PARALLAX INC 28041 Modulo telemetro LaserPING
Il telemetro LaserPING da 2 m fornisce un metodo semplice per misurare la distanza. Questo sensore del tempo di volo (TOF) nel vicino infrarosso è ideale per effettuare misurazioni tra oggetti in movimento o fissi. Un singolo pin I/O viene utilizzato sia per interrogare il sensore LaserPING per la sua ultima misurazione della distanza, sia per leggere la risposta. Il telemetro LaserPING 2m può essere utilizzato con quasi tutti i microcontrollori, utilizzando la sua modalità PWM o la modalità seriale opzionale. È progettato per essere compatibile con il circuito e il codice con il sensore di distanza a ultrasuoni PING))), rendendo le applicazioni adattabili dove è necessario considerare diverse condizioni ambientali. Le misurazioni possono anche essere effettuate attraverso una finestra in acrilico per proteggere il sensore.
Il coprocessore integrato nel sensore garantisce i giusti livelli logici. Le sue connessioni I/O operano allo stesso volumetage fornito al pin VIN, per compatibilità con microcontrollori 3.3V e 5V.
Caratteristiche
- Misurazione della distanza senza contatto con un intervallo di 2 –200 cm
- Precalibrato in fabbrica per la precisione con una risoluzione di 1 mm
- Illuminazione invisibile nel vicino infrarosso (IR) sicura per gli occhi utilizzando un emettitore laser di classe 1
- Protezione da inversione di polarità se VIN e GND vengono scambiati accidentalmente
- Il microprocessore integrato gestisce il codice del sensore complesso
- Compatibile con microcontrollori da 3.3 V e 5 V
- Fattore di forma SIP a 3 pin compatibile con breadboard con foro di montaggio
Idee per le applicazioni
- Studi di fisica
- Sistemi di sicurezza
- Mostre animate interattive
- Sistemi di navigazione robotica e assistenza al parcheggio
- Applicazioni interattive come il rilevamento delle mani e il riconoscimento dei gesti 1D
- Rilevamento del volume o dell'altezza nei sistemi di controllo del processo
Specifiche chiave
- Laser: 850 nm VCSEL (laser ad emissione di superficie a cavità verticale)
- Allineare: 2-200 cm
- Risoluzione: 1 millimetri
- Frequenza di aggiornamento tipica: Modalità PWM 15 Hz, modalità seriale 22 Hz
- Requisiti di potenza: da +3.3 V CC a +5 V CC; 25 mA
- Temperatura di esercizio: da +14 a +140 °F (da -10 a +60 °C)
- Sicurezza degli occhi laser: prodotto laser di Classe 1 nel vicino infrarosso
- Campo di illuminazione: 23° gradi
- Campo di view: 55° gradi
- Fattore di forma: intestazione maschio a 3 pin con spaziatura di 0.1″
- Dimensioni PCB: Dimensioni: 22x16 mm
Iniziare
Collegare i pin del sensore LaserPING all'alimentazione, alla terra e al pin I/O del microcontrollore come mostrato nel diagramma. Si noti che il diagramma mostra il retro del sensore; puntare il lato del componente verso l'oggetto target. Il sensore LaserPING è supportato da blocchi BlocklyProp, librerie Propeller C ed example codice per il BASIC Stamp e ArduinoUno. È compatibile con il circuito e il codice con le applicazioni per il sensore di distanza a ultrasuoni PING))) (#28015). Cerca download e collegamenti tutorial sulla pagina del prodotto del sensore; cerca "28041" su www.parallax.com.
Protocollo di comunicazione
Il sensore emette un impulso laser a infrarossi (IR) che viaggia nell'aria, si riflette sugli oggetti e quindi rimbalza sul sensore. Il modulo LaserPING misura con precisione il tempo impiegato dall'impulso laser riflesso per tornare al sensore e converte questa misurazione del tempo in millimetri, con una risoluzione di 1 mm. Il tuo microcontrollore interroga il modulo LaserPING per l'ultima misurazione (che viene aggiornata circa ogni 40 ms) e quindi riceve il valore sullo stesso pin I/O, come un impulso di larghezza variabile in modalità PWM o come caratteri ASCII in seriale modalità.
Modalità PWM
La modalità predefinita PWM è progettata per essere compatibile con il codice PING))) Sensore di distanza a ultrasuoni (#28015) codice. Può comunicare con microcontrollori TTL o CMOS da 3.3 V o 5 V. La modalità PWM utilizza un'interfaccia a impulsi TTL bidirezionale su un singolo pin I/O (SIG). Il pin SIG sarà inattivo basso e sia l'impulso di ingresso che l'impulso di eco saranno positivi alti, al VIN voltage.
| Larghezza di impulso | Condizione |
| da 115 a 290 µs | Precisione di misurazione ridotta |
| da 290 µs a 12 ms | Misurazione di massima precisione |
| 13 millisecondi | Misurazione non valida: target troppo vicino o troppo lontano |
| 14 millisecondi | Errore sensore interno |
| 15 millisecondi | Timeout del sensore interno |
L'ampiezza dell'impulso è proporzionale alla distanza e non cambia in modo significativo con la temperatura, la pressione o l'umidità dell'ambiente.
Per convertire l'ampiezza dell'impulso dal tempo, in μs, in mm, utilizzare la seguente equazione: Distanza (mm) = Durata dell'impulso (ms) × 171.5 Per convertire l'ampiezza dell'impulso dal tempo, in μs, in pollici, utilizzare la seguente equazione: Distanza (pollici) = Larghezza impulso (ms) × 6.752
Modalità dati seriali
La modalità dati seriale funziona a 9600 baud con un'interfaccia TTL bidirezionale su un singolo pin I/O (SIG) e può comunicare con microcontrollori TTL o CMOS da 3.3 V o 5 V. Il pin SIG rimarrà inattivo in questa modalità, al VIN voltage. Per passare dalla modalità PWM predefinita alla modalità seriale, portare basso il pin SIG, quindi inviare tre impulsi alti da 100 µs con intervalli bassi di 5 µs o più. Questo può essere fatto trasmettendo un carattere "I" maiuscolo.
Mancia: Per l'utilizzo con microcontrollori che non supportano la seriale bidirezionale, il modulo LaserPING può essere configurato per l'attivazione in modalità seriale. In questo caso, è richiesto un solo ingresso seriale-rx al tuo microcontrollore! Fare riferimento alla sezione "Abilitazione seriale all'avvio" di seguito.
In modalità seriale, LaserPING invierà costantemente nuovi dati di misurazione in formato ASCII. Il valore sarà in millimetri e seguito dal carattere di ritorno a capo (decimale 13). Un nuovo valore verrà trasmesso ogni volta che il sensore riceve una lettura valida, tipicamente una volta ogni 45 ms.
| Valore seriale | Condizione |
| Da 50 a 2000 | Massima precisione di misurazione in millimetri |
| Da 1 a 49 |
Precisione di misurazione ridotta in millimetri |
| Da 2001 a 2046 | |
| 2047 | Riflessione rilevata oltre i 2046 millimetri |
|
0 o 2222 |
Misura non valida
(Nessun riflesso; bersaglio troppo vicino, troppo lontano o troppo scuro) |
| 9998 | Errore sensore interno |
| 9999 | Timeout del sensore interno |
Per interrompere la modalità seriale e tornare alla modalità PWM predefinita:
- Asserire il pin SIG basso e tenerlo basso per 100 ms
- Rilascia il pin SIG (in genere imposta il pin I/O collegato a SIG in modalità di ingresso ad alta impedenza)
- LaserPING sarà ora in modalità PWM
Abilitazione di Serial all'avvio
I 2 pad SMT contrassegnati DBG e SCK possono essere accorciati insieme per modificare la modalità dati predefinita, abilitando la modalità seriale all'avvio. Il modulo LaserPING controlla lo stato dei pin DBG/SCK all'accensione.
- DBG e SCK aperti = Predefinito in modalità PWM (modalità predefinita di fabbrica)
- DBG e SCK sono andati in corto insieme = Predefinito su Modalità dati seriali
Per cortocircuitare i due pin, è possibile saldare tra i pad un resistore 0402 <4 k-ohm, un collegamento da zero ohm o un blob di saldatura. Vedere le descrizioni dei pad di test SMT di seguito per i dettagli su questi pad. In modalità seriale all'avvio, il sensore impiega circa 100 ms per inizializzarsi, dopodiché LaserPING inizierà automaticamente a inviare valori ASCII seriali a 9600 baud al pin SIG. I dati arriveranno in un flusso seriale ASCII terminato CR (decimale 13) continuo, con ogni nuova lettura che arriva ogni 45 ms circa. Questo intervallo di 45 ms varierà leggermente, poiché in base alla distanza misurata, anche il tempo necessario al sensore per rilevare, contare ed elaborare i dati varierà leggermente.
Massima distanza di misurazione e precisione di misurazione
La tabella seguente mostra le specifiche di accuratezza della portata del dispositivo, con i dati ottenuti con il dispositivo in funzione a temperatura ambiente e senza vetro di copertura sul dispositivo. Il dispositivo potrebbe funzionare al di fuori di questi intervalli con una precisione ridotta.
| Riflettanza del target che copre l'intero campo di View (FoV) | Precisione della portata | ||
| da 50 a 100 mm | da 100 a 1500 mm | da 1500 a 2000 mm | |
| Bersaglio bianco (90%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 7% |
| Bersaglio grigio (18%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 10% |
Campo di View (FoV) e campo di illuminazione (FoI)
Gli elementi emettitore e ricevitore del sensore laser formano una forma conica. Il campo di illuminazione dell'emettitore (FoI) è di 23° e il campo visivo del ricevitore (FoV) è di 55°. Il sensore LaserPING rileverà solo gli oggetti all'interno del FoI, ma potrebbe avere una sensibilità ridotta quando gli oggetti luminosi si trovano all'interno del FoV. Le letture possono anche essere imprecise quando le superfici specchiate all'interno del FoI diffondono la luce su altri oggetti all'interno del FoI o del FoV.
Quando si misurano lunghe distanze, il sensore deve essere sufficientemente lontano da qualsiasi pavimento, parete o soffitto circostante per garantire che non diventino un bersaglio involontario, all'interno del FoI. A 200 cm dal modulo LaserPING, il FoI è un disco di 81.4 cm di diametro. L'elevazione al di sopra di una superficie può influire sul raggio di rilevamento pratico, poiché alcune superfici rifletteranno anziché deviare:
Descrizioni dei pin
| Spillo | Tipo | Funzione |
| Terra | Terra | Massa comune (alimentazione 0 V) |
| Numero di telaio | Energia | Il modulo funzionerà tra 3.3 V e 5 V CC. Il VIN voltage imposta anche il livello logico alto voltage per il pin SIG. |
| SIG | Entrata/Uscita* | Ingresso/uscita dati PWM o seriale |
* In modalità PWM, il pin SIG funziona come un ingresso a collettore aperto, con un resistore pull-down da 55 k-ohm, ad eccezione degli impulsi di risposta, che sono pilotati su VIN. In modalità seriale, il pin SIG funziona come uscita push-pull.
L'accesso dell'utente finale ai test pad, oltre alla modifica della modalità predefinita all'avvio da PWM a seriale, non è supportato.
| Tampone | Tipo | Funzione |
| DBG | Collettore aperto | Pin di programmazione del coprocessore (PC1) |
| SCK | Collettore aperto | Pin di programmazione del coprocessore (PB5) |
| SCL | Collettore aperto | Orologio I2C con sensore laser con pull-up da 3.9K a 3V |
| RESET | Collettore aperto | Pin di programmazione del coprocessore (PC6) |
| SDA | Collettore aperto | Dati seriali del sensore laser I2C con pull-up da 3.9K a 3V |
| MOSI | Collettore aperto | Pin di programmazione del coprocessore (PB3) |
| INT | Push Pull (basso attivo) | Sensore laser Data Ready Interrupt
Normalmente logico alto, questo pin diventa basso quando è disponibile un nuovo valore e torna alto una volta letto il valore. |
| MISO | Collettore aperto | Pin di programmazione del coprocessore (PB4) |
Guida alla scelta del vetro di copertura
Il modulo LaserPING ha un foro di montaggio posizionato per semplificare il montaggio di un vetro di copertura opzionale. Questo potrebbe essere utilizzato per proteggere il sensore in determinate applicazioni o per sperimentare l'impatto di diversi materiali che agiscono come filtri sulla luce laser infrarossa. Per ottenere le migliori prestazioni, è necessario considerare le seguenti regole per il vetro di copertura:
- Materiale: PMMA, Acrilico
- Trasmittanza spettrale: T< 5% per λ< 770 nm, T> 90% per λ > 820 nm
- Intercapedine d'aria: 100 micron
- Spessore: < 1mm (più sottile è, meglio è)
- Dimensioni: maggiore di 6 x 8 mm
Dimensioni PCB
Cronologia delle revisioni
Versione 1.0: versione originale. Scaricato da Arrow.com.
Documenti / Risorse
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PARALLAX INC 28041 Modulo telemetro LaserPING [pdf] Guida utente 28041, Modulo telemetro LaserPING, Modulo telemetro 28041 LaserPING, Modulo telemetro, Modulo |
