование внешних свето- и фотодиодов позволяет пользователю оптимизировать свой проект по характеристикам, измеряемому расстоянию, стоимости и потребляемой мощности.

Микросхема ISL29501 весьма толерантна к применяемым оптическим компонентам – пользователь может использовать длину волны излучения, наиболее подходящую для решаемой задачи.

Питающее напряжение от 2,7 до 3,3В. Амплитуда тока для питания светоизлучателя может достигать 255 мА. Датчик выполнен в компактном корпусе QFN-24 размером 4х5 мм.

Блок-схема датчика ISL29501 смотреть подробнее >

Схема включения датчика ISL29501 очень проста, смотреть подробнее >

Компания СКАНТИ является прямым авторизованным дистрибьютором Renesas на территории РФ, Беларуси, Украины и Казахстана. По всем вопросам просим написать нам на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или воспользоваться формой обратной связи.

Начинаем изучать инфракрасный датчик Lego mindstorms EV3

Содержание урока

Введение:

Инфракрасный датчик входит домашнюю версию набора Lego mindstorms EV3. Это единственный датчик, который может применяться как самостоятельно, так и в паре с инфракрасным маяком, тоже являющимся частью домашнего набора. Следующие два урока мы посвятим изучению  этих двух устройств, а также их взаимодействию между собой.

8.1. Изучаем инфракрасный датчик и инфракрасный маяк

Инфракрасный датчик (Рис. 1) в своей работе использует световые волны, невидимые человеку — инфракрасные волны*. Такие же волны используют, например, дистанционные пульты управления различной современной бытовой техникой (телевизорами, видео и музыкальными устройствами). Инфракрасный датчик в режиме «Приближение» самостоятельно посылает инфракрасные волны и, поймав отраженный сигнал, определяет наличие препятствия перед собой. Еще два режима работы инфракрасный датчик реализует в паре с инфракрасным маяком (Рис. 2). В режиме «Удаленный» инфракрасный датчик умеет определять нажатия кнопок инфракрасного маяка, что позволяет организовать дистанционное управление роботом. В режиме «Маяк» инфракрасный маяк посылает постоянные сигналы, по которым инфракрасный датчик может определять примерное направление и удаленность маяка, что позволяет запрограммировать робота таким образом, чтобы он всегда следовал в сторону инфракрасного маяка. Перед использованием инфракрасного маяка в него необходимо установить две батарейки AAA. 

Рис. 1

Рис. 2

8.2. Инфракрасный датчик. Режим «Приближение»

Этот режим работы инфракрасного датчика похож на режим определения расстояния ультразвуковым датчиком. Разница кроется в природе световых волн: если звуковые волны отражаются от большинства материалов практически без затухания, то на отражение световых волн влияют не только материалы, но и цвет поверхности. Темные цвета в отличие от светлых сильнее поглощают световой поток, что влияет на работу инфракрасного датчика. Диапазон работы инфракрасного датчика также отличается от ультразвукового — датчик показывает значения в пределах от 0 (предмет находится очень близко) до 100 (предмет находится далеко или не обнаружен). Еще раз подчеркнем: инфракрасный датчик нельзя использовать для определения точного расстояния до объекта, так как на его показания в режиме «Приближение» оказывает влияние цвет поверхности исследуемого предмета. В свою очередь это свойство можно использовать для различия светлых и темных объектов, находящихся на равном расстоянии до робота. С задачей же определения препятствия перед собой инфракрасный датчик справляется вполне успешно.

Решим практическую задачу, похожую на Задачу №14 Урока №7, но, чтобы не повторяться, усложним условие дополнительными требованиями.

Задача №17: написать программу прямолинейно движущегося робота, останавливающегося перед стеной или препятствием, отъезжающего немного назад, поворачивающего на 90 градусов и продолжающего движение до следующего препятствия.

У робота, собранного по инструкции small-robot-31313, впереди по ходу движения установлен инфракрасный датчик. Соединим его кабелем с портом «3» модуля EV3 и приступим к созданию программы.

Рассмотрим программный блок «Ожидание» Оранжевой палитры, переключив его в Режим: «Инфракрасный датчик» — «Сравнение» — «Приближение» (Рис. 3). В этом режиме программный блок «Ожидание» имеет два входных параметра: «Тип сравнения» и «Пороговое значение». Настраивать эти параметры мы уже умеем.

Рис. 3

Решение:

1. Начать прямолинейное движение вперед
2. Ждать, пока пороговое значение инфракрасного датчика станет меньше 20
3. Прекратить движение вперед
4. Отъехать назад на 1 оборот двигателей
5. Повернуть вправо на 90 градусов (воспользовавшись знаниями Урока №3, рассчитайте необходимый угол поворота моторов)
6. Продолжить выполнение пунктов 1 — 5 в бесконечном цикле.

Попробуйте решить Задачу № 17 самостоятельно, не подглядывая в решение.

Решение Задачи №17

Рис. 4

А теперь для закрепления материала попробуйте адаптировать решение Задачи №15 Урока №7 к использованию инфракрасного датчика! Получилось? Поделитесь впечатлениями в комментарии к уроку…

8.3. Дистанционное управление роботом с помощью инфракрасного маяка

Инфракрасный маяк, входящий в домашнюю версию конструктора Lego mindstorms EV3, в паре с инфракрасным датчиком позволяет реализовать дистанционное управление роботом. Познакомимся с маяком поближе:

1. Пользуясь инфракрасным маяком, направляйте передатчик сигнала (Рис. 5 поз. 1) в сторону робота. Между маяком и роботом должны отсутствовать любые препятствия! Благодаря широкому углу обзора инфракрасный датчик уверено принимает сигналы, даже если маяк располагается позади робота!
2. На корпусе маяка расположены 5 серых кнопок (Рис. 5 поз. 2), нажатия которых распознает инфракрасный датчик, и передает коды нажатий в программу, управляющую роботом.
3. С помощью специального красного переключателя (Рис. 5 поз. 3) можно выбрать один из четырех каналов для связи маяка и датчика. Сделано это для того, чтобы в непосредственной близости можно было управлять несколькими роботами.  

Рис. 5

Задача №18: написать программу дистанционного управления роботом с помощью инфракрасного маяка.

Мы уже знаем, что для реализации возможности выбора выполняющихся блоков необходимо воспользоваться программным блоком «Переключатель» Оранжевой палитры. Установим режим работы блока «Переключатель» в «Инфракрасный датчик» — «Измерение» — «Удалённый» (Рис. 6). 

Рис. 6

Для активации связи между инфракрасным датчиком и маяком необходимо установить правильное значение параметра «Канал» (Рис. 7 поз. 1) в соответствии с выбранным каналом на маяке! Каждому программному контейнеру блока «Переключатель» необходимо сопоставить один из возможных вариантов нажатия серых клавиш (Рис. 7 поз. 2). Заметьте: некоторые варианты включают одновременное нажатие двух клавиш (нажатые клавиши помечены красным цветом). Всего в программном блоке «Переключатель» в этом режиме можно обрабатывать до 12 различающихся условий (одно из условий должно быть выбрано условием по умолчанию). Добавляются программные контейнеры в блок «Переключатель» нажатием на «+» (Рис. 7 поз.3).

Рис. 7

Предлагаем реализовать следующий алгоритм управления роботом:

• Нажатие верхней левой кнопки включает вращение левого мотора, робот поворачивает вправо (Рис. 7 поз. 2 значение: 1)
• Нажатие верхней правой кнопки включает вращение правого мотора, робот поворачивает влево (Рис. 7 поз. 2 значение: 3)
• Одновременное нажатие верхних левой и правой кнопок включает одновременное вращение вперед левого и правого мотора, робот двигается вперед прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 5)
• Одновременное нажатие нижних левой и правой кнопок включает одновременное вращение назад левого и правого мотора, робот двигается назад прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 8)
• Если не нажата ни одна кнопка маяка — робот останавливается (Рис. 7 поз. 2 значение: 0).

При разработке алгоритма дистанционного управления вы должны знать следующее: когда нажата одна из комбинаций серых кнопок — инфракрасный маяк непрерывно посылает соответствующий сигнал, если кнопки отпущены, то отправка сигнала прекращается. Исключение составляет отдельная горизонтальная серая кнопка (Рис. 7 поз 2 значение: 9). Эта кнопка имеет два состояния: «ВКЛ» — «ВЫКЛ». Во включенном состоянии маяк продолжает посылать сигнал, даже если вы отпустите кнопку (о чём сигнализирует загорающийся зеленый светодиод), чтобы выключить отправку сигнала в этом режиме — нажмите горизонтальную серую кнопку еще раз.

Приступим к реализации программы:

Наш алгоритм дистанционного управления предусматривает 5 вариантов поведения, соответственно наш программный блок «Переключатель» будет состоять из пяти программных контейнеров. Займемся их настройкой.

1. Вариантом по умолчанию назначим вариант, когда не нажата ни одна кнопка (Рис. 7 поз. 2 значение: 0). Установим в контейнер программный блок «Независимое управление моторами», выключающий моторы «B» и «C».
2. В контейнер варианта нажатия верхней левой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 1) установим программный блок «Большой мотор», включающий мотор «B».
3. В контейнер варианта нажатия верхней правой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 3) установим программный блок «Большой мотор», включающий мотор «C».
4. В контейнер варианта одновременного нажатия верхних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 5) установим программный блок «Независимое управление моторами», включающий вращение моторов «B» и «C» вперед.
5. В контейнер варианта одновременного нажатия нижних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 8) установим программный блок «Независимое управление моторами», включающий вращение моторов «B» и «C» назад.
6. Поместим наш настроенный программный блок «Переключатель» внутрь программного блока «Цикл».

По предложенной схеме попробуйте создать программу самостоятельно, не подглядывая в решение! 

Решение Задачи №18

Рис. 8

Загрузите получившуюся программу в робота и запустите её на выполнение. Попробуйте управлять роботом с помощью инфракрасного маяка. Всё ли у вас получилось? Понятен ли вам принцип реализации дистанционного управления? Попробуйте реализовать дополнительные варианты управления. Напишите свои впечатления в комментарии к этому уроку.

* Хотите увидеть невидимые волны? Включите режим фотосъемки в мобильном телефоне и поднесите излучающий элемент дистанционного пульта от телевизора к объективу мобильного телефона. Нажимайте кнопки пульта дистанционного управления и на экране телефона наблюдайте свечение инфракрасных волн.

Могу ли я использовать ИК-датчик расстояния в дождь?

В соответствии с листом данных для этого устройства , расположенным на веб-сайте Adafruit, используемая частота составляет 870 нм. Если вам нужны конкретные показатели затухания, это может быть полезной информацией.

Другой веб-сайт предполагает, что тепловизионные системы обработки изображений с ИК-камерой (которые используют различную частоту IR) ослабляются дождем. Некоторая энергия IR теряется поглощением, а часть — отражением. Я не решался предположить, что это ответ из-за разных частот.

Digikey has a document covering wide use of IR sensing. Listed in the document:

К недостаткам ИК-технологии относятся:

1. Линия визирования: передатчики и приемники должны быть почти напрямую
   выровнены
2. Заблокировано обычными материалами: люди, стены, растения и другие объекты могут блокировать передачу.
3. Короткий диапазон: производительность падает с более длинными расстояниями
4. Легкий и чувствительный к погодным условиям: прямой солнечный свет, дождь, туман, пыль и загрязнение могут повлиять на передачу.
5. Скорость: скорость передачи данных ниже обычной проводной и радиопередачи.

Несмотря на то, что передача данных не является вашей целью, применяются соображения. Влажная поверхность, на которой проходит ваш датчик, будет ослаблена, а также может слегка дифрагироваться.

Я не нашел прямой ссылки на величину затухания. Если ваш датчик защищен от проникновения воды, а поверхность слегка влажная, у вас могут быть минимальные проблемы с чтением расстояния. Если количество осадков находится на уровне frog-strangler , там может быть достаточным количеством воды для устранения полезных показаний.

Другой поиск привел к аналогичному вопросу об экспансии физического стека, что привело к более полному ответу :

На одной странице есть еще одно изображение, но оба показывают, что на частоте 870 нм наблюдается меньшее затухание, чем большая часть ИК-спектра, особенно выше 3000 нм. Приведенный выше документ предполагает, что воздействие дождя (воды) на ближнем инфракрасном диапазоне (970-1940 нм) низкое, но оно все же выше, чем у 870-нм.

Для вашей цели защита экрана от дождя (зонтик) или очистка поверхности стоячей воды — лучшие варианты. Если это непрактично, нужно поэкспериментировать, чтобы определить, сколько воды может быть допущено до того, как сигнал будет потерян или ослаблен за пределы приема.

Датчики расстояния Schneider Electric: новое, снятое с производства

Доступно несколько методов обнаружения для определения близости объекта или объектов в реальном времени, каждый из которых отличается разнообразным набором базового оборудования. В результате датчики расстояния включают в себя чрезвычайно широкий спектр технологий: инфракрасную (ИК) триангуляцию, лазер, светоизлучающий диод Time-of-Flight (LED-TOF), ультразвуковой и т.д. Огромное разнообразие, предлагаемое этими четырьмя ведущими технологиями измерения расстояния, приводит к разнообразию ключевых характеристик производительности, включая дальность, разрешение, поле зрения (FOV), частоту и время приема-передачи, а также затраты на установку и текущую эксплуатацию.

Ультразвуковые датчики расстояния

Ультразвуковой датчик расстояния измеряет расстояние, испуская высокочастотные звуковые волны и записывая время, прошедшее до отражения эха на датчик. Время, необходимое для возврата определенной частоты к преобразователю сигнала, называется временем прохождения туда и обратно; общее расстояние, пройденное от ультразвукового излучателя до объекта и обратно. Чтобы определить близость к объекту, ультразвуковой датчик расстояния умножает время прохождения туда и обратно на скорость звука — примерно 1129 футов в секунду (ф / с) в условиях окружающей среды — и вдвое уменьшает вычисление.

Преимущества ультразвуковых датчиков расстояния:

Ультразвуковые датчики расстояния используют коротковолновые высокочастотные сигналы, на которые не влияют пыль, свет, цвет обнаруженных объектов и т.д.

Недостатки ультразвуковых датчиков расстояния:

Чувствительные к помехам из-за акустического шума и перекрестных помех от других датчиков с такими же частотами, ультразвуковые датчики расстояния предлагают сравнительно низкое разрешение и дальность действия по сравнению с другими технологиями из этого списка. Они также предлагают более широкий угол обзора и более длительное время приема-передачи с малым радиусом действия. Это означает, что они не подходят для обнаружения быстро движущихся объектов.

Ик-триангуляция

Датчики расстояния, оснащенные инфракрасными светодиодами (светодиодами), часто работают по принципу триангуляции: вычисление расстояния в соответствии с углом, под которым инфракрасный луч отражается от поверхности. Когда светодиод фокусирует луч света на поверхности, этот свет отражается во всех направлениях. Датчик расстояния, расположенный рядом с источником светодиода, получает отраженный сигнал, а встроенный чип устройства с зарядовой связью (CCD) определяет угол отражения для расчета расстояния.

Преимущества ик-датчиков расстояния триангуляции:

ИК-триангуляция имеет малый форм-фактор и легкую конструкцию. Они также имеют тенденцию быть конкурентоспособными по цене.

Недостатки ик-триангуляционных датчиков расстояния:

ИК-датчики расстояния, как правило, представляют собой решения для ближнего действия, которые используются индивидуально, поскольку их нельзя надежно комбинировать с дополнительными датчиками.

Лазерные датчики расстояния

Для измерения приближения с помощью монохроматического лазерного света обычно используется лазерный источник со встроенной оптикой для измерения времени, которое требуется узкому лучу импульсного света, чтобы достичь объекта и отразиться на датчике. Основной принцип этого известен как время пролета, хотя лазерные датчики расстояния могут использовать различные принципы измерения (сравнение фаз и т.д.).

