PARALLAX INC 28041 Moduł dalmierza LaserPING
Dalmierz LaserPING 2m zapewnia łatwą metodę pomiaru odległości. Ten czujnik bliskiej podczerwieni, wykorzystujący technologię pomiaru czasu przelotu (TOF) jest idealny do wykonywania pomiarów między ruchomymi lub nieruchomymi obiektami. Pojedynczy pin I/O służy zarówno do wysyłania do czujnika LaserPING zapytania o najnowszy pomiar odległości, jak i do odczytu odpowiedzi. Dalmierz LaserPING 2m może być używany z niemal każdym mikrokontrolerem, wykorzystując tryb PWM lub opcjonalny tryb szeregowy. Został zaprojektowany tak, aby był zgodny pod względem obwodów i kodu z czujnikiem odległości ultradźwiękowej PING))), co umożliwia dostosowanie aplikacji do różnych warunków środowiskowych. Pomiary można wykonywać nawet przez akrylowe okienko w celu ochrony czujnika.
Wbudowany koprocesor czujnika zapewnia właściwe poziomy logiczne. Jego połączenia I/O działają z tą samą głośnością.tage jest dostarczany do pinu VIN w celu zapewnienia kompatybilności z mikrokontrolerami 3.3 V i 5 V.
Cechy
- Bezkontaktowy pomiar odległości w zakresie 2–200 cm
- Fabrycznie skalibrowany pod kątem dokładności z rozdzielczością 1 mm
- Bezpieczne dla oczu, niewidoczne oświetlenie bliskiej podczerwieni (IR) przy użyciu emitera laserowego klasy 1
- Ochrona przed odