PARALLAX INC 28041 LaserPING Rangefinder Module
Το LaserPING 2m Rangefinder παρέχει μια εύκολη μέθοδο μέτρησης απόστασης. Αυτός ο αισθητήρας χρόνου πτήσης κοντά στο υπέρυθρο (TOF) είναι ιδανικός για τη λήψη μετρήσεων μεταξύ κινούμενων ή ακίνητων αντικειμένων. Χρησιμοποιείται ένας μόνο ακροδέκτης εισόδου/εξόδου τόσο για να ρωτήσετε τον αισθητήρα LaserPING για την τελευταία του μέτρηση απόστασης όσο και για να διαβάσετε την απάντηση. Το LaserPING 2m Rangefinder μπορεί να χρησιμοποιηθεί με σχεδόν οποιονδήποτε μικροελεγκτή, χρησιμοποιώντας τη λειτουργία PWM ή την προαιρετική σειριακή λειτουργία. Έχει σχεδιαστεί για να είναι συμβατό με το κύκλωμα και τον κωδικό με τον αισθητήρα απόστασης PING))) Υπερήχων, καθιστώντας τις εφαρμογές προσαρμόσιμες όπου πρέπει να λαμβάνονται υπόψη διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι μετρήσεις μπορούν να ληφθούν ακόμη και μέσω ακρυλικού παραθύρου για την προστασία του αισθητήρα.
Ο ενσωματωμένος συνεπεξεργαστής του αισθητήρα εξασφαλίζει τα σωστά λογικά επίπεδα. Οι συνδέσεις I/O του λειτουργούν στον ίδιο voltagΠαρέχεται στον ακροδέκτη VIN, για συμβατότητα με μικροελεγκτές 3.3V και 5V.
Χαρακτηριστικά
- Μέτρηση απόστασης χωρίς επαφή με εύρος 2 – 200 cm
- Εργοστασιακά προ-βαθμονομημένο για ακρίβεια με ανάλυση 1 mm
- Αόρατος για τα μάτια αόρατος εγγύς υπέρυθρος φωτισμός (IR) με χρήση εκπομπού λέιζερ κατηγορίας 1
- Προστασία αντίστροφης πολικότητας εάν αντικατασταθούν κατά λάθος VIN και GND
- Ο ενσωματωμένος μικροεπεξεργαστής χειρίζεται πολύπλοκο κώδικα αισθητήρα
- Συμβατό με μικροελεγκτές 3.3V και 5V
- Φιλικό προς το Breadboard 3-pin SIP-factor με οπή στερέωσης
Ιδέες Εφαρμογών
- Φυσικές σπουδές
- Συστήματα ασφαλείας
- Διαδραστικά εκθέματα κινουμένων σχεδίων
- Συστήματα ρομποτικής πλοήγησης και υποβοήθησης στάθμευσης
- Διαδραστικές εφαρμογές όπως η ανίχνευση χεριών και η αναγνώριση χειρονομιών 1D
- Ανίχνευση όγκου ή ύψους σε συστήματα ελέγχου διεργασιών
Βασικές Προδιαγραφές
- Λέιζερ: 850 nm VCSEL (Λέιζερ Εκπομπής Επιφάνειας Κατακόρυφης Κοιλότητας)
- Σειρά: 2–200 cm
- Ψήφισμα: 1 χλστ
- Τυπικός ρυθμός ανανέωσης: Λειτουργία PWM 15 Hz, σειριακή λειτουργία 22 Hz
- Απαιτήσεις ισχύος: +3.3V DC έως +5 VDC; 25 mA
- Θερμοκρασία λειτουργίας: +14 έως +140 °F (-10 έως +60 °C)
- Ασφάλεια ματιών με λέιζερ: Προϊόν λέιζερ εγγύς υπέρυθρη κατηγορίας 1
- Πεδίο φωτισμού: 23° βαθμοί
- Πεδίο του view: 55° βαθμοί
- Παράγοντας μορφής: Αρσενική κεφαλίδα 3 ακίδων με απόσταση 0.1″
- Διαστάσεις PCB: 22 x 16 mm
Ξεκινώντας
Συνδέστε τις ακίδες του αισθητήρα LaserPING στην τροφοδοσία, τη γείωση και την ακίδα I/O του μικροελεγκτή σας όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Σημειώστε ότι το διάγραμμα δείχνει το πίσω μέρος του αισθητήρα. στρέψτε την πλευρά του στοιχείου προς το αντικείμενο-στόχο σας. Ο αισθητήρας LaserPING υποστηρίζεται από μπλοκ BlocklyProp, βιβλιοθήκες Propeller C και π.χample code για το BASIC Stamp και Arduino Uno. Είναι συμβατό με κύκλωμα και κώδικα με εφαρμογές για το PING))) Αισθητήρας απόστασης υπερήχων (#28015). Αναζητήστε συνδέσμους λήψεων και οδηγών στη σελίδα προϊόντος του αισθητήρα. αναζητήστε "28041" στο www.parallax.com.