Преимущества лазерных датчиков расстояния:

Лазерные датчики расстояния обеспечивают точные и стабильные результаты в различных условиях эксплуатации с большим радиусом действия. Они также могут похвастаться полностью настраиваемым полем обзора для обеспечения максимально стабильных результатов и остаются одной из самых конкурентоспособных технологий датчиков расстояния для наружного применения.

Недостатки лазерных дальномеров:

Лазеры представляют опасность для глаз обслуживающего персонала и обычно интегрируются в надежные массивы с большими форм-факторами и тяжелыми профилями. Кроме того, они не могут быть надежно интегрированы с дополнительными датчиками для более широких измерительных возможностей. Эти датчики также обычно дороже других.

ИК- Time-of-Flight

Новое решение, позволяющее преодолеть ограничения лазерных дальномеров, датчики расстояния IR Time-of-Flight измеряют расстояние с помощью ИК-светодиода по принципу времени пролета. Это дает множество преимуществ при очень небольшом количестве недостатков, а именно: более быстрое время приема-передачи, большой радиус действия (<60 метров), быстрая частота обновления, фиксированный угол обзора, более низкое энергопотребление и поддержка plug-and-play для интеграции нескольких датчиков. Хотя не существует единого датчика расстояния для каждого приложения, ИК-время пролета обеспечивает самый широкий диапазон KPI для определения приближения в помещениях и определенных наружных средах.

Преимущества светодиодных времяпролетных датчиков расстояния:

Светодиодные времяпролетные датчики компактны, легки и просты в использовании. Они оснащены простой многоосевой сенсорной технологией plug-and-play, которая облегчает интеграцию нескольких сенсоров. Это выдающееся оборудование поддерживается большим диапазоном и высокой частотой обновления для чрезвычайно точных измерений расстояния.

Недостатки светодиодных времяпролетных датчиков расстояния:

На работу вне помещений может влиять прямой солнечный свет, а отражающие поверхности могут ограничивать диапазон действия датчика. Технология также ограничивается точностью измерения уровня в сантиметрах (см), а значения расстояния рассчитываются с использованием усредненных значений.

Доставка и гарантии

Мультибрендовый поставщик Олниса предоставляет промышленную электротехнику от самых известных брендов со всего мира. К примеру, на сайте можно заказать и купить датчики расстояния Schneider Electric различных моделей.  Доставка осуществляется во все страны СНГ и по всей территории РФ. На всю технику предоставляется полная гарантия. Минимальный срок доставки занимает от 1 суток (минимальный заказ – от 50 евро).

типов датчиков расстояния и как их выбрать?

Что касается датчиков расстояния, существует много типов; Ультразвук, ИК-приближение, лазерное расстояние и т. д., и выбор правильного для вашего следующего проекта Arduino или Raspberry Pi может оказаться сложной задачей. Поэтому сегодня мы рассмотрим множество датчиков расстояния, их типы и ответим, какой из них лучше всего подходит для вас!

Я расскажу следующее:

• Что такое датчики расстояния и как они работают?
• Типы датчиков расстояния
• Сравнение датчиков расстояния: Как выбрать датчик расстояния?

Что такое датчики расстояния?

Как следует из названия, для упрощения определения датчиков расстояния это датчики, используемые для определения близости объекта без какого-либо физического контакта.

Как работает датчик расстояния?

Обычно связанный с ультразвуковыми датчиками, он функционирует путем вывода сигнала (в зависимости от технологии; ультразвуковые волны, ИК, светодиоды и т. Д.) И измерения изменений при возврате сигнала.

• Измерение изменения может быть в форме:
  • Время, необходимое для возврата сигнала
  • Интенсивность возвращенного сигнала

Датчик расстояния и датчики приближения

Поскольку датчики расстояния могут быть обычно связаны с датчиками приближения из-за аналогичной корреляции, функциональность любого датчика может быть легко неправильно понята.Поэтому вот краткое сравнение между ними, чтобы помочь вам понять, в чем разница между датчиками расстояния и датчиками приближения.

• Датчики приближения определяют, находится ли объект в зоне обнаружения, в которой датчик предназначен для работы. Следовательно, необязательно указывать расстояние между датчиком и объектом.
  • Узнайте больше о датчиках приближения здесь!
• Датчики расстояния определяют расстояние от объекта и измерительного устройства путем выдачи тока.Токи могут быть в виде ультразвуковых, лазерных, инфракрасных волн и т. Д.

Типы датчиков расстояния

Теперь, когда у нас есть понимание того, что такое датчики расстояния, мы рассмотрим различные датчики измерения расстояния, представленные на рынке, каждый со своими собственными сенсорными технологиями.

Вот краткое изложение различных типов датчиков расстояния!

Ультразвуковой датчик

Что такое ультразвуковой датчик?

Пожалуй, наиболее распространенным типом датчика измерения расстояния является ультразвуковой датчик, также известный как датчик сонара, он определяет расстояние до объектов путем излучения высокочастотных ультразвуковых волн.

Принцип работы ультразвукового датчика

1. Ультразвуковой датчик излучает высокочастотные звуковые волны по направлению к целевому объекту
2. Целевой объект улавливает звуковые волны
3. Затем звуковые волны отражаются от ультразвукового датчика и отражаются обратно к ультразвуковому датчику
4. Время, необходимое звуковой волне до return используется как измерение расстояния между

Основные области применения ультразвукового датчика

Теперь, когда мы поняли, как это работает, мы посмотрим, для чего он используется.Вот общие области применения ультразвуковых датчиков расстояния:

• Измерение расстояния
• Роботизированные датчики
• Умные автомобили
  • Да, Tesla использует ультразвуковые датчики как часть своей программы автопилота!
• Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)

Преимущества ультразвуковых датчиков

• Не зависит от цвета и прозрачности объекта, поскольку он определяет расстояние посредством звуковых волн
• Хорошо работает в темных местах
• Обычно потребляет меньший ток / мощность
• Несколько вариантов интерфейса для сопряжения с микроконтроллером и т. Д.

Недостатки ультразвуковых датчиков

• Ограниченный диапазон обнаружения
• Низкое разрешение и низкая частота обновления, что делает его непригодным для обнаружения быстро движущихся целей
• Невозможно измерить расстояние до объектов с экстремальной текстурой / поверхностью

Рекомендуемый ультразвуковой датчик

Grove — ультразвуковой датчик: Улучшенная версия HC-SR04

Чтобы ультразвуковой датчик был похож на Arduino, вам понадобится модуль ультразвукового датчика.Я рекомендую Grove — ультразвуковой датчик, который обладает значительными преимуществами по сравнению с популярным HC-SR04!

Интересно, почему это лучший вариант, чем HC-SR04? Вот сравнительная таблица!

Из таблицы видно, что ультразвуковой датчик Grove — более универсальный вариант:

• Поддерживает более широкий уровень напряжения
• Требуется меньшее количество контактов ввода / вывода
• Более простое сопряжение с Raspberry Pi

Хотите узнать больше? Вы можете ознакомиться со следующими ресурсами:

ИК-датчики расстояния

Второе место в этом списке занимают инфракрасные датчики расстояния, сокращенно инфракрасные.Чаще всего ассоциируется с Sharp GP2Y0A21YK0F, он определяет расстояние или приближение за счет излучения ИК-луча и вычисления угла отражения.

ИК-датчики поставляются с двумя линзами:

• Линза ИК-излучателя светодиода, излучающая световой луч
• Позиционно-чувствительный фотодетектор (PSD), где отраженный луч падает на

Принцип работы ИК-датчиков расстояния

Датчики расстояния

работают по принципу триангуляции; измерение расстояния на основе угла отраженного луча.

