Что такое датчик расстояния

Для измерения расстояния используются различные датчики и устройства: оптические и ультразвуковые датчики, оптические сканеры, линейные и проволочные энкодеры. Такое разнообразие устройств измерений вызвано тем, что различные производственные задачи требуют различных технологий и принципов измерений.

Измерения в шкале ММ

— контроль качества, тестирование продукции
— позиционирование объекта в процессе производства
— сортировка продукции.

Технология производства датчиков расстояния

Конструкция датчиков расстояния разработана для реализации двух задач, выполняемых датчиками: максимальная точность измерений и высокая скорость обработки данных при измерениях в диапазоне нескольких миллиметров. В конструкции датчиков расстояния SICK использован триангуляционный метод измерения (в оптических датчиках на большие расстояния используется метод измерения скорости возврата луча). Световой пучок направляется на поверхность тестируемого объекта (источником света может быть, например, лазерный диод). В корпусе датчика установлена оптика приемника, которая принимает отраженные лучи на светочувствительном элементе. В зависимости от положения отраженного луча и известной геометрии определяется расстояние до тестируемого объекта.

Оптика приемника: PSD, CMOS, CCD

Различают три типа оптика приемника датчика смещения: PSD, CMOS и CCD.

— относительно хорошее разрешение на однородных и размытых отражающих материалах
— недорогая экономичная технология изготовления
— портативность габаритных размеров датчиков
— относительно высокая скорость измерений
Поэтому PSD датчики рекомендуется применять для решения несложных задач, где стоимость является критичным моментом.

— очень высокое разрешение и точность при работе с любыми материалами (матовыми, блестящими, светлыми и темными поверхностями)
— относительно высокая скорость измерений
— фотореалистическое сканирование света
Т.о., CCD технология идеально для цифровой фотографии.

Источник

Датчики для измерения расстояния

Датчик расстояния — это устройство, которое используется для измерения длины, высоты и ширины объекта. Для удобства датчик встраивают в корпус, программируют его и придают компактный вид. Таким образом создается дальномер, который широко используется во многих сферах.

Виды датчиков

На рынке можно найти несколько основных видов датчиков расстояния, самыми популярными считаются:

Где используются датчики

В основном лазерные датчики расстояния используются в строительной сфере для замеров расстояния между объектами, но им можно найти множество применений. К примеру, датчики расстояния могут помочь в обустройстве умного дома. Установив и, настроив датчик определенным образом, можно автоматизировать включение и выключение света в комнате или сделать автоматическое открытие или закрытие дверей и так далее.

Также подобный датчик установлен в каждый современный смартфон, с его помощью выключается экран, как только смартфон близко подносится к уху во время разговора. Датчики расстояния часто устанавливают в капот и бампер машины, чтобы облегчить парковку и получать данные о препятствиях на пути автомобиля в реальном времени.

Данные датчики измерения расстояния можно приобрести в отдельном виде, но без программируемого микроконтроллера они почти бесполезны. Поэтому покупать их по отдельности разумно только для решения узкого спектра задач. Для подключения датчиков обычно используется микроконтроллер «Ардуино», который необходимо вручную настраивать и прошивать для работы с определенным типом датчиков.

Для тех, кто не хочет углубляться в основы программирования платформы «Ардуино» и радиотехники, рекомендуется купить готовый вариант в виде строительного дальномера.

Что такое дальномер

Дальномер — это компактный девайс, который пришел на смену строительным рулеткам. Данный прибор способен моментально выполнить точные замеры, проводить сложные расчеты, но главный плюс — это то, что его может использовать один человек, без помощи напарника, который держит один конец рулетки.

Существует множество формфакторов и вариантов исполнения данного девайса, но обычно это небольшое устройство, которое помещается в ладонь. Дальномер имеет встроенный аккумулятор что позволяет ему работать долгое время без подзарядки. На корпусе устройства расположен дисплей, на который выводится основная информация о текущем состоянии устройства, а также о результатах замеров. На торце имеется излучатель и приемник, благодаря которым осуществляются измерения.

