Kako senzori udaljenosti detektiraju objekte u pokretu?

Bok tamo! Kao dobavljač senzora udaljenosti, u zadnje vrijeme dobivam mnogo pitanja o tome kako ti zgodni uređaji detektiraju pokretne objekte. Pa sam mislio odvojiti trenutak da vam sve objasnim.

Prvo, razgovarajmo o tome što je senzor udaljenosti. Senzor udaljenosti, kao što naziv sugerira, je uređaj koji mjeri udaljenost između sebe i objekta. Možete provjeriti više o našim senzorima udaljenostiovdje. Ovi se senzori koriste u širokom rasponu aplikacija, od robotike do automobilskih sigurnosnih sustava, pa čak i u pametnim telefonima za značajke poput autofokusa.

Sada, kada je u pitanju otkrivanje pokretnih objekata, postoji nekoliko metoda koje senzori udaljenosti mogu koristiti. Zaronimo u neke od najčešćih.

Ultrazvučni senzori udaljenosti

Jedan od najstarijih i najpoznatijih tipova senzora udaljenosti za otkrivanje pokretnih objekata je ultrazvučni senzor. Ovi senzori rade tako da emitiraju visokofrekventne zvučne valove, obično iznad dometa ljudskog sluha. Kada ti zvučni valovi udare u predmet, odbijaju se natrag do senzora. Senzor zatim mjeri vrijeme potrebno da se zvučni valovi vrate. Budući da je brzina zvuka u zraku relativno konstantna, senzor može izračunati udaljenost do objekta pomoću formule: udaljenost = (brzina zvuka × vrijeme) / 2.

Na primjer, ako ultrazvučni senzor emitira zvučni val i treba mu 0,01 sekunda da se val vrati, a brzina zvuka u zraku je približno 343 metra u sekundi, udaljenost do objekta bila bi (343 × 0,01) / 2 = 1,715 metara.

Kada su u pitanju pokretni objekti, ultrazvučni senzori mogu otkriti promjene u udaljenosti tijekom vremena. Ako se udaljenost koju mjeri senzor smanji, to znači da se objekt približava. Ako se udaljenost povećava, objekt se udaljava. Međutim, ultrazvučni senzori imaju neka ograničenja. Na njih mogu utjecati čimbenici poput temperature i vlažnosti, koji mogu promijeniti brzinu zvuka. Također, možda neće dobro raditi u okruženjima s puno pozadinske buke.

Infracrveni senzori udaljenosti

Infracrveni (IR) senzori udaljenosti još su jedan popularan izbor za otkrivanje pokretnih objekata. Ovi senzori rade tako da emitiraju infracrveno svjetlo i mjere količinu svjetlosti koja se reflektira natrag na senzor. Postoje dvije glavne vrste IR senzora udaljenosti: bazirani na triangulaciji i senzori vremena leta (ToF).

IR senzori koji se temelje na triangulaciji rade tako da snop infracrvenog svjetla usmjere na objekt. Reflektirano svjetlo zatim detektira položajno osjetljiv detektor (PSD). Na temelju kuta pod kojim svjetlost pada na PSD, senzor može izračunati udaljenost do objekta. Ova je metoda izvrsna za primjene kratkog dometa, obično do nekoliko metara.

S druge strane, IR senzori vremena leta mjere vrijeme potrebno infracrvenom svjetlu da putuje do objekta i natrag. Slično ultrazvučnim senzorima, oni koriste brzinu svjetlosti (koja je izuzetno velika) za izračunavanje udaljenosti. ToF senzori su precizniji za primjene na većem dometu i mogu raditi u različitim uvjetima osvjetljenja.

Prilikom otkrivanja pokretnih objekata, IR senzori mogu brzo otkriti promjene u reflektiranoj svjetlosti. Ako se objekt kreće, promijenit će se intenzitet ili vrijeme leta reflektirane svjetlosti, omogućujući senzoru da prati kretanje objekta. Međutim, na IR senzore može utjecati ambijentalno svjetlo, posebno pri jakom sunčevom svjetlu.

Laserski senzori udaljenosti

Laserski senzori udaljenosti poznati su po svojoj visokoj točnosti i mogućnostima dugog dometa. Rade na principu vremena leta, slično ToF IR senzorima, ali koriste lasere umjesto infracrvenog svjetla. Laseri imaju vrlo uzak snop, što omogućuje precizno mjerenje udaljenosti.