Вот иллюстрация того, как инфракрасные датчики расстояния работают через триангуляцию:

1. Инфракрасный свет излучается ИК-излучателем светодиода
2. Луч света попадает на объект (P1) и отражается под определенным углом
3. Отраженный свет достигает PSD (U1)
4. Датчик в PSD будет затем определите положение / расстояние до отражающего объекта

Основные области применения ИК-датчиков

• Телевизоры, компьютеры, ноутбуки
• Измерение расстояния
• Системы безопасности, такие как наблюдение, охранная сигнализация и т. Д.
• Приложения для мониторинга и управления

Преимущества ИК-датчиков

• Малый форм-фактор; Обычные ИК-датчики, такие как датчики Sharp, как правило, меньше по размеру
• Применимо для использования в дневное и ночное время
• Защищенная связь через линию прямой видимости
• В отличие от ультразвуковых датчиков способна измерять расстояние до объектов со сложной поверхностью

Недостатки ИК-датчиков

• Ограниченный диапазон измерений
• Под влиянием условий окружающей среды и твердых предметов; невозможно использовать через стены или двери

Рекомендуемые ИК-датчики

Grove — Инфракрасный датчик приближения 80 см

Этот ИК-датчик приближения, основанный на SHARP gp2y0a21yk0f, является популярной рекомендацией для всех, кто ищет простое определение расстояния Arduino.

Этот инфракрасный датчик приближения, выполненный в компактном форм-факторе с низким энергопотреблением, обеспечивает непрерывное считывание расстояния в диапазоне от 10 см до 80 см!

Хотите узнать больше? Вы можете ознакомиться со следующими ресурсами:

ИК и ультразвуковой

Теперь, когда мы разобрались как с инфракрасными, так и с ультразвуковыми датчиками, вам может быть интересно, в чем разница между инфракрасными и ультразвуковыми датчиками? Вот сравнительная таблица, демонстрирующая различия:

Лазерные датчики расстояния: датчики LIDAR

LiDAR, сокращенно от Light Detection and Ranging, можно рассматривать как лазерный датчик расстояния.Он измеряет дальность до цели с помощью световых волн лазера, а не радио- или звуковых волн.

Принцип работы LIDAR

Есть несколько способов объяснить, как работает лидар (например, триангуляция, база импульсов и т. Д.), Но самый простой способ:

ref

1. Передатчик на устройстве LiDAR излучает лазерный свет на целевой объект
2. Затем импульс лазера улавливается целью и отражается обратно
3. Затем рассчитывается расстояние, используя соотношение между постоянной скоростью света в воздухе и время между отправкой / получением сигнала

Ключевые области применения LiDAR

• Экологический мониторинг; лесное хозяйство, картографирование и др.
• Измерение расстояния
• Управление машинами и безопасность
• Робототехника

Преимущества LiDAR

• Высокий диапазон измерений и точность
• Возможность измерения трехмерных структур
• Высокая скорость обновления; подходит для быстро движущихся объектов
• Малые длины волн по сравнению с сонаром и радаром; хорошо обнаруживает мелкие объекты
• Пригоден для использования днем ​​и ночью

Недостатки LiDAR

• Более высокая стоимость по сравнению с ультразвуком и ИК
• Вредно для невооруженного глаза; LiDAR-устройства более высокого уровня могут использовать более сильные LiDAR-импульсы, которые могут повлиять на человеческий глаз

Рекомендуемые датчики LiDAR

Не бойтесь высокой стоимости, которую приносит LiDAR, поскольку здесь, в Seeed, мы предлагаем миниатюрный датчик приближения LiDAR, который очень доступен по цене и легко сочетается с вашим Arduino!

Хотите узнать об этом больше? Вы можете перейти на страницу нашего продукта!

Светодиодные времяпролетные датчики расстояния

Наконец, мы рассмотрим светодиодные датчики времени пролета.Чаще всего ассоциируется с VL53L0X, это часть более широкого спектра LIDAR, в котором для измерения расстояний используется времяпролетная технология.

Что такое времяпролетные датчики и принцип их работы

Датчики

Time-of-Flight — это датчики, которые измеряют время, необходимое волновому импульсу, чтобы отразиться от объекта и вернуться к датчику. Он способен создавать трехмерное изображение по осям X, Y, Z с помощью одного снимка, измеряя время, которое требуется свету, чтобы пройти от излучателя к приемнику.

Благодаря технологии времени пролета он обеспечивает значительные преимущества по сравнению с другими используемыми методами определения расстояния:

• Более широкий диапазон
• Более быстрые показания
• Более высокая точность

Датчики времени пролета работают аналогично датчикам LiDAR, где:

1. Передатчик на времяпролетном устройстве излучает свет ИК-светодиода на целевой объект
2. Затем импульс светодиода улавливается целью и отражается обратно
3. Затем рассчитывается расстояние с использованием отношения между постоянными скорость света в воздухе и время между отправкой / получением сигнала

Ключевые области применения времяпролетных датчиков:

• Промышленное применение
• Машинное зрение
• Робототехника
• Подсчет людей
• Дроны

Преимущества датчиков времени пролета:

• Такая технология предлагает большой диапазон измерений с точностью
• Возможность создания трехмерных изображений
• Используется в широком спектре приложений благодаря своей способности распознавать крупные объекты

Недостатки времяпролетных датчиков

• Более высокая стоимость
• Разрешение по глубине по Z все еще оставляет желать лучшего с обычными системами, предлагающими разрешение по Z 1 см

Рекомендуемый датчик времени пролета

Grove — время полета датчик расстояния (VL53L0X)

Поддерживая свою популярность, VL53L0X включает в себя передовой массив SPAD и запатентованную технологию ST FlightSense второго поколения.Это позволяет измерять абсолютные расстояния до 2 м!

Приведенная выше рекомендация также является частью нашей системы Grove, что упрощает сопряжение с вашим Arduino!

Хотите узнать об этом больше? Вы можете ознакомиться со следующими ресурсами:

Сравнение датчиков расстояния

Теперь, чтобы помочь вам выбрать подходящий датчик расстояния, я привел сводную таблицу ниже с тем, что вы должны учитывать при выборе.

Однако, поскольку у всех четырех из них есть свои плюсы и минусы, вам нужно сначала определить вашу предполагаемую цель / приложение, прежде чем выбирать одно!

Из таблицы можно сделать вывод, что как ультразвуковые, так и инфракрасные датчики расстояния больше подходят для проектов Arduino, которые требуют более короткого расстояния.В то время как датчики LiDAR и Time-of-Flight были бы рекомендованы для тех, кто ищет более высокие возможности зондирования и 3D-изображения!

Сводка

Это все, что касается сегодняшнего руководства по датчикам расстояния. Я надеюсь, что это помогло вам лучше понять и принять лучшее решение о покупке!

Для совместимости с датчиком расстояния Arduino вы можете рассмотреть рекомендуемые продукты Seeed для каждого типа! Это сэкономит ваше время, пытаясь сделать датчик расстояния самостоятельно!

• Рекомендация ультразвукового датчика:
• Рекомендация ИК-датчика:
• Рекомендация лазерного датчика расстояния:
• Рекомендация датчика времени полета:

Для получения дополнительной информации о датчиках приближения вы можете проверить моя предыдущая статья здесь!

Следите за нами и ставьте лайки:

Теги: датчик расстояния, датчик расстояния arduino, определение датчика расстояния, сравнение датчиков расстояния, расстояние и приближение, инфракрасный датчик, ИК-датчик расстояния, ИК-датчик, лазерный датчик расстояния, лидар, приближение, время полета, типы датчиков расстояния, ультразвуковой датчик , что такое датчик расстояния

Продолжить чтение

Все о датчиках приближения: какой тип использовать?

Индуктивный, емкостный, ультразвуковой, ИК? Это распространенные типы датчиков приближения, которые сегодня используются в различных приложениях, от датчиков приближения Andriod и iPhone до измерения расстояния и обнаружения объектов с помощью Arduino.Следовательно, выбор легко подключаемого, точного и надежного устройства очень важен для выполнения ваших предполагаемых целей.