Πρωτόκολλο επικοινωνίας
Ο αισθητήρας εκπέμπει έναν υπέρυθρο (IR) παλμό λέιζερ που ταξιδεύει μέσω του αέρα, ανακλάται από αντικείμενα και στη συνέχεια αναπηδά πίσω στον αισθητήρα. Η μονάδα LaserPING μετρά με ακρίβεια πόσο χρόνο χρειάζεται ο ανακλώμενος παλμός λέιζερ για να επιστρέψει στον αισθητήρα και μετατρέπει αυτή τη χρονική μέτρηση σε χιλιοστά, με ανάλυση 1 mm. Ο μικροελεγκτής σας ρωτά τη μονάδα LaserPING για την πιο πρόσφατη μέτρηση (η οποία ανανεώνεται περίπου κάθε 40 ms) και στη συνέχεια λαμβάνει την τιμή πίσω στην ίδια ακίδα I/O, είτε ως παλμός μεταβλητού πλάτους στη λειτουργία PWM είτε ως χαρακτήρες ASCII σε σειριακή τρόπος.
Λειτουργία PWM
Η προεπιλεγμένη λειτουργία PWM έχει σχεδιαστεί για να είναι συμβατή με τον κωδικό PING))) Κωδικός αισθητήρα απόστασης υπερήχων (#28015). Μπορεί να επικοινωνήσει με μικροελεγκτές 3.3 V ή 5 V TTL ή CMOS. Η λειτουργία PWM χρησιμοποιεί μια αμφίδρομη διεπαφή παλμών TTL σε μια ακίδα I/O (SIG). Ο ακροδέκτης SIG θα είναι σε αδράνεια χαμηλή και τόσο ο παλμός εισόδου όσο και ο παλμός ηχούς θα είναι θετικά υψηλός, στην ένταση VINtage.
| Πλάτος παλμού | Κατάσταση |
| 115 έως 290 µs | Μειωμένη ακρίβεια μέτρησης |
| 290 µs έως 12 ms | Μέτρηση υψηλότερης ακρίβειας |
| 13 ms | Μη έγκυρη μέτρηση — στόχος πολύ κοντά ή πολύ μακριά |
| 14 ms | Σφάλμα εσωτερικού αισθητήρα |
| 15 ms | Λήξη χρονικού ορίου εσωτερικού αισθητήρα |
Το πλάτος του παλμού είναι ανάλογο της απόστασης και δεν αλλάζει σημαντικά με τη θερμοκρασία, την πίεση ή την υγρασία περιβάλλοντος.