Лазерные дальномеры активно используются в строительстве и во время монтажных работ. Устройство способно проводить точные измерения с погрешностью 1–3 мм на 10 метров, в зависимости от технических характеристик модели.

Дальномеры делятся на две группы:

Приобретать дальномеры нужно в зависимости от того для какой деятельности он будет использоваться.

Конструкция дальномеров

Визуально большинство устройств схожи с мобильным телефоном на верхушке которого расположен лазерный излучатель. Бюджетные устройства обычно оборудованы LED-дисплеем с подсветкой, на котором может расположиться от одной до четырех строк с данными.

Профессиональные устройства оснащены жидкокристаллическими дисплеями и поддерживают несколько тысяч цветов. Такие устройства имеют проработанный интерфейс, внутреннею память и иногда встроенную камеру.

На любой модели снизу экрана расположены кнопки управления, их количество может варьироваться от 2–10 и более в зависимости от типа устройства. Почти на всех моделях, чтобы начать проводить замеры нужно нажать центральную кнопку, которая выделена красным цветом. Продвинутые аппараты со встроенной памятью могут сохранять последние расчеты и проводить сложные вычисления площади помещения и так далее.

В зависимости от цены аппарат может быть в пластиковом корпусе, а может быть в защитном чехле, который будет надежно защищать дальномер от падений.

Функционал устройства

Функционал бюджетных моделей как правильно органичен лишь измерением дальности. Но аппараты среднего ценового диапазона уже включают в себя множество полезных функций, среди которых:

И это далеко не весь список возможностей качественных дальномеров. С повышением цены на устройство растет и его функционал. Профессиональный дальномер — это важнейший инструмент для строителя, без которого невозможно качественно завершить проект.

При выборе дальномера нужно опираться на то, чтобы в него была встроена возможность:

Данный набор функций актуален для строителей. Если лазерный дальномер покупается для бытовых целей или небольшого ремонта, можно ограничиться недорогой моделью без множества функций.

Как использовать дальномер

Задача дальномера — это упростить и ускорить процесс измерения. Производители выпускают девайсы с интуитивно понятным интерфейсом, поэтому разобраться какая кнопка за что отвечает не трудно. Для облегчения изучения основных функций нового девайся в комплекте с каждым устройством идет детальная инструкция, в которой разобраны все аспекты использования дальномера.

В независимости от модели дальномера на его корпусе будет расположены минимум 2 кнопки:

Чем дороже аппарат, тем больше кнопок он имеет. Дорогие модели оборудованы кнопками навигации по интерфейсу. Обычно на каждую кнопку нанесена гравировка, изучив которую можно понять за что клавиша отвечает.

Главный фактор, который объединяет все модели дальномеров заключается в принципе использования девайса. Нулевая точка для каждого аппарата установлена на нижний торец корпуса или на выдвижные штыри.

Провести замеры можно таким образом:

В зависимости от модели тип действий может отличаться.

Плюсы и минусы использования

Лазерные дальномеры широко используются в сфере строительства благодаря своим основным плюсам:

К минусам можно отнести достаточно высокую стоимость даже простых моделей. Но обычные датчики без микроконтроллера стоят в несколько раз дешевле и при наличии навыков программирования и пайки можно собрать собственный дальномер.

Заключение

Из данного материала вы узнали, что такое датчики расстояния, какие они бывают и как они работают. Лучший вариант — это купить готовый дальномер, который подойдет для решения любых задач, связанных с измерением площади и дальности расположения объектов. Купить дальномер, можно практически в любом строительном магазине, а отдельные датчики продаются в магазинах радиотехники.

Видео по теме

Источник

Аналоговые датчики расстояния

Самые первые бесконтактные датчики расстояния выдавали информацию только лишь о наличии или отсутствии предмета перед датчиком в виде дискретного сигнала ON/OFF. Эти простейшие датчики до сих пор находят огромное применение в различных областях промышленности. В то же время для решения более сложных задач автоматизации технологических процессов инженерам нужна дополнительная информация о положении объектов измерения. Для этих целей были разработаны датчики, позволяющие определять расстояние до объекта и его положение с помощью аналогового выхода, сигнал на котором пропорционален расстоянию до измеряемого объекта. Такие датчики могут быть использованы во множестве применений, таких как определение расстояния до объекта, измерение толщины, измерение наклона и деформации, измерение профиля изделия, центровка и измерение диаметра.