В этом руководстве я расскажу о различных типах датчиков приближения, их использовании и цене с рекомендациями, чтобы облегчить ваше решение!

Это руководство будет охватывать следующие компоненты:

• Что такое датчики приближения?
• Типы датчиков приближения
• Как выбрать датчик приближения
• Достойны упоминания
• Сравнение датчиков приближения (Резюме)

Датчики приближения — это датчики, которые обнаруживают движение / присутствие объектов без физического контакта и передают полученную информацию в электрический сигнал.Его также можно определить как бесконтактный переключатель, определение, данное японскими промышленными стандартами (JIS) для всех бесконтактных датчиков обнаружения

.

• Звуки сложные? Датчик приближения просто означает; Датчик, который обнаруживает, улавливает и передает информацию без какого-либо физического контакта!

Характеристики датчика приближения

Чтобы лучше понять, что такое датчик приближения, мы рассмотрим его особенности. Ниже приведены его особенности, некоторые из которых уникальны по сравнению с традиционными оптическими / контактными датчиками:

Бесконтактное зондирование

Бесконтактный датчик приближения позволяет обнаруживать объект, не касаясь его, обеспечивая хорошее состояние объекта

Не зависит от состояния поверхности

Датчики приближения почти не зависят от цвета поверхности объектов, поскольку они в основном обнаруживают физические изменения

Пригодность для широкого спектра применений

Датчики приближения

подходят для влажных условий и использования в широком диапазоне температур, в отличие от традиционных оптических датчиков.

Датчики приближения

также применимы в телефонах, будь то ваши устройства Andriod или IOS. Он состоит из простой ИК-технологии, которая включает и выключает дисплей в соответствии с вашим использованием. Например, он отключает ваш дисплей, когда телефонный звонок продолжается, чтобы вы случайно не активировали что-то, поднося его к щекам!

Увеличенный срок службы

Поскольку датчик приближения использует полупроводниковые выходы, нет движущихся частей, зависящих от рабочего цикла.Таким образом, его срок службы увеличивается по сравнению с традиционными датчиками!

Высокая скорость отклика

По сравнению с переключателями, для которых требуется контакт, датчики приближения обеспечивают более высокую скорость отклика.

Теперь, когда мы поняли, что такое датчики приближения, мы подробнее рассмотрим различные типы; каждый хорошо подходит для своих конкретных приложений и сред.

Готовы? Вот краткое изложение различных типов датчиков приближения!

Индуктивные датчики приближения

Индуктивные датчики приближения — это бесконтактные датчики, используемые только для обнаружения металлических предметов.Он основан на законе индукции, приводящем в движение катушку с осциллятором, когда к ней приближается металлический объект.

Он имеет две версии и состоит из 4 основных компонентов:

Версии:

• Неэкранированный: электромагнитное поле, создаваемое катушкой, не ограничено, что позволяет увеличивать и увеличивать расстояние срабатывания
• Экранированное: генерируемое электромагнитное поле сосредоточено спереди, где стороны катушки датчика закрыты

Компоненты:

• Он состоит из 4 основных компонентов, как показано на рисунке; Катушка, генератор, триггер Шмитта и схема переключения выхода

Как работает индуктивный датчик приближения?

1. Переменный ток подается на катушку, создавая электромагнитное поле обнаружения
2. Когда металлический объект приближается к магнитному полю, нарастают вихревые токи, что приводит к изменению индуктивности катушки
3. При изменении индуктивности катушки цепь , который постоянно отслеживается, активирует выходной переключатель датчика

* Примечание: даже когда цель отсутствует, индуктивные датчики продолжают колебаться.Переключатель срабатывает только при наличии объекта.

Общие приложения:

• Промышленное использование
  • Машины для автоматизации производства, которые подсчитывают продукты, передачи продуктов
• Системы безопасности
  • Обнаружение металлических предметов, арсенала, мин и т. Д.

Преимущества индуктивных датчиков приближения

• Бесконтактное обнаружение
• Адаптивность к окружающей среде; устойчивость к обычным условиям, наблюдаемым в промышленных зонах, таких как пыль и грязь
• Возможность и универсальность в обнаружении металлов
• Достаточно дешево, если говорить о цене
• Отсутствие движущихся частей, что обеспечивает более длительный срок службы

Недостатки индуктивных датчиков приближения

• Отсутствие дальности обнаружения, в среднем макс. Дальность до 80 мм
• Может обнаруживать только металлические предметы
• На производительность могут влиять внешние условия; экстремальные температуры,
  СОЖ или химикаты

Индуктивные датчики, предлагаемые в Seeed

Grove — 2-канальный индуктивный датчик (LDC1612)

Компания Seeed предлагает этот индуктивный датчик, который позволяет реализовать преимущества индуктивного измерения в производительности и надежности при минимальных затратах и ​​потреблении энергии.

Выходя за рамки простого измерения приближения, его Arduino совместим с возможностями приложений дистанционного зондирования и многими другими возможностями!

Хотите узнать больше? Вы можете перейти на страницу нашего продукта, чтобы узнать больше!

Емкостные датчики приближения

Изображение предоставлено: Automation Insights

Емкостные датчики приближения — это бесконтактные датчики, которые обнаруживают как металлические, так и неметаллические объекты, включая жидкости, порошки и гранулы.Он работает, обнаруживая изменение емкости.

Как и индуктивные датчики, он состоит из генератора, триггера Шмитта и схемы переключения выходов. Единственное отличие состоит в том, что он состоит из 2 зарядных пластин (1 внутренняя, 1 внешняя) для емкостного заряда:

• Внутренняя пластина, подключенная к генератору
• Внешняя пластина (электроды датчика), используемая в качестве чувствительной поверхности

Как работают емкостные датчики приближения?

1. Емкостный датчик приближения создает электростатическое поле
2. Когда объект (проводящий / непроводящий) приближается к чувствительной области, емкость обеих пластин увеличивается, что приводит к усилению амплитуды генератора
3. Результирующее усиление амплитуды запускает переключатель выхода датчика

* Примечание: емкостные датчики колеблются только при наличии целевого объекта

Общие приложения:

• Промышленное использование
  • Машины для автоматизации производства, которые подсчитывают продукты, передачи продуктов
  • Процессы розлива, трубопроводы, чернила и т. Д.
  • Уровень, состав и давление жидкости
• Контроль влажности
• Неинвазивное обнаружение содержимого
• Сенсорные приложения

Преимущества емкостных датчиков приближения

• Бесконтактное обнаружение
• Обнаружение широкого спектра материалов
• Широкий диапазон чувствительности позволяет обнаруживать объекты через неметаллические стены
• Хорошо подходит для использования в промышленных условиях
• Содержит потенциометр, позволяющий пользователям для регулировки чувствительности датчика таким образом, чтобы обнаруживались только необходимые объекты
• Отсутствие движущихся частей, что обеспечивает более длительный срок службы

Недостатки емкостных датчиков приближения

• Относительно низкий диапазон, хотя постепенное увеличение по сравнению с индуктивными датчиками
• Более высокая цена по сравнению с индуктивными датчиками

Емкостные датчики, предлагаемые в Seeed

Grove — емкостной датчик влажности (коррозионностойкий)

Поскольку мы теперь поняли, что емкостные датчики приближения могут контролировать влажность, нам, конечно же, понадобится датчик для его применения!

Вот где на сцену выходит Grove — емкостной датчик влажности (устойчивый к коррозии).Это датчик влажности почвы, основанный на изменении емкости. По сравнению с резистивными датчиками он не только устойчив к коррозии, но и предлагает широкий спектр применения!

Хотите узнать больше? Перейдите на страницу нашего продукта здесь!

Grove — 12-клавишный емкостный датчик касания I2C V2 (MPR121)

Нужен модуль, который делает больше, чем просто емкостное определение приближения? Мы получили именно это!

The Grove — 12-клавишный емкостный датчик касания I2C V2 (MPR121) — это модуль 3-в-1 со следующими функциями: определение емкости, датчик касания и датчик приближения.

