(原文件名:sharp红外距离传感器.jpg) (原文件名:sharp红外距离传感器2.jpg) (原文件名:sharp红外距离传感器B.jpg) (原文件名:GP2Y0A21距离传感器.jpg) 在过去几年中,Sharp开发了很多种红外距离传感器。这些传感器不但体积小,功耗也很低。这篇文章就简单的介绍一下这些传感器的不同点,使用方法,接口方法以及一些使用上的小技巧。 工作原理: Sharp的红外传感器都是基于一个原理,三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束,当遇到物体以后,光束会反射回来,如图1所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后,会获得一个偏移值L,利用三角关系,在知道了发射角度a,偏移距L,中心矩X,以及滤镜的焦距f以后,传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。 (原文件名:1.jpg) 可以看到,当D的距离足够近的时候,L值会相当大,超过CCD的探测范围,这时,虽然物体很近,但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时,L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键,也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够xx的L值。要检测越是远的物体,CCD的分辨率要求就越高。 其实在SHARP红外距离传感器中的接收器采用的不是CCD而是线阵列红外光电传感器称为PSD,这个在它的datasheet中有介绍。 非线性输出: Sharp GS2XX系列的传感器的输出是非线性的。没个型号的输出曲线都不同。所以,在实际使用前,{zh0}能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图,以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图是典型的Sharp GP2D12的输出曲线图。 (原文件名:2.gif) 图2:Sharp GP2D12输出曲线 从上图中,可以看到,当被探测物体的距离小于10cm的时候,输出电压急剧下降,也就是说从电压读数来看,物体的距离应该是越来越远了。但是实际上并不是这样的,想象一下,你的机器人本来正在慢慢的靠近障碍物,突然发现障碍物消失了,一般来说,你的控制程序会让你的机器人以全速移动,结果就是,"砰"的一声。当然了,解决这个方法也不是没有,这里有个小技巧。只需要改变一下传感器的安装位置,使它到机器人的外围的距离大于最小探测距离就可以了。如图3所示: (原文件名:3.jpg) 图3:可以避免探测误差的安装图示 型号对比: 目前Sharp的红外线传感器有如下几种类型: GP2D02 (串口输出)探测范围 10cm-80cm GP2D05 (数字输出)探测范围 固定的24cm GP2D12 (模拟输出)探测范围 10cm-80cm GP2D15 (数字输出)探测范围 24cm GP2D120 (模拟输出)探测范围 4cm-30cm GP2YOAO2YK (模拟输出)探测范围 20cm-150cm GP2Y0D02YK (数字输出)探测范围 80cm 所有的模拟输出,其输出电压和距离成反比,数字输出只能检测在范围内物体是存在还是不存在,而不能提供距离的检测。
PSD,他的英文名称是PositionSensitiveDetectors,它是一种模拟光电位置传感器,目前主要是日本厂商生产这种器件。因为是模拟器件,故而它存在一些缺点,例如温度稳定性不好,不容易区分干扰光与测量光,线性度不如CCD 器件。但这也不是没有办法解决,通过特殊的测量取样方式可以{zd0}限度的弥补上述缺点,从而生产出好用的产品。但目前国内生产的PSD产品多数测量范围不超过正负6度,测量精度只有0.05到0.1度。 |