Датчики для измерения расстояния могут использовать различные принципы измерений: индуктивный, ультразвуковой или оптический, однако все они имеют электрический выходной сигнал, величина которого пропорциональна расстоянию до измеряемого объекта. В таблице 1 представлены основные типы аналоговых бесконтактных датчиков для измерения расстояний и их основные особенности.

Индуктивные датчики. Индуктивные датчики расстояния определяют расстояния до проводящих металлических объектов, таких как сталь, алюминий, латунь. Поскольку принцип работы индуктивных датчиков основан на определении токов взаимной индукции, такие датчики очень устойчивы к воздействию неметаллических предметов и помех, таких как, например, пыль или машинное масло. Современные технологии позволяют создать индуктивный датчик с аналоговым выходом имеющей диаметр всего 6 мм и измеряемое расстояние 2 мм. Такие датчики с высоким разрешением и быстрым временем отклика находят применение в большинстве высокоскоростных задач.

Где: I_вых = выходной ток
Измеряемое расстояние = 0-2 мм, 0-20 мА (I_вых)

Тем самым, например, на расстоянии 0,4638 мм выходной сигнал будет 5 мА. Проблемы с линейностью могут быть так же решены с использованием интегрированного в датчик микропроцессора. Такой метод позволяет произвести линеаризацию выходной характеристики датчика и существенно снизить нелинейность. Например, индуктивный датчик диаметром 12 мм и расстоянием измерения 0 – 4 мм., со встроенным микропроцессором имеет линейность лучше, чем 0,4%.

Ультразвуковые датчики. Принцип действия ультразвуковых датчиков расстояния основан на излучении импульсов ультразвука и измерении, пока звуковой импульс, отразившись от объекта измерения, вернется обратно в датчик. При этом достигается разрешения до 0,2 мм.

Благодаря тому, что пьезорезистивный преобразователь может служить как излучателем, так и приемником ультразвуковых импульсов, появляется возможность создать ультразвуковые датчики расстояния с одним преобразователем. Такой преобразователь сначала излучает короткий ультразвуковой импульс. Одновременно с этим, в датчике запускается внутренний таймер. Когда отраженный от объекта ультразвуковой импульс вернется обратно в датчик, таймер останавливается. Время, прошедшее между моментом излучения импульса и моментом, когда отраженный импульс вернулся в датчик, служит основой для вычисления расстояния до объекта. Полный контроль за процессом измерения производится с помощью микропроцессора, обеспечивающего высокую линейность измерений. Наиболее важными особенностями применений ультразвуковых датчиков служит их возможность измерять расстояния до таких сложных объектов таких как, например, сыпучие вещества, жидкости, гранулы, прозрачные или напротив сильно отражающие поверхности. В дополнение ультразвуковыми датчиками можно измерять сравнительно большие расстояния, при этом, сохраняя их небольшие размеры, что может быть существенно для ряда применений.

Однако и ультразвуковые датчики имеют ряд ограничений. Прежде всего, это пена и другие объекты, сильно поглощающие ультразвуковые колебания. Такое поглощение сильно уменьшает измеряемую дистанцию. Сильно изогнутые поверхности так же снижают расстояние и точность измерений, поскольку рассеивают ультразвуковые колебания в различных направлениях. Ультразвуковые датчики излучают импульс в виде широкого конуса, что так же ограничивает возможность измерения расстояния до небольших объектов, увеличивая уровень помех от других объектов, которые так же могут находиться в поле зрения датчика. Некоторые ультразвуковые датчики имеют конус с углом всего 5 градусов. Это позволяет использовать их для измерения намного меньших объектов, например таких, как бутылки или ампулы.