Чтобы узнать о нем больше информации, перейдите на страницу нашего продукта здесь!

Ультразвуковые датчики приближения

Ультразвуковой датчик расстояния

Третий в этом списке — ультразвуковые датчики приближения, обнаруживающие присутствие объектов посредством излучения высокочастотного ультразвукового диапазона. Это происходит за счет преобразования электрической энергии. Подобно емкостным датчикам, он может обнаруживать твердые, жидкие, гранулированные или гранулированные объекты.

Пожалуй, самый простой из всех, он состоит только из ультразвукового передатчика и ультразвукового приемника.

Как работает ультразвуковой датчик приближения?

1. Звуковой преобразователь излучает звуковые волны
2. Звуковые волны отражаются от объекта
3. Отразившаяся волна затем возвращается на датчик
4. Время, которое потребовалось для излучения и приема звуковых волн, затем используется для определения расстояния / близости

Общие приложения

• Измерение расстояния
• Анемометры для определения скорости и направления ветра
• Автоматизация производственных процессов
• Обнаружение жидкостей
• Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для мониторинга объектов
• Робототехника

Преимущества ультразвуковых датчиков приближения

• Бесконтактное обнаружение
• Не зависит от цвета и прозрачности объекта
• Не зависит от внешних условий окружающей среды, надежное решение
  • Хорошо работает в экстремальных условиях
  • Можно использовать в темноте
• Низкое потребление тока

Недостатки ультразвуковых датчиков приближения

• Ограниченная дальность обнаружения, хотя и более высокая по сравнению с индуктивными и емкостными датчиками
• Не работает в вакууме, так как ультразвуковые датчики работают с помощью звуковых волн
• Невозможно измерить расстояние до мягких объектов или объектов с экстремальной текстурой

Ультразвуковые датчики, предлагаемые в Seeed

Grove — ультразвуковой датчик: Улучшенная версия HC-SR04

Сделанный со значительными преимуществами по сравнению с традиционным ультразвуковым датчиком HC-SR04, Grove — Ultrasonic Sensor является идеальным ультразвуковым модулем не только для определения приближения, но и для измерения расстояния и ультразвукового датчика.также!

Хотите узнать больше? Вы можете ознакомиться со следующими ресурсами:

ИК датчик приближения

IR, сокращенно инфракрасный, обнаруживает присутствие объекта, испуская луч инфракрасного света. Он работает аналогично ультразвуковым датчикам, но вместо использования звуковых волн передается ИК-излучение.

Инфракрасные датчики приближения состоят из излучающего ИК-светодиода и светового датчика для обнаружения отражения. Он имеет встроенную схему обработки сигналов, которая определяет оптическое пятно на PSD.

Как работают ИК-датчики приближения?

1. Инфракрасный свет излучается инфракрасным светодиодным излучателем
2. Луч света попадает на объект и отражается обратно под углом
3. Отраженный свет достигает светового детектора
4. Датчик в световом детекторе определяет положение / расстояние отражающего объекта

Общие приложения

• Измерение расстояния
• Счетчик предметов; когда объект отсекает излучающий свет, он считается за один
• Системы безопасности, такие как наблюдение, охранная сигнализация и т. д.
• Приложения для мониторинга и управления

Преимущества инфракрасных датчиков приближения

• Бесконтактное обнаружение
• Применимо для использования в дневное и ночное время
• Защищенная связь через линию прямой видимости
• В отличие от ультразвуковых датчиков приближения способна измерять расстояние до мягких объектов
• Точность инфракрасного датчика не подвержена коррозии или окислению

Недостатки ИК-датчиков приближения

• Под влиянием условий окружающей среды и твердых предметов, что подразумевает невозможность использования через стены или двери
• Требуется прямая видимость между передатчиком и приемником для связи
• Производительность падает на больших расстояниях

Инфракрасный датчик приближения, предлагаемый в Seeed

Grove — Инфракрасный датчик приближения 80 см

Этот ИК-датчик приближения, созданный на основе SHARP GP2Y0A21, является популярным выбором, который я рекомендую всем, кто ищет точные измерения расстояния, помимо ваших альтернатив.

Упакованный в небольшой корпус с низким энергопотреблением, этот ИК-датчик приближения позволяет непрерывно считывать расстояние в диапазоне от 10 см до 80 см!

Хотите узнать больше? Вы можете ознакомиться со следующими ресурсами:

Как выбрать подходящий датчик приближения

Теперь, чтобы помочь вам выбрать подходящий из четырех, я предоставил критерии, которые вы должны учитывать при выборе датчика приближения.

Однако, как всегда, вы должны сначала принять во внимание предполагаемую цель; В первую очередь, для чего вы пытаетесь это использовать.

Еще один фактор, на который стоит обратить внимание, — это электрическая система, с которой вы интегрируете датчик приближения.Будь то электрическая нагрузка (NPN / PNP) или напряжение питания (AC / DC), датчик должен работать с системой управления, которую вы используете.

Награды

Теперь, когда я рассмотрел критерии для рассмотрения датчика приближения, вот список некоторых почетных упоминаний, на которые все же стоит обратить внимание!

Фотоэлектрический датчик приближения

Фотоэлектрические датчики приближения — это датчики, в которых используется высококачественная фотоэлектрическая технология, они излучают световой луч, способный обнаруживать любые объекты!

Имеются следующие 3 разные модели; Отражение, пересечение луча и светоотражение.Каждая модель предлагает различные методы излучения света, хотя все они очень эффективны, когда дело касается обнаружения на расстоянии.

Если вас интересует такая технология определения приближения, вы можете проверить этот датчик, который объединяет его в небольшой корпус:

PSK-CM8JL65-CC5 Инфракрасный датчик расстояния

Магнитный датчик приближения

Магнитные датчики приближения — это бесконтактные устройства, используемые для обнаружения магнитных объектов на большом расстоянии.Типичный включает стекло и металлическое лезвие, что позволяет быстро намагничиваться!

Хотя он просто чувствует магниты, он по-прежнему хорош своей невысокой стоимостью, большой дальностью действия и небольшими размерами.

Если вам нравится один и вы хотите узнать о нем больше, вы можете проверить это:

Grove — 12-битный магнитный датчик поворота / энкодер (AS5600)

Основанный на A5600, этот магнитный датчик положения не только способен бесконтактно определять приближение, но и обладает значительными преимуществами по сравнению с обычными энкодерами.Точный, программируемый и экономичный — это вариант, который стоит рассмотреть!

Хотите узнать больше? Вы можете перейти на страницу нашего продукта для получения дополнительной информации!

LiDAR Датчик приближения

LiDar, сокращенно от Light Detection and Ranging, представляет собой высокотехнологичную сенсорную технологию, которая обеспечивает превосходную максимальную дальность обнаружения с высокой частотой обновления. Единственный главный недостаток — это стоимость, которая может оказаться слишком высокой для среднего потребителя.

Не бойтесь, компания Seeed предлагает очень доступный миниатюрный датчик приближения LiDAR!

Хотите узнать об этом больше? Вы можете перейти на страницу нашего продукта!

Сводка

Подводя итог, вот датчики приближения по сравнению с их рекомендуемым использованием:

Для совместимости датчика приближения с Arduino вы можете рассмотреть рекомендуемые продукты Seeed, охватываемые каждым типом датчика приближения! Это сэкономит вам время, пытаясь сделать его самостоятельно!

• Рекомендация индуктивного датчика:
• Рекомендация емкостного датчика:
• Рекомендация ультразвукового датчика:
• Рекомендация ИК-датчика:

Пожалуйста, следите за нами и ставьте лайки:

Теги: емкостный датчик приближения, расстояние, индуктивный датчик приближения, ИК-датчик приближения, магнитный датчик приближения, фотоэлектрический датчик приближения, приближение, датчик расстояния приближения, Датчик приближения, датчик приближения arduino, сравнение датчиков приближения, руководство по датчику приближения, среднее значение датчика приближения, датчик , типы датчиков приближения, ультразвуковой датчик приближения, ультразвуковой датчик, что такое датчик приближения

Продолжить чтение

Grove — Ультразвуковой датчик расстояния

Grove — ультразвуковой датчик расстояния — это ультразвуковой преобразователь , который использует ультразвуковые волны для измерения расстояния.Он может измерять от 3 см до 350 см с точностью до 2 мм. Это идеальный ультразвуковой модуль для измерения расстояния, датчиков приближения и ультразвуковых детекторов.

