Sensor: Afstand

Uit RobotMC.be
Ga naar: navigatie, zoeken

Afstand Sensoren

Ultrasoon

Een ultrasone afstandsmeter maakt gebruik van het "time of flight" principe of "vluchttijd": een geluidspuls wordt uitgezonden en er wordt gemeten hoe lang de echopuls wegblijft, m.a.w., hoelang het geluid erover doet om terug te keren nadat het is gereflecteerd op een voorwerp. Deze tijd is recht evenredig met (tweemaal) de afstand tot dat voorwerp. De geluidssnelheid is 343 m/s bij 20 graden luchttemperatuur; indien het geluid bijvoorbeeld na 2 ms terug is, bedraagt de afstand dus 34,3 cm.

De goedkoopste ultrasoonsensoren werken met geluidsfrekwenties van een 40 kHz (40,000 trillingen per seconde), en meten enkel de tijd tot het ontvangen van de eerste echo-trilling die een bepaalde drempelwaarde overschreidt. Ze hebben ook een erg brede openingshoek, van enkele tientallen graden. Duurdere sensoren gebruiken hogere frekwenties en kleinere openingshoeken (wat in principe nauwkeurigere metingen toelaat), en kijken soms ook naar de hele vorm van de echopuls om te bepalen wanneer de echo precies is ontvangen.

Driehoeksmeting

De bekende optische afstandssensoren van Sharp (GPD12 reeks) werken door middel van driehoeksmeting. Een IR Led wordt gepulst en het teruggekaatste signaal wordt opgevangen door een lineaire CCD. Afhankelijk van de afstand van het voorwerp, valt de lichtstraal op een andere plaats op deze CCD. De positie van het ontvangen signaal wordt omgezet naar een analoge spanning op de uitgang van de sensor. Door dit principe is er met deze sensoren een vrij nauwkeurige meting mogelijk, vrijwel onafhankelijk van het oppervlakte dat weerkaatst. Voordelen :

  • Een zeer smalle beam, die dus alleen meet in het bereik recht voor de sensor.
  • De meting is snel in vergelijking met ultrasoon, elke 40 ms heeft men een nieuwe meetwaarde.
  • Door modulatie van de IR led, minder gevoelig voor omgevingslicht. Verblinding door sterke IR bron (spaarlampen, zon) kan vaak worden voorkomen door afscherming van de sensor
  • Eenvoudig interface.

Nadeel :

  • De sensor heeft een minimale meetafstand nodig.
  • Afstand is niet lineair met de uitgangsspanning.
  • Op het maximale meetbereik vrij onnauwkeurig.
  • Als de sensor niets ziet, varieert de uitgangswaarde sterk.

Deze serie sensoren bestaat uit verschillende types. Veel voorkomende types met een analoge uitgang zijn:

Type Bereik (cm)
GP2D120 4 - 30
GP2Y0A41SK0F 4 - 30
GP2D12 10-80
GP2Y0A21 10-80
GP2Y0A02 20 - 150

Daarnaast zijn er varianten met een digitale interface en varianten met een digitale uitgang die op een vaste afstand schakelt.