Για να μετατρέψετε το πλάτος παλμού από χρόνο, σε μs, σε mm, χρησιμοποιήστε την ακόλουθη εξίσωση: Απόσταση (mm) = Πλάτος παλμού (ms) × 171.5 Για να μετατρέψετε το πλάτος παλμού από χρόνο, σε μs, σε ίντσες, χρησιμοποιήστε την ακόλουθη εξίσωση: Απόσταση (ίντσες) = Πλάτος παλμού (ms) × 6.752
Λειτουργία σειριακών δεδομένων
Η λειτουργία σειριακών δεδομένων λειτουργεί στα 9600 baud με αμφίδρομη διασύνδεση TTL σε μία ακίδα I/O (SIG) και μπορεί να επικοινωνήσει με μικροελεγκτές TTL ή CMOS 3.3 V ή 5 V. Ο ακροδέκτης SIG θα είναι σε αδράνεια ψηλά σε αυτήν τη λειτουργία, στο VIN voltagμι. Για να μεταβείτε από την προεπιλεγμένη λειτουργία PWM στη σειριακή λειτουργία, χαμηλώστε τον ακροδέκτη SIG και, στη συνέχεια, στείλτε τρεις παλμούς υψηλών 100 µs με 5 μs ή μεγαλύτερα, χαμηλά κενά μεταξύ τους. Αυτό μπορεί να γίνει με τη μετάδοση ενός κεφαλαίου χαρακτήρα «I».
Ακρο: Για χρήση με μικροελεγκτές που δεν υποστηρίζουν αμφίδρομη σειρά, η μονάδα LaserPING μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να ενεργοποιείται σε σειριακή λειτουργία. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται μόνο μία σειριακή είσοδος rx στον μικροελεγκτή σας! Ανατρέξτε στην ενότητα «Ενεργοποίηση σειράς κατά την εκκίνηση» παρακάτω.
Στη σειριακή λειτουργία, το LaserPING θα στέλνει συνεχώς νέα δεδομένα μέτρησης σε μορφή ASCII. Η τιμή θα είναι σε χιλιοστά και ακολουθείται από τον χαρακτήρα επιστροφής μεταφοράς (δεκαδικός αριθμός 13). Μια νέα τιμή θα μεταδίδεται κάθε φορά που ο αισθητήρας λαμβάνει έγκυρη ένδειξη, συνήθως μία φορά κάθε 45 ms.
| Σειριακή τιμή | Κατάσταση |
| 50 έως 2000 | Μέτρηση υψηλότερης ακρίβειας σε χιλιοστά |
| 1 έως 49 |
Μειωμένη ακρίβεια μέτρησης σε χιλιοστά |
| 2001 έως 2046 | |
| 2047 | Εντοπίστηκε ανάκλαση πέρα από 2046 χιλιοστά |
|
0 ή 2222 |
Μη έγκυρη μέτρηση
(Χωρίς αντανάκλαση, στόχος πολύ κοντά, πολύ μακριά ή πολύ σκοτεινός) |
| 9998 | Σφάλμα εσωτερικού αισθητήρα |
| 9999 | Λήξη χρονικού ορίου εσωτερικού αισθητήρα |
Για να διακόψετε τη σειριακή λειτουργία και να επιστρέψετε στην προεπιλεγμένη λειτουργία PWM:
- Βάλτε την ακίδα SIG χαμηλά και κρατήστε τη χαμηλή για 100 ms
- Αφήστε τον ακροδέκτη SIG (συνήθως ρυθμίστε τον ακροδέκτη εισόδου/εξόδου που είναι συνδεδεμένος στο SIG ξανά σε λειτουργία εισόδου υψηλής αντίστασης)
- Το LaserPING θα είναι πλέον σε λειτουργία PWM
Ενεργοποίηση της σειράς κατά την εκκίνηση
Τα 2 επιθέματα SMT με την ένδειξη DBG και SCK μπορούν να βραχυκυκλωθούν μεταξύ τους για αλλαγή της προεπιλεγμένης λειτουργίας δεδομένων, ενεργοποιώντας τη σειριακή λειτουργία κατά την εκκίνηση. Η μονάδα LaserPING ελέγχει την κατάσταση των ακίδων DBG/SCK κατά την ενεργοποίηση.