Этот модуль имеет ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник, поэтому вы можете рассматривать его как ультразвуковой приемопередатчик. Знакомый с сонаром, когда ультразвуковая волна 40 кГц, генерируемая передатчиком, встречает объект, звуковая волна излучается обратно, и приемник может принимать отраженную ультразвуковую волну.Необходимо только рассчитать время от передачи до приема, а затем умножить скорость звука в воздухе (340 м / с), чтобы вычислить расстояние от датчика до объекта.

Как работает ультразвуковой датчик расстояния?

Вот простой пример того, как работает ультразвуковой датчик для измерения расстояния:

• Во-первых, передатчик (триггерный контакт) посылает звуковую волну
• Объект улавливает волну, отражая ее обратно на датчик.
• Приемник (эхо-контакт) принимает его

По сравнению с традиционными ультразвуковыми модулями HC-SR04 , Ультразвуковой датчик расстояния Grove объединяет однокристальный микрокомпьютер, а передающий и принимающий сигналы используют один вывод за счет мультиплексирования с временным разделением, поэтому используется только один вывод ввода / вывода. занят. Другое отличие состоит в том, что HC-SR04 поддерживает только напряжение 5 В, а ультразвуковой датчик расстояния Grove поддерживает 5 В и 3,3 В. Как мы знаем, Raspberry pi I / O поддерживает только 3.3в. Следовательно, Grove — ультразвуковой датчик расстояния может быть напрямую подключен к вводу / выводу Raspberry Pi, но HC-SR04 должен использовать схему преобразования напряжения.

Более того, мы предоставляем полные документы и библиотеки для Arduino, Python и Codecraft, так что вы можете легко использовать Grove — ультразвуковой датчик расстояния с Arduino и Raspberry pi. Широкий диапазон напряжений, один вывод ввода / вывода, разъем Grove Plug and Play — мы делаем все возможное, чтобы упростить использование этого модуля и сократить вашу работу.

Характеристики

• Совместимость с 3,3 В / 5 В, широкий уровень напряжения: 3,2 В ~ 5,2 В
• Требуется всего 3 контакта, экономия ресурсов ввода-вывода
• Широкий диапазон измерения: 3 см ~ 350 см
• Plug and play с разъемом Grove

Приложения

• Измерение расстояния
• Ультразвуковой извещатель
• Сигнализация приближения
• Умная машина

Демо

Мы обновили поддержку и пример кода, чтобы помочь вам подключить ультразвуковой датчик расстояния к Wio Terminal.

Обзор оборудования

Sharp GP2Y0A21YK0F Аналоговый датчик расстояния 10-80 см

Обзор

Датчики расстояния Sharp — популярный выбор для многих проектов, требующих точных измерений расстояния. Этот ИК-датчик более экономичен, чем гидролокаторы-дальномеры, но обеспечивает гораздо лучшую производительность, чем другие ИК-альтернативы. Взаимодействие с большинством микроконтроллеров несложно: один аналоговый выход может быть подключен к аналого-цифровому преобразователю для измерения расстояния, или выход может быть подключен к компаратору для определения порогового значения.Дальность обнаружения этой версии составляет приблизительно от 10 см до 80 см (от 4 ″ до 32 ″).

GP2Y0A21 использует 3-контактный разъем JST PH, который работает с нашими 3-контактными кабелями JST PH для датчиков расстояния Sharp (не входят в комплект), как показано на верхнем рисунке справа. Эти кабели имеют 3-контактные разъемы JST на одном конце и доступны с предварительно обжатыми штыревыми контактами, предварительно обжатыми штыревыми контактами и с незакрепленными проводами на другом конце. Также можно припаять три провода к датчику, где крепятся контакты разъема (см. Нижний рисунок справа).Если смотреть сзади, то можно увидеть три соединения слева направо: питание, заземление и выходной сигнал.

У нас также есть ассортимент монтажных кронштейнов, разработанных специально для этого датчика:

Обзор функций

• Рабочее напряжение: от 4,5 В до 5,5 В
• Среднее потребление тока: 30 мА (примечание : этот датчик потребляет ток большими короткими импульсами, и производитель рекомендует установить конденсатор 10 мкФ или больше между питанием и заземлением рядом с датчиком для стабилизации линии питания)
• Диапазон измерения расстояния: от 10 см до 80 см (от 4 ″ до 32 ″)
• Тип выхода: аналоговое напряжение
• Дифференциал выходного напряжения в диапазоне расстояний: 1.9 В (номинал)
• Период обновления: 38 ± 10 мс
• Размер: 44,5 мм × 18,9 мм × 13,5 мм (1,75 ″ × 0,75 ″ × 0,53 ″)
• Вес: 3,5 г (0,12 унции)

Линеаризация вывода

Отношение между выходным напряжением датчика и величиной, обратной измеренному расстоянию, приблизительно линейно во всем рабочем диапазоне датчика. Таблица данных GP2Y0A21YK (374k pdf) содержит график зависимости аналогового выходного напряжения от обратного расстояния до отражающего объекта.Вы можете использовать этот график для преобразования выходного напряжения датчика в приблизительное расстояние, построив линию наилучшего соответствия, которая связывает обратное значение выходного напряжения (В) с расстоянием (см). В своей простейшей форме уравнение линеаризации может заключаться в том, что расстояние до отражающего объекта приблизительно равно постоянному масштабному коэффициенту (~ 27 В * см), деленному на выходное напряжение датчика. Добавление смещения на постоянное расстояние и изменение масштабного коэффициента может улучшить подгонку этой линии.

Альтернативные датчики расстояния Sharp

У нас есть широкий выбор датчиков расстояния Sharp, в том числе GP2Y0A41SK0F для меньшего диапазона (4–30 см) и GP2Y0A02YK0F для большего диапазона (20–150 см).Эти аналоговые датчики расстояния имеют похожие корпуса и идентичные выводы, что упрощает замену одной версии на другую в случае изменения требований вашего приложения. Мы также предлагаем новый аналоговый датчик расстояния Sharp GP2Y0A60SZ (10-150 см), который превосходит другие аналоговые датчики расстояния Sharp почти по всем параметрам, предлагая низкое минимальное расстояние обнаружения, высокое максимальное расстояние обнаружения, широкий перепад выходного напряжения 3 В, высокий Частота дискретизации 60 Гц, работа при напряжении до 2,7 В и дополнительное управление включением — все в меньшем корпусе.

Для приложений обнаружения на очень близком расстоянии у нас есть аналоговый датчик расстояния Sharp 2–15 см. У нас также есть три цифровых датчика расстояния Sharp, которые имеют низкие минимальные расстояния обнаружения и высокую частоту обновления 400 Гц. Они доступны с диапазоном 5 см, 10 см или 15 см и просто сообщают вам, находится ли что-то в их зоне обнаружения, а не насколько далеко.Они меньше аналоговых датчиков расстояния Sharp и потребляют меньше тока.

Примечание: Модель GP2Y0A21YK0F представляет собой бессвинцовую версию датчика расстояния Sharp GP2Y0A21, соответствующую требованиям RoHS. Производитель рекомендует вставить байпасный конденсатор емкостью 10 мкФ или более между Vcc и GND рядом с этим датчиком для стабилизации линии питания.

Люди часто покупают этот товар вместе с:

Измерьте расстояние с помощью инфракрасного датчика приближения Sharp

Учебное пособие при необходимости

При поддержке DigitSpace
Используемые продукты: ИК-датчик приближения Sharp и 0,96-дюймовый OLED-дисплей 128 × 64 синий / желтый

Привет и добро пожаловать, это первый спонсируемый проект от DigitSpace, и речь идет об измерении расстояний с помощью датчика приближения Sharp IR GP2Y0A02YK0F, измерения ведутся как в метрической, так и в британской системе, и мы будем использовать OLED-экран, есть много возможностей для этого: отображать измерения с помощью разные устройства одновременно, переключайтесь между ними…

Датчик излучает лучи инфракрасного света, и они отражаются обратно в датчик.выход иногда может быть цифровым, как ИК-модуль FC 51, что означает, что на определенном расстоянии он будет давать вам ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ уровень, или как тот, который мы используем здесь, который имеет аналоговый выход: он дает вам значение напряжения в зависимости от от того, как далеко находится объект, но не забывайте, что это зависит от отражательной способности объекта и условий освещения.

Диапазон также может отличаться в зависимости от версии, у меня 20 см -> 120 см, поэтому лучше использовать свой и проверить его, чтобы узнать его пределы.

Модуль имеет 3 провода: Vcc, Gnd и данные или выход (аналоговый).

Тест 1

Первый тест — это просто прямое подключение и измерение расстояния с отображением на серийный монитор.

Подключение

Подключение 1 показано ниже.

Библиотека

Существуют разные библиотеки, но эта мне очень понравилась, вы можете скачать ее по ссылке прямо здесь.

Чтобы установить его, просто: Arduino IDE -> Sketch -> Включить библиотеку -> файл Add.ZIP и выберите библиотеку.

Код

Код 1 можно найти ниже.

Результат

Загрузите код и откройте последовательный монитор:

Проблема с датчиком

Проблема с модулем заключается в том, что на расстояниях ниже 20 см он начинает выдавать странные значения (40 см 35 см…), которые не подходят для близких диапазон приложений.

ИЛИ Я ЕДИНСТВЕННЫЙ, У КОГО ЕСТЬ ЭТА ПРОБЛЕМА? Хорошо протестируйте и скажите мне.

Тест 2

Тест 2, просто замените последовательный монитор на OLED-дисплей и добавьте кнопку для переключения между некоторыми единицами (см-мм-дюйм).

Подключение

Подключение 2 можно найти ниже

Для кнопки мне нравится использовать эту проводку, и в коде я активирую внутреннее подтягивание, кнопка всегда находится в ВЫСОКОМ состоянии, а когда я нажимаю, она переходит в НИЗКОЕ, вы можете использовать обычный метод, но вам нужно подключить его к 5 В и добавить понижающий резистор, затем установить pinMode как вход только и в коде активировать состояние как HIGH level вместо LOW.

И, конечно, вы можете заменить OLED версией 128 × 32 или ЖК-дисплеем или чем угодно.

Библиотеки

В дополнение к библиотеке датчиков, которая использовалась ранее: загрузите ее по ссылке прямо здесь, вы должны добавить библиотеки OLED Adafruit:

Загрузите здесь библиотеку Adafruit OLED SSD1306. Загрузите здесь Adafruit GFX Library.

Код

Код 2 можно найти ниже.

Результат

Нажмите кнопку для переключения между различными блоками

Далее

Вы можете выполнить ручную калибровку модуля, если хотите, вы можете начать с измерения напряжения на разных расстояниях, и вы можете регулировать непосредственно из кода или библиотеки… обратите внимание на светоотражающие и круглые предметы.

Конечно, вы можете добавить желаемые единицы измерения или заменить их на желаемый дисплей.

Датчик приближения | ИК-приемники

Линеаризация ИК-датчика расстояния Sharp · limulo

6 августа 2017 г.

Решительно легче линеаризовать ИК-датчик SHARP GP2Y0A21YK , чем любой другой ИК-датчик расстояния SHARP, просто потому, что он используется в качестве примера в этом техническом документе Acroname , и весь математический процесс там очень хорошо объяснен.

Вот формула линеаризации данных датчика:

, где представляет собой расстояние между препятствием и датчиком (выраженное в см, ), а соответствующее 10-битное значение напряжения АЦП, измеренное микроконтроллером.

Датчики разные? разные уравнения!

Теперь, если мы рассмотрим другой датчик расстояния Sharp IR, нам придется вычислить эту формулу самостоятельно. Возьмем, к примеру, GP2Y0A02YK0F :

этот датчик способен обнаруживать препятствия в диапазоне от 20 см до 150 см (как мы знаем из таблицы данных датчика).

Итак, чтобы получить формулу, нам сначала нужно составить таблицу, в которой у нас есть:

• в первом столбце — расстояния, выраженные в см , между датчиком и препятствием, в то время как этот находится все ближе и ближе к датчику;
• во втором столбце, соответствующее 10-битное значение напряжения, возвращаемое преобразователем A2D микроконтроллера ().

вот таблица, которую я составил

Как мы видим, линейной зависимости между расстоянием и 10-битными значениями A2D нет; Другими словами, равные вариации расстояния не соответствуют одинаковым вариациям измеренных значений.

А теперь построим еще один график. На этот раз мы помещаем значения на ось x, а для оси y используем следующую формулу:

где — параметр, который мы должны выбрать эмпирически: скажем.

Эта операция деления действует как функция « линеаризация », которая помогает сделать кривую более похожей на прямую.

Чтобы увидеть такой график, нам нужно правильно разместить наши значения на оси x (см. Приложение ниже о том, как это сделать в Libre Office ).

При точном выборе мы можем сделать график еще более похожим на прямую линию: вот как это выглядит для

Теперь пора вычислить линию регрессии для этих данных, чтобы определить м и q , соответственно, наклон и точку пересечения линейного уравнения

Еще раз LibreOffice предлагает инструмент для этого. См. Приложение ниже, чтобы узнать об этом подробнее.

Продолжая наши рассуждения, мы можем сделать некоторую замену вместо и вместо. Наше уравнение теперь выглядит следующим образом:

Получим от него:

Делаем полезную замену на:

уравнение в конечном итоге становится:

где, подытоживая, начиная с и, получаем (приблизительно):

Таким образом, мы получили адаптированную формулу линеаризации для датчика GP2Y0A02YK0F :

-Ник

Приложение

Данные с датчика были обработаны с использованием LibreOffice Calc.Вы можете загрузить файл .ods отсюда.

Вероятно, самая сложная часть всей этой работы заключалась в том, чтобы ввести данные в документ Calc и поместить их внутри графиков, чтобы показать их правильно и вычислить линию регрессии.

Вот некоторые из трудностей, которые у меня были, и решения, которые я нашел (возможно, они могут быть полезны и для вас):

1. Мне было трудно правильно разместить значения на оси x, вот решение: как только вы создали график, щелкните по нему, чтобы сфокусировать ось x, щелкните по нему правой кнопкой и выберите Ось формата… .Затем на вкладке Масштаб в меню тип выберите параметр Дата . Таким образом, данные оси x будут правильно смещены по оси;

2. Как визуализировать десятичные дроби? Чтобы визуализировать произвольное количество десятичных знаков, вам нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по ячейке и выбрать опцию Формат ячеек .. . Сформируйте вкладку Numbers теперь выберите Numbers из столбца Category , затем увеличьте значение в поле Option / Decimal Places ;

3. Формулы расчета наклона и пересечения: эти формулы: = НАКЛОН (данные Y, данные X), и = ПЕРЕСЕЧЕНИЕ (данные Y, данные X) соответственно и позволяют выбирать диапазоны данных для X и Y.Вы можете использовать мастер Function Wizard , чтобы вставить их в ячейку. Эти формулы также описаны в этой справочной статье LibreOffice.

Список литературы

• Sharp GP2Y0A21YK и GP2Y0A02YK0F листы данных;
• интересная статья о линеаризации ИК сенсора с помощью Acroname ;

Тема о линеаризации ИК-датчика

• на форуме Arduino;
• Вот две ссылки, которые мне показались полезными, чтобы понять, как работать с линией регрессии LibreOffice: ссылка 1 и ссылка 2;

.