Датчик дальности инфракрасный Pololu 1-300см с широтно импульсным выходом

Этот небольшой датчик расстояния Pololu на основе лидара сообщает о расстоянии до объектов на расстоянии до 300 см импульсным сигналом, аналогичным сигналу сервоуправления хобби. Вывод цифрового микроконтроллера может использоваться для измерения длительности каждого высокого импульса, который кодирует измеренное расстояние. Датчик работает в диапазоне входного напряжения от 3,0 В до 5,5 В, а расстояние между выводами 2,54 мм делает плату простой в использовании со стандартными макетными и монтажными платами.

Описание

Этот компактный датчик позволяет измерять расстояние до объектов на расстоянии до 300 см с помощью простого цифрового широтно импульсного интерфейса (аналогично сигналу сервоуправления для хобби). Он использует модуль лидара ближнего действия, чтобы точно измерить, сколько времени требуется, чтобы излучаемые импульсы инфракрасного, безопасного для глаз лазерного света достигли ближайшего объекта и отразились обратно, что обеспечивает разрешение 2 мм. Пока датчик включен, он выполняет непрерывные измерения расстояния и кодирует диапазоны как ширину высоких импульсов, которые затем могут синхронизироваться микроконтроллером с помощью одного цифрового входа.

Примечание. Максимальный диапазон 300 см возможен только для объектов с высоким коэффициентом отражения в хороших условиях окружающей среды. Цели с более низкой отражательной способностью или плохие условия окружающей среды уменьшат максимальную дальность.

Соотношение между измеренным расстоянием d (в мм) и длительностью импульса t (в мкс) выглядит следующим образом:

d = (3 mm / 4 µs) * (t – 1000 µs)

t = 1000 µs + (4 µs / 3 mm) * d

Погрешность синхронизации составляет приблизительно ± 5%. По мере приближения объектов к датчику ширина выходного импульса приближается к 1,0 мс, в то время как объект, обнаруженный на расстоянии 300 см, дает длительность импульса 1,75 мс. Датчик использует ширину импульса 2,0 мс, чтобы указать отсутствие обнаружения. Период импульса T составляет от 30 до 33 мс, в зависимости от близости обнаруженного объекта.

Максимальная дальность обнаружения зависит от отражательной способности объекта и условий окружающего освещения. В наших тестах датчик смог надежно обнаружить стену на расстоянии около 300 см, белый лист бумаги на расстоянии около 170 см и мог надежно обнаружить руку на расстоянии около 100 см. На следующем графике показаны измеренные расстояния пяти единиц в зависимости от их фактических расстояний от белой бумажной мишени на нескольких различных диапазонах:

Обратите внимание, что, хотя этот датчик может обнаруживать объекты с точностью до 1 мм от лицевой стороны датчика, эффективное минимальное расстояние, которое он может измерить, составляет около 4 см, поэтому объекты ближе 4 см могут привести к неточным измерениям.

Существуют несколько разных версий цифровых датчиков расстояния Pololu, все с одинаковыми размерами и расположением выводов:

Использование

Для использования этого модуля необходимы три соединения: VIN, GND и OUT. Доступ к этим контактам осуществляется через ряд сквозных отверстий с шагом 2,54 мм, которые совместимы со стандартными штыревыми разъемами 2,54 мм (приобретаются отдельно). Вывод VIN должен быть подключен к источнику от 3 до 5,5 В, а GND должен быть подключен к 0 вольт. Датчик выводит свои цифровые импульсы на вывод OUT. Низкий уровень импульсов равен 0 В, а высокий уровень - VIN. Красный светодиод на задней стороне платы также загорается при обнаружении объекта (чем ближе объект, тем ярче светодиод).

На плате есть дополнительный вывод ENABLE, который можно установить на низкий уровень, чтобы перевести его в состояние низкого энергопотребления, потребляющего примерно 0,4 мА. Доступ к этому выводу можно получить через переходное отверстие или соседнюю площадку для поверхностного монтажа на задней стороне, помеченную «EN» на шелкографии. Контакт ENABLE подтянут к VIN, что по умолчанию включает датчик.

На плате есть одно монтажное отверстие, предназначенное для использования с винтами M2.

Это простой скетч Arduino, который считывает выходные данные датчика расстояния Pololu с широтно-импульсным выходом, макс. 300 см и отображает измеренное расстояние в миллиметрах.

// Example Arduino program for reading the Pololu Distance Sensor with Pulse Width Output, 50cm Max

// Change this to match the Arduino pin connected to the sensor's OUT pin.
const uint8_t sensorPin = 2;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
  int16_t t = pulseIn(sensorPin, HIGH);

  if (t == 0)
  {
    // pulseIn() did not detect the start of a pulse within 1 second.
    Serial.println("timeout");
  }
  else if (t > 1850)
  {
    // No detection.
    Serial.println(-1);
  }
  else
  {
    // Valid pulse width reading. Convert pulse width in microseconds to distance in millimeters.
    int16_t d = (t - 1000) * 4;

    // Limit minimum distance to 0.
    if (d < 0) { d = 0; } 
 
    Serial.print(d);
    Serial.println(" mm");
  }
}

Представляем пример программы MakeCode для одноплатного компьютера BBC micro: bit, который демонстрирует, как считывать и преобразовывать выходные данные датчика расстояния Pololu с широтно-импульсным выходом, макс. 300 см. Вывод программы можно просмотреть в консоли устройства MakeCode, которая также отображает показания на графике. Вы можете открыть программу в редакторе Micro:bit MakeCode, щелкнув эту ссылку.

Плата оснащена четырьмя перемычками для установки на поверхность, которые определяют ее режим работы. Различные версии цифровых датчиков расстояния Pololu поставляются с соответствующими перемычками, предварительно заполненными SMD резисторами 0 Ом. Эти резисторы могут быть выпаяны или наоборот добавлены на пустующие места, чтобы преобразовать одну версию датчика в другую. Этот датчик может быть преобразован в любую другую версию irs17a, как указано в следующей таблице. (Дополнительные сведения о том, как работают различные типы вывода, см. На страницах продукта для репрезентативных версий.)

Эти цифровые датчики расстояния Pololu имеют тот же форм-фактор и схему расположения выводов, что и датчики Pololu основанных на цифровых сенсорах расстояния Sharp GP2Y0D8x. Они доступны в тех же диапазонах 5 см, 10 см, 15 см и дополнены моделями с дальностью определения до нескольких метров. Это означает, что их можно использовать в качестве замены этих старых модулей, которые основаны на датчиках Sharp, которые больше не производятся, а версии с большей дальностью действия могут служить в качестве обновлений, обеспечивающих расширенные возможности обнаружения и измерения. Датчики в этих новых устройствах намного тоньше, чем в модулях Sharp, поэтому точка нулевого диапазона находится примерно на 7 мм ближе к печатной плате, а угол луча в новых устройствах шире. На картинках ниже показано сравнение этих двух моделей: