ИК-дальномеры SHARP
Статья посвещена ИК дальномерам Sharp. Рассмотрены принципы их работы, особенности использования, плюсы и минусы.
Является вольным переводом статей:
Содержание
Внешний вид
Принципы работы ИК дальномеров
Представленная линейка GP2DXX дальномеров Sharp, была разработана не только для обнаружения обьектов на дальних расстояниях (как это было в первом методе), но и для предоставления данных о расстоянии, в случае с моделями GP2D12, GP2D120 и GP2DY0A ('0A'). Эти модели работают намного лучше, так как используются новый метод измерения.
Используется триангуляция и малая линейная CCD матрица для вычисления расстояния и/или определения наличия обьектов в поле действия (зрения). Основная идея заключается: импульсы ИК излучения испускаются излучателем. Это излучение распространяется и отражается от обьектов находящихся в поле зрения. Отраженное излучение возвращается на приемник и образуется треугольник "излучатель - обьект отражения - приемник".
Угол отражения напрямую зависит от расстояния до обьекта. Полученные отраженные импульсы собираются высококачественной линзой и передаются на линейную CCD матрицу. По засветке CCD матрицы определяется угол отражения и высчитывается растояние до обьекта.
Этот метод более защищен от эффектов интерференции излучения и разного отражения от специфических материалов и цветов. Определение черной стены в при ярко освещении теперь возможно.
Какой детектор выбрать?
Серия GP2XX дальномеров включают несколько типов. Которые характеризуются минимальными и максимальными значениями дальности измерения, также датчики возвращают переменное растояние или булевое значение наличия обьекта.
Сравнительные характеристики сведены в файл.
Модели с красной меткой на диапазоне - цифровые (определяют только есть ли препятствие до метки или нет), остальные модели - аналоговые (определяют расстояние в указанном диапазоне). Но ни одному из датчиков не требуется внешний синхросигнал. Вместо этого они излучают постоянно потребляя примерно 25mA.
0A700 поставляется в специальном корпусе который намного больше чем другие дальномеры, это видно на картинке ниже. Увеличение размера связано с увеличением линзы и вследствии мы получаем максимальный диапазон в 5.5 метра.
Выбор дальномера рельно зависит от ваших необходимостей, возможностей "Мозга" (наличия АЦП), итд итп. Надеемся что приведеная выше таблица поможет вам сделать правильный выбор.
Non-Linear Output
Выходная характеристика детекторов нелинейно (см. рисунок ниже) зависит от измеренного растояния.
График изображает типичную (например, для GP2Y0A21YK и GP2D12) выходную характеристику для этих дальномеров.
Следует обратить внимание на две вещи:
- Выходная характеристика дальномера (10см -80см) не линейна и близка к логарифмической. Это кривая незначительно отличается от дальномера к дальномеру и хорошая идея "Нормализовать" характеристику с помощью таблицы или функции. В этом случае, вы можите колибровать каждый дальномер и в результате получить линейную характеристику независищую от дальномера к дальномеру.
- В случае если дистанция меньше Min измеряемой (10см) характеристика падает очень быстро и возникает впечетление что измерено далекое растояние. Это может ввести в заблуждение и даже разрушить вашего робота если он двигается с высокой скоростью. Простейший путь этого избежать устанавливать дальномер на робота с учетом длины робота.
Пример перекрестной установки дальномера для компенсации Min ограничения измерения.
Beam Pattern
Шаблон излучения для этих дальномеров довольно схож между типами. В основном диапазон измерений от 10см до 80см и поток примерно в виде конуса с диаметром на середине конуса около 16см. В связи с узостью шаблона рекомендуется установка дальномера на вращающуюся платформу с Servo для сканирования окрестностей. Таким образом, расширяя угол.
При использовании дальномеров в роли бампера, необходим наиболее широкий луч излучения для охвата наибольшей зоны перед роботом. Типовое решение это применений 2х дальномеров установленных перекрестно (см. рисунок ниже). Наиболее часто применяется для этой цели GP2D15.
В зависимости от типа используемого дальномера, выход с них можно обьеденять для сбережения I/O на микропроцессоре.
Подключение Дальномеров
Все дальномеры, за исключением GP2Y0A700, оснащены одинаковым разъемом для подключения. Он называется Japan Solderless Terminal (JST). Разъем имеет 3 контакта: ground, vcc и output. Так как дальномер излучает непрерывно, нет необходимости в синхронизации для инициации чтения, это упрощает взаимодействие но увеличивает энергопотребление(примерно 25mA) и возникает вероятность интерференции излучения с другими ИК датчиками. Для борьбы с интерференцией применяйте методы описанные ранее.
GP2Y0A700 поставляется в специальном корпусе и оснащен 5 контактным JST разъемом. Разъем имеет 5 контактов: ground, vcc, output, ground, vcc. Это сделано для подачи дополнительного питания 400 mA пикового(30-50 mA постоянного). Как и другие дальномеры GP2Y0A700 излучает постоянно.
Снятые с производства GP2D02 and GP2D05 используют JST с 4ма контактами: ground, vcc, clock и output.
ИК Дальномеры аналоги
.... продолжение следует .....