Оптические датчики. Существует множество различных способов измерить расстояние до предмета с помощью оптики: например лазерные интерферометры, датчики с рассеянным отражением света и оптические датчики радарного типа. Каждый из видов датчиков имеет свои сильные и слабые стороны. Лазерные интерферометры имеют большой диапазон измерений и точность несколько нанометров, однако, эти приборы очень дорогие и сложные в эксплуатации. Датчики с рассеянным отражением и аналоговым выходом могут измерять расстояния в широких пределах, однако поскольку они работают с отраженным светом, то могут быть проблемы с измерением расстояний до окрашенных или отражающих объектов. Оптические датчики радарного типа, преимущественно лазерные, могут измерять большие расстояния, однако принцип их работы, основанный на измерении времени распространения света от датчика до объекта и обратно, позволяет измерять с ограниченным разрешением в 2 – 3 мм.

Подавляющее большинство задач по измерению в промышленности приходится на диапазоны от долей микрон до нескольких десятков метров. При этим датчики должны работать с объектами далекими от идеальных: малого размера, имеющих различный цвет, сложную структуру поверхности и перемещающихся с высокой скоростью. Для таких целей наиболее подходят лазерные датчики расстояния, работающие по принципу оптической триангуляции.

Рисунок. Принцип работы оптического датчика расстояния

На рисунке показан принцип работы оптического датчика расстояния. Лазер посылает через линзу луч, который отражается от объекта и фокусируется на линейке из фотодиодов, которая прообразует световой сигнал в электрический. Всякое изменение расстояния до объекта вызывает изменение угла отраженного луча и, следовательно, позиции, которую отраженный луч занимает на линейке фотодиодов. Микроконтроллер обрабатывает сигнал от линейки фотодиодов и преобразует его в аналоговый электрический сигнал.

Наиболее важное качество таких датчиков расстояния состоит в сочетании высокой точности измерения и больших измеряемых расстояниях. Большинство производителей предлагают датчики с разрешением от 1 мкм до 1мм. Однако высокая точность возможна только на относительно коротких расстояниях. Так что, например, точность в 1 мкм на расстояниях в 1 метр получить вряд ли удастся.

Для снижения влияния шумов все лазерные датчики расстояний позволяют проводить интегральные или усредненные измерения. При этом производится множество измерений расстояния до объекта и результат потом усредняется, тем самым повышается точность измерений. Однако большая точность требует большого количества измерений, увеличивая при этом общее время измерения. Так, например, что бы обеспечить точность в 1 мкм типичное время измерения составляет порядка 0,1 сек.

Правильный выбор датчика. Для того, что бы правильно выбрать подходящий датчик расстояния, необходимо ответить на 7 вопросов:

Из чего состоит объект измерения? Какое расстояние до объекта? Какая требуется точность? Насколько быстро движется объект? Какие существуют внешние неблагоприятные условия? Какой тип выходного сигнала необходим? Насколько ограничено пространство для установки датчика?

Получив ответ на эти вопросы, и обладая знанием принципов работы индуктивных, ультразвуковых и оптических датчиков расстояния, Вы сможете наилучшим образом выбрать необходимый датчик.

Источник

Что такое датчик расстояния на телефоне

Многие задаются вопросом, что же такое датчик расстояния на телефоне, датчик движения и присутствия и чем они отличаются друг от друга. В физике это три разных устройства.

Но что касается смартфонов, то правильней сказать, что все это один сенсор.

То есть «железка» одна, но выполняет много разных функций в зависимости от типа и того, какие задачи перед ним поставил производитель гаджета.

Наверно все знакомы с работой подобных приборов.

Это и двери в супермаркете, открывающиеся при обнаружении движения, и водопроводный кран включающий воду при приближении рук.

За что отвечает на телефоне датчик расстояния

Так, например, он выключает и блокирует экран смартфона при приближении к уху, чтоб избежать случайных нажатий и в целях экономии заряда батареи.

А по окончании разговора включает его вновь. Не потому, что он узнает ухо, а потому что это объект, зафиксированный в радиусе его действия.