- DBG και SCK ανοιχτά = Προεπιλογή σε λειτουργία PWM (εργοστασιακή προεπιλεγμένη λειτουργία)
- DBG και SCK βραχυκυκλώθηκαν μαζί = Προεπιλογή στη λειτουργία σειριακών δεδομένων
Για βραχυκύκλωμα των δύο ακίδων, μια αντίσταση 0402 < 4 k-ohm, ένας σύνδεσμος μηδέν ohm ή μια κηλίδα συγκόλλησης μπορεί να συγκολληθεί στα τακάκια. Δείτε τις περιγραφές του SMT Test Pad παρακάτω για λεπτομέρειες σχετικά με αυτά τα pads. Στη σειριακή λειτουργία κατά την εκκίνηση, ο αισθητήρας χρειάζεται περίπου 100 ms για να αρχικοποιηθεί, μετά από το οποίο το LaserPING θα αρχίσει αυτόματα να στέλνει σειριακές τιμές ASCII στα 9600 baud στον ακροδέκτη SIG. Τα δεδομένα θα φθάνουν σε μια συνεχή σειριακή ροή ASCII με τερματισμό CR (δεκαδικός 13), με κάθε νέα ένδειξη να φθάνει περίπου κάθε 45 ms. Αυτό το διάστημα των 45 ms θα ποικίλλει ελαφρώς, καθώς ανάλογα με την απόσταση που μετρήθηκε, ο χρόνος που απαιτείται για τον αισθητήρα να ανιχνεύσει, να μετρήσει και να επεξεργαστεί τα δεδομένα θα ποικίλλει επίσης ελαφρώς.
Μέγιστη απόσταση εμβέλειας και ακρίβεια εμβέλειας
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις προδιαγραφές ακρίβειας εμβέλειας της συσκευής, με δεδομένα που λαμβάνονται με τη συσκευή να λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και χωρίς γυαλί καλύμματος στη συσκευή. Η συσκευή μπορεί να λειτουργεί εκτός αυτών των περιοχών με μειωμένη ακρίβεια.
| Ανακλαστικότητα στόχου που καλύπτει ολόκληρο το πεδίο View (FoV) | Εύρος ακρίβειας | ||
| 50 έως 100 mm | 100 έως 1500 mm | 1500 έως 2000 mm | |
| Λευκός στόχος (90%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 7% |
| Γκρίζος στόχος (18%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 10% |
Πεδίο του View (FoV) και Πεδίο Φωτισμού (FoI)
Τα στοιχεία εκπομπού και δέκτη του αισθητήρα λέιζερ σχηματίζουν σχήμα κώνου. Το πεδίο φωτισμού εκπομπής (FoI) είναι 23° και το οπτικό πεδίο του δέκτη (FoV) είναι 55°. Ο αισθητήρας LaserPING θα ανιχνεύει μόνο αντικείμενα εντός του FoI, αλλά μπορεί να έχει μειωμένη ευαισθησία όταν φωτεινά αντικείμενα βρίσκονται εντός του FoV. Οι μετρήσεις μπορεί επίσης να είναι ανακριβείς όταν οι επιφάνειες με καθρέφτη εντός του FoI διασκορπίζουν φως σε άλλα αντικείμενα εντός του FoI ή του FoV.