Ovi senzori emitiraju lasersku zraku prema objektu, a zatim mjere vrijeme potrebno da se svjetlost odbije. Budući da je brzina svjetlosti konstantna, udaljenost se može točno izračunati. Laserski senzori udaljenosti obično se koriste u industrijskim primjenama, kao što je mjerenje udaljenosti između ruke robota i obratka, ili u geodetskoj izmjeri.

Kada je riječ o pokretnim objektima, laserski senzori udaljenosti mogu dati podatke o položaju i kretanju objekta u stvarnom vremenu. Mogu pratiti objekte pri velikim brzinama i na velikim udaljenostima. Međutim, oni mogu biti skuplji od drugih vrsta senzora udaljenosti i mogu zahtijevati složeniju kalibraciju.

Optički senzori udaljenosti

Optički senzori udaljenosti, poputKompaktni fotoelektrični prekidač tipa utora, koristite svjetlo za otkrivanje objekata. Mogu biti ili kroz zraku ili retro-reflektirajuće.

U optičkom senzoru prolaznog snopa nalaze se odašiljač i prijemnik postavljeni jedan nasuprot drugog. Kada predmet prođe između njih, on blokira snop svjetlosti, a prijemnik detektira promjenu. Ova vrsta senzora vrlo je pouzdana za otkrivanje prisutnosti objekta, ali ne mjeri izravno udaljenost. Međutim, korištenjem višestrukih senzora snopa zraka na različitim udaljenostima, možete dobiti ideju o položaju objekta.

Retroreflektirajući optički senzori imaju odašiljač i prijemnik u istoj jedinici, uz reflektor. Odašiljač šalje svjetlosnu zraku, koja se reflektira od reflektora i vraća u prijamnik. Kada objekt prekine put svjetlosti, prijemnik detektira promjenu u intenzitetu svjetlosti.

Ovi se senzori mogu koristiti za otkrivanje pokretnih objekata praćenjem promjena u svjetlosnom signalu tijekom vremena. Jednostavni su za ugradnju i obično se koriste u sustavima pokretnih traka i drugim industrijskim aplikacijama.

Korištenje namjenskih IC-ova za poboljšanu detekciju

Kako bi poboljšali rad senzora udaljenosti, mnogi proizvođači, uključujući i nas, koriste namjenske integrirane sklopove (IC). Možete saznati više o aNamjenski IC za optički prekidač s prorezima. Ovi IC-ovi mogu podnijeti složene izračune uključene u mjerenje udaljenosti, kao što je pretvaranje neobrađenih podataka senzora u značajne vrijednosti udaljenosti. Oni također pomažu u filtriranju buke i smetnji, čineći senzor preciznijim i pouzdanijim.

Na primjer, namjenski IC može se programirati da zanemari male fluktuacije u podacima senzora uzrokovane pozadinskom bukom i pokrene izlaz samo kada se otkrije značajna promjena u udaljenosti. Ovo je posebno korisno kod otkrivanja pokretnih objekata, jer omogućuje senzoru da se usredotoči na stvarno kretanje objekta, a ne na nasumične promjene okoline.

Zaključak

Dakle, eto ga! Tako senzori udaljenosti otkrivaju pokretne objekte. Bilo da se radi o ultrazvučnim valovima, infracrvenom svjetlu, laserima ili optičkim metodama, ovi senzori igraju ključnu ulogu u mnogim industrijama.

Ako ste na tržištu za senzor udaljenosti za svoj projekt, bilo da je riječ o malom projektu „uradi sam“ ili velikoj industrijskoj primjeni, mi ćemo vas pokriti. Naš raspon senzora udaljenosti osmišljen je za pružanje točnih i pouzdanih performansi, a mi vam možemo pomoći odabrati pravi senzor za vaše specifične potrebe.

Ako želite saznati više ili želite razgovarati o mogućnostima kupnje, slobodno nam se obratite. Uvijek nam je drago popričati i pomoći vam pronaći savršeno rješenje za vaš projekt.

Reference

• "Senzori i aktuatori: Uvod" Johna W. Nilssona
• "Optički senzori: principi, dizajn i primjena" Roberta G. Medlina.