Для того, чтобы проверить его работу можно в режиме разговора или диктофона поднести любой предмет к месту расположения данного сенсора на вашем устройстве, (как правило, это рядом с динамиком).

На многих современных смартфонах и планшетах он выполняет и другие задачи:

Проблемы, возникающие при использовании датчика расстояния

У многих пользователей возникают неполадки связанные с работой этого сенсора.

Не блокируется экран при разговоре, не разблокируется после окончания разговора и другие примеры некорректной работы.

Способов поправить ситуацию несколько:

Как это сделать рассмотрим на примере Android 4.0:

Если в меню настроек вашего устройства нет такой функции, нужно скачать приложение для калибровки с официального сайта производителя.

Если калибровка не помогла решить проблему, то лучше посетить сервисный центр.

Источник

Применение датчика расстояния и обзор видов

В эру технологий и всеобъемлющего прогресса нельзя даже предположить, что даже самая незначительная часть человеческой жизни останется без внимания. К примеру, на данный момент для улучшения процесса измерения расстояний широкое применение получил специальный датчик. Теперь нет никакой необходимости ходить по земельному участку с линейкой. Все можно сделать не покидая своего места. Причем результат будет получен в течение нескольких минут.

На фото представлены различные виды датчиков расстояния

Что это такое?

Под термином датчик расстояния понимают программу или устройство, которое необходимо для того, чтобы проводить «бесконтактное» измерение длины, высоты или ширины объекта.

Необходимо отметить, что устройство этого типа имеет следующие особенности:

Для удобства датчик этого вида встраивают непосредственно в смартфон. Именно за счет него у многих пользователей сети и любителей заниматься спортом появилась возможность замерять пройденное расстояние и «проработанную» нагрузку.

Также стоит отметить, что датчик расстояния входит в одну область с датчиком присутствия и движения. Фактически ими «занимается» одно программное обеспечение, но вот функции выполняет различные.

Принцип работы

Фактически работа датчиков расстояния сводится к тому, что прибор посылает сигнал (лазерный луч, ультразвуковое излучение, ИК-луч или магнитный поток) и в конечном итоге получает два результата. Расстояние до конечной точки и расстояние до первоначальной его стороны. Так при разности этих двух замеров можно получить размер объекта. Именно это обозначение и будет выводиться на экран.

На данный момент на отечественном рынке специального оборудования можно приобрести различные виды датчиков необходимых для измерения расстояния. Наиболее популярными являются следующие разновидности датчиков:

ИК датчик расстояния на фото

На снимке представлен оптический датчик расстояния

Лазерный

Если речь заходит о лазерном датчике, то по мнению опытных специалистов следует отдавать предпочтение следующим вариантам исполнения:

На фото лазерный датчик расстояния Аrduino

На снимке изображен лазерный датчик расстояния высокой точности

Ультразвуковой

В том случае, если предпочтение было отдано датчику, необходимому для измерения расстояния, ультразвукового типа, то стоит выбирать из трех следующих вариантов:

Ультразвуковой датчик измерения расстояния НС sr04 на фото

ультразвуковой датчик измерения расстояния

Стоимость

В зависимости от функциональных возможностей датчиков для измерения расстояния и компании производителя стоимость данного оборудования может варьироваться в промежутке от 2 300 до 6 000 рублей.

К тому же на цену технического оборудования этого типа влияет еще и техническая составляющая. Если прибор может огибать препятствия и имеет высокий уровень распознавания погрешностей в измерении, то его цена существенно возрастет.

Где купить датчик расстояние?

Видео

Смотрите видео-ролик об ультразвуковом датчике расстояния HC-RS04:

Не следует самостоятельно пытаться отремонтировать устройства этого типа. Если на корпусе будут иметься повреждения механического характера или, к примеру, будет сорвана гарантийная пломба, компания производитель даст отрицательный ответ в обслуживании. Иными словами, если будут нарушены первичные условия, то организация не обязана выполнять бесплатный ремонт датчика измерения расстояния.

Источник