Κατά τη μέτρηση μεγάλων αποστάσεων, ο αισθητήρας θα πρέπει να απέχει αρκετά από τυχόν περιβάλλοντα δάπεδα, τοίχους ή οροφές, ώστε να διασφαλίζεται ότι δεν γίνονται ακούσιος στόχος, εντός του FoI. Στα 200 cm από τη μονάδα LaserPING, το FoI είναι ένας δίσκος διαμέτρου 81.4 cm. Η ανύψωση πάνω από μια επιφάνεια μπορεί να επηρεάσει το εύρος της πρακτικής ανίχνευσης, καθώς ορισμένες επιφάνειες θα ανακλούν αντί να εκτρέπονται:
Καρφιτσώστε Περιγραφές
| Καρφίτσα | Τύπος | Λειτουργία |
| GND | Εδαφος | Κοινή γείωση (τροφοδοσία 0 V) |
| VIN | Εξουσία | Η μονάδα θα λειτουργεί μεταξύ 3.3V και 5V DC. Το VIN voltagΤο e ορίζει επίσης το λογικό-υψηλό επίπεδο voltage για την καρφίτσα SIG. |
| SIG | I/O* | Είσοδος / έξοδος PWM ή σειριακών δεδομένων |
* Όταν βρίσκεται σε λειτουργία PWM, ο ακροδέκτης SIG λειτουργεί ως είσοδος ανοιχτού συλλέκτη, με συρόμενη αντίσταση 55 k-ohm, εκτός από τους παλμούς απόκρισης, οι οποίοι οδηγούνται σε VIN. Όταν βρίσκεται σε σειριακή λειτουργία, η ακίδα SIG λειτουργεί ως έξοδος push-pull.
Η πρόσβαση τελικού χρήστη στα επιθέματα δοκιμής, πέρα από την αλλαγή της προεπιλεγμένης λειτουργίας κατά την εκκίνηση από το PWM σε Serial, δεν υποστηρίζεται.
| Μπλοκ | Τύπος | Λειτουργία |
| DBG | Ανοιχτός συλλέκτης | Καρφίτσα προγραμματισμού συμεπεξεργαστή (PC1) |
| SCK | Ανοιχτός συλλέκτης | Καρφίτσα προγραμματισμού συμεπεξεργαστή (PB5) |
| SCL | Ανοιχτός συλλέκτης | Αισθητήρας λέιζερ Ρολόι I2C με έλξη 3.9K έως 3V |
| ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ | Ανοιχτός συλλέκτης | Καρφίτσα προγραμματισμού συμεπεξεργαστή (PC6) |
| SDA | Ανοιχτός συλλέκτης | Σειριακά δεδομένα αισθητήρα λέιζερ I2C με έλξη 3.9K έως 3V |
| MOSI | Ανοιχτός συλλέκτης | Καρφίτσα προγραμματισμού συμεπεξεργαστή (PB3) |
| INTD | Push Pull (ενεργό χαμηλό) | Διακοπή ετοιμότητας δεδομένων αισθητήρα λέιζερ
Κανονικά υψηλή λογική, αυτή η ακίδα χαμηλώνει όταν είναι διαθέσιμη μια νέα τιμή και επανέρχεται στο υψηλό μόλις διαβαστεί η τιμή. |
| ΜΙΣΟ | Ανοιχτός συλλέκτης | Καρφίτσα προγραμματισμού συμεπεξεργαστή (PB4) |
Οδηγός επιλογής γυαλιού εξώφυλλου
Η μονάδα LaserPING έχει μια οπή στερέωσης τοποθετημένη για να απλοποιήσει την τοποθέτηση ενός προαιρετικού γυαλιού καλύμματος. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την προστασία του αισθητήρα σε ορισμένες εφαρμογές ή για να πειραματιστεί με την επίδραση διαφορετικών υλικών που λειτουργούν ως φίλτρα στο υπέρυθρο φως λέιζερ. Για να έχετε την καλύτερη απόδοση, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθοι κανόνες για το γυαλί καλύμματος:
- Υλικό: PMMA, Ακρυλικό
- Φασματική μετάδοση: T< 5% για λ< 770 nm, T> 90% για λ > 820 nm
- Διάκενο αέρα: 100 μm
- Πάχος: < 1mm (όσο πιο λεπτό, τόσο το καλύτερο)
- Διαστάσεις: μεγαλύτερο από 6 x 8 mm
Διαστάσεις PCB
Ιστορικό αναθεώρησης
Έκδοση 1.0: αρχική έκδοση. Λήψη από Arrow.com.
Έγγραφα / Πόροι
 |
PARALLAX INC 28041 LaserPING Rangefinder Module [pdf] Οδηγός χρήστη 28041, LaserPING Rangefinder Module, 28041 LaserPING Rangefinder Module, Rangefinder Module, Module |
