Линеаризация графика характеристик
Графики характеристик в основном нелинейные, но их можно линеаризовать по крайней мере на тех отрезках, где можно провести простое преобразование значений датчика в стандартные единицы измерения. Графики характеристик можно просто определить посредством линеаризации через линейное уравнение.
Формула для прямой линии в системе координат (для расстояния D и значений датчика X): D = MX + B
Где M = наклон графика
B = отклонение графика
D = расстояние до объекта
X = выходное значение датчика
Если требуется, чтобы линейное уравнение для линеаризации отрезка показывало график характеристик расстояния датчика, то надо установить M и B так, чтобы по значению датчика X выводилось значение расстояния D.
Константы M и B определяются во время двух контрольных измерений: D1 и X1 – это расстояние и выходное значение для первого измерения (например, на 5 см). D2 и X2 – это расстояние и выходное значение для второго измерения (например, на 10 см).
Наклон графика M определяется следующим образом: устанавливается отношение разницы между расстояниями и значением датчика, а затем из него рассчитывается коэффициент пересчета.
M = D / X
При данном методе расчета возникают ошибки, которые, однако, в большинстве случаев можно игнорировать. Чтобы избежать возникновения ошибок можно посоветовать проводить разную линеаризацию для разных отрезков. Также для этого можно рассматривать более короткие отрезки графика.
Инфракрасные датчики расстояния
Инфракрасные датчики расстояния состоят из излучателя, который испускает луч инфракрасного света, соответствующего приемника и электронного блока оценки.
Излучатель испускает луч инфракрасного света. Если он не сталкивается с объектом, то он не отражается и, следовательно, на приемник не попадает луч света. Однако, если свет отражается от объекта, то луч света обнаруживается на определенном расстоянии от приемника. Так как внутри датчика фотопередатчик и приемник расположены на малом расстоянии друг от друга, то испускаемый и получаемый лучи света образуют треугольник.
Инфракрасный датчик расстояния: метод триангуляции
|
position sensitive detector |
Детектор положения |
|
lens |
Объектив |
|
infrared LED |
Инфракрасный светодиод |
|
light beam |
Луч света |
В зависимости от расстояния отраженный луч света падает на разные точки в датчике. Приемник состоит из детектора положения (PSD), который позволяет определять разные точки падения. В блоке обработки сигналов они преобразуются в аналоговое значение напряжения.
Детектор положения (PSD) – это многослойный фотодиод. Он состоит из светочувствительного и металлического слоя. На края этих слоев вынесены металлические электроды. Когда луч света попадает на какую-либо точку на этом светочувствительном слое, происходит выделение носителей заряда, из которых формируется электрический ток в направлении двух электродов. Неосвещенные части слоя действуют как резистор. Отношение между значением тока на электродах зависит от положения точки падения. Установленное отношение между значениями тока обрабатывается в блоке оценки.
Отношение между значениями тока не зависит от количества падающего света; следовательно, измерение расстояния не зависит от отражающей способности и материала объекта.
Рассеянный свет и солнечный свет отсекаются при помощи подачи луча света в виде импульсов. Для оценки применяются только полученные сигналы с такой пульсацией. Непрерывный свет полностью "игнорируется".
В большинстве случаев излучатель, приемник и модуль обработки сигнала объединены в один блок.
Примерами стандартных областей применения инфракрасных датчиков являются системы контроля расстояния при парковке на автомобилях, системы спуска воды в туалетах, устройства открывания дверей или системы сигнализации.