PARALLAX INC 28041 LaserPING 距離計モジュール

LaserPING 2m レンジファインダーは、距離測定の簡単な方法を提供します。 この近赤外線の飛行時間型 (TOF) センサーは、移動中または静止中の物体間の測定に最適です。 単一の I/O ピンを使用して、LaserPING センサーに最新の距離測定値を照会し、応答を読み取ります。 LaserPING 2m Rangefinder は、PWM モードまたはオプションのシリアル モードを利用して、ほぼすべてのマイクロコントローラで使用できます。 これは、PING)))超音波距離センサーと回路およびコードの互換性があるように設計されており、さまざまな環境条件を考慮する必要がある場合にアプリケーションを適応させることができます。 センサーを保護するために、アクリル窓を通して測定することもできます。

センサーに内蔵されたコプロセッサにより、適切なロジック レベルが保証されます。 その I/O 接続は同じボリュームで動作しますtag3.3Vおよび5Vマイクロコントローラとの互換性のために、VINピンに供給されます。

特徴

• 2 ～ 200 cm 範囲の非接触距離測定
• 1 mm の分解能で精度を高めるために工場で事前に校正済み
• クラス 1 レーザーエミッターを使用した、目に安全な目に見えない近赤外線 (IR) 照明
• VIN と GND が誤って入れ替わった場合の逆極性保護
• オンボード マイクロプロセッサが複雑なセンサー コードを処理
• 3.3Vおよび5Vのマイクロコントローラと互換性があります
• 取り付け穴付きのブレッドボードに適した 3 ピン SIP フォームファクタ

アプリケーションのアイデア

• 物理学研究
• セキュリティシステム
• インタラクティブなアニメーション展示
• ロボティクス ナビゲーションおよび駐車支援システム
• 手の検出や 1D ジェスチャ認識などのインタラクティブなアプリケーション
• プロセス制御システムにおける体積または高さの検出

主な仕様

• レーザ: 850 nm VCSEL (Vertical Cavity面発光レーザー)
• 範囲：2～200cm
• 解決: 1mm
• 一般的なリフレッシュ レート：15Hz PWMモード、22Hzシリアルモード
• 電力要件: +3.3V DC ～ +5 VDC; 25ミリアンペア
• 動作温度: +14 ～ +140 °F (-10 ～ +60 °C)
• レーザーアイセーフティ：近赤外線クラス1レーザー製品
• 照明分野: 23°度
• 分野 view: 55°度
• フォームファクター: 3 インチ間隔の 0.1 ピン オス ヘッダー
• PCBの寸法: 22 x 16 mm

はじめる

図に示すように、LaserPING センサーのピンを電源、グランド、およびマイクロコントローラーの I/O ピンに接続します。 図はセンサーの背面を示していることに注意してください。 コンポーネント側をターゲット オブジェクトに向けます。 LaserPING センサーは、BlocklyProp ブロック、Propeller C ライブラリ、および ex でサポートされています。ampBASIC Stのファイルコードamp そしてArduino Uno。 これは、PING))) 超音波距離センサー (#28015) のアプリケーションと回路およびコードの互換性があります。 センサーの製品ページでダウンロードとチュートリアルのリンクを探してください。 で「28041」を検索www.parallax.com.

通信プロトコル

センサーは赤外線 (IR) レーザー パルスを放出します。このパルスは空気中を移動し、物体に反射してセンサーに戻ります。 LaserPING モジュールは、反射したレーザー パルスがセンサーに戻るまでの時間を正確に測定し、この時間測定値を 1 mm の分解能でミリメートルに変換します。 マイクロコントローラーは、LaserPING モジュールに最新の測定値 (約 40 ミリ秒ごとに更新) を照会し、同じ I/O ピンで値を、PWM モードの可変幅パルスとして、またはシリアルの ASCII 文字として受け取ります。モード。

PWMモード

PWM デフォルト モードは、PING))) 超音波距離センサー (#28015) コードとコード互換性を持つように設計されています。 3.3 V または 5 V の TTL または CMOS マイクロコントローラと通信できます。 PWM モードは、単一の I/O ピン (SIG) で双方向 TTL パルス インターフェイスを使用します。 SIG ピンはアイドル LOW になり、VIN vol で入力パルスとエコー パルスの両方が正の HIGH になります。tage.

パルス幅は距離に比例し、周囲の温度、圧力、または湿度によって大きく変化しません。
パルス幅を時間 (μs) から mm に変換するには、次の式を使用します。 距離 (mm) = パルス幅 (ms) × 171.5 パルス幅を時間 (μs) からインチに変換するには、次の式を使用します。距離 (インチ) = パルス幅 (ミリ秒) × 6.752

シリアル データ モード

シリアル データ モードは、単一の I/O ピン (SIG) 上の双方向 TTL インターフェイスを使用して 9600 ボーで動作し、3.3 V または 5 V の TTL または CMOS マイクロコントローラーと通信できます。 このモードでは、VIN vol で SIG ピンは High でアイドル状態になります。tage. デフォルトの PWM モードからシリアル モードに切り替えるには、SIG ピンを Low に駆動してから、100 µs 以上の Low ギャップを挟んで 5 µs の High パルスを XNUMX 回送信します。 これは、大文字の「I」文字を送信することで実行できます。

ヒント: 双方向シリアルをサポートしていないマイクロコントローラーで使用する場合、LaserPING モジュールをシリアル モードでウェイクアップするように構成できます。 この場合、マイクロコントローラに必要なシリアル rx 入力は XNUMX つだけです。 以下の「起動時にシリアルを有効にする」セクションを参照してください。

シリアル モードでは、LaserPING は常に新しい測定データを ASCII 形式で送信します。 値はミリメートル単位で、その後に改行文字 (13 進数の 45) が続きます。 センサーが有効な読み取り値を受信するたびに、通常は XNUMX ミリ秒ごとに新しい値が送信されます。

シリアル モードを停止してデフォルトの PWM モードに戻すには:

• SIG ピンをローにアサートし、ローを 100 ミリ秒間保持します
• SIG ピンを解放します (通常、SIG に接続されている I/O ピンを高インピーダンス入力モードに戻します)。
• LaserPING は PWM モードになります。

起動時にシリアルを有効にする
DBG と SCK とマークされた 2 つの SMT パッドを互いに短絡して、デフォルトのデータ モードを変更し、起動時にシリアル モードを有効にすることができます。 LaserPING モジュールは、電源投入時に DBG/SCK ピンのステータスをチェックします。

• DBG と SCK オープン = デフォルトで PWM モード (工場出荷時のデフォルト モード)
• DBG と SCK を一緒に短絡 = デフォルトのシリアル データ モード

0402 つのピンを短絡するには、4 k オーム未満の 100 抵抗器、ゼロ オーム リンク、またははんだブロブをパッド全体にはんだ付けすることができます。 これらのパッドの詳細については、以下の SMT テスト パッドの説明を参照してください。 起動時のシリアル モードでは、センサーの初期化に約 9600 ミリ秒かかります。その後、LaserPING は自動的にシリアル ASCII 値を 13 ボーで SIG ピンに送信し始めます。 データは連続的な CR (45 進数 45) で終了する ASCII シリアル ストリームで到着し、新しい読み取り値はそれぞれ約 XNUMX ミリ秒ごとに到着します。 この XNUMX ミリ秒間隔はわずかに異なります。測定された距離に応じて、センサーがデータを検出、カウント、および処理するのに必要な時間もわずかに異なります。

最大測距距離と測距精度

以下の表は、デバイスの測距精度仕様を示しています。データは、デバイスを室温で動作させ、デバイスにカバー ガラスを取り付けていない状態で得られたものです。 デバイスは、これらの範囲外では精度が低下して動作する場合があります。

分野 View (FoV) と照射野 (FoI) 

レーザーセンサーのエミッターとレシーバーの要素は円錐形を形成します。 エミッターの照射野 (FoI) は 23°、レシーバーの視野 (FoV) は 55° です。 LaserPING センサーは FoI 内の物体のみを感知しますが、明るい物体が FoV 内にある場合は感度が低下する可能性があります。 FoI 内の鏡面が FoI または FoV 内の他のオブジェクトに光を散乱させる場合にも、読み取り値が不正確になることがあります。
長距離を測定する場合、センサーは周囲の床、壁、または天井から十分に離れており、FoI 内で意図しないターゲットにならないようにする必要があります。 LaserPING モジュールから 200 cm の位置では、FoI は直径 81.4 cm のディスクです。 一部の表面はたわむのではなく反射するため、表面上の標高は実際の検出範囲に影響を与える可能性があります。

ピンの説明

* PWM モードの場合、SIG ピンは、VIN に駆動される応答パルスを除いて、55 k オームのプルダウン抵抗を備えたオープン コレクタ入力として動作します。 シリアル モードでは、SIG ピンはプッシュプル出力として動作します。

起動時のデフォルト モードを PWM からシリアルに変更する以外のエンド ユーザーによるテスト パッドのアクセスはサポートされていません。

カバーガラス選択ガイド

LaserPING モジュールには、オプションのカバーガラスを簡単に取り付けられるように取り付け穴が配置されています。 これは、特定のアプリケーションでセンサーを保護したり、赤外線レーザー光のフィルターとして機能するさまざまな材料の影響を実験したりするために使用できます。 最高のパフォーマンスを得るには、カバー ガラスについて次の規則を考慮する必要があります。

• 材料：PMMA、アクリル
• 分光透過率: λ< 5 nm で T< 770%、λ > 90 nm で T> 820%
• エアギャップ: 100µm
• 厚さ: < 1mm (薄いほど良い)
• 寸法：6×8mm以上

PCBの寸法 

改訂履歴
バージョン 1.0: オリジナル リリース。 からダウンロード アロー.com.

ドキュメント / リソース

PARALLAX INC 28041 LaserPING 距離計モジュール [pdf] ユーザーガイド 28041、LaserPING 距離計モジュール、28041 LaserPING 距離計モジュール、距離計モジュール、モジュール

参考文献

• ユーザーマニュアル