г. Москва, ул.Новороссийская, дом 21, к.64. м.Люблино,ПН-ПТ с 10.00 до 19.30 и СБ с 12.00 до 16.00
+7(985) 997-37-74
25.10.2015

Оптические датчики расстояния Arduino

25.10.2015

 Задача оптического датчика обнаружить объект, не вступая с ним в физический контакт. Зона обнаружения зависит от типа датчика, метода передачи и приема излучения, настройки. Оптические электронные дальномеры применяются для сканирования отдельных поверхностей, предметов целиком или определения положения группы предметов в зоне обнаружения. На основе оптических датчиков создают электронные тахометры. Фотоэлектрические датчики применяются во многих отраслях промышленности. Датчики с дискретным выходным сигналом используются для подсчета, обнаружения, позиционирования и решения других задач. Устройства с аналоговым выходом устанавливают в дальномеры, оптические локаторы. Множество датчиков объединенные узлом обработки данных представляют собой примитивную модель технического зрения.

Оптический датчик регистрирует изменение светового потока в контролируемой зоне, вызванное подвижными деталями механизмов, а также отсутствием, появлением объектов. Или наоборот датчик находится на подвижном объекте и определяет свое положение относительно окружающего пространства. Простейший случай применения это установка факта наличия вблизи датчика предмета без уточнения дистанции до него. Оптический датчик используется в простых проектах автоматики в том числе с использованием микроконтроллеров. Например, для подвижных роботов или в системах безопасности для обнаружения движения. В устройство входят два полупроводниковых фотоприбора светодиод и фотодиод или фототранзистор. Излучение светодиода отражается от препятствия и воспринимается фотоприемником. В статье рассматриваются оптические датчики расстояния Arduino содержащие светодиод инфракрасного (ИК) излучения. Приводимые здесь примеры оптических датчиков расстояния категории Arduino относятся к классу диффузных датчиков. Это название класса возникло из-за распространения, отражения по множествам направлений – диффузии излучения поверхностью преграды. 

 

Принцип действия состоит в определении освещенности фотодиода ИК излучением, отраженным от предмета. Электроника усиливает ток фоточувствительно элемента, преобразуя его в выходной сигнал. Если ИК излучение не возвращается, то состояние выхода не изменится. Такие датчики представляют собой недорогое и легко устанавливаемое решение. Поскольку они работают с отраженным светом, то возникает погрешность измерения расстояния при отражении от предметов разных цветов, сделанных из различных материалов. Высокая точность возможна только на относительно коротких расстояниях. Этого недостатка лишен датчик GP2Y0A21YK0F, приведенный в статье последним. В датчике GP2Y0A21YK0F используется принцип триангуляции, а не измерение уровня освещенности фотоприемника. Поэтому его используют для измерения расстояния.В параметре дальности датчиков указывается дистанция до отражающей белой матовой плоскости. В зависимости от характера поверхности обнаруживаемого объекта применяются корректирующие коэффициенты расстояния.

Бумага белая матовая 1

Ткань хлопчатобумажная 0,6

Серый поливинилхлорид 0,57

Легко окрашенное дерево 0,73

Дерево необработанное 0,4

Белый пластик 0,7

Черный пластик 0,22

Черная резина 0,2–0,15

Матовый алюминий 1,2

Нержавеющая полированная сталь 2,3

Свойства различных материалов по-разному отражать ИК излучение используется в бесконтактных цифровых тахометрах. Достаточно приклеить на вращающуюся деталь клочок ярко белой бумаги, навести луч датчика и тахометр почти готов. Предположим, на письменном столе собран двигатель Стирлинга. Как узнать частоту оборотов маховика? Вот тут на помощь и приходит ИК датчик. Луч света диффузных датчиков должен быть равен размеру обнаруживаемого объекта или быть уже отражающей плоскости иначе снизится поток отраженного излучения. Для уменьшения влияния шумов обрабатывающим микроконтроллером производится несколько измерений расстояния до объекта. Результаты измерений запоминаются и усредняются, тем самым повышается точность измерений. Для усреднения измерений применяются различные алгоритмы, но платой за повышение точности будет снижение быстродействия. Поиск оптимального алгоритма усреднения является на сегодняшний день весьма актуальной задачей.

YL-63

 

Подробнее читать тут>>

E18-D80NK

Подробное читать тут >>

IR-08H

 Подробнее читать тут >>

GP2Y0A21YK0F

Подробнее читать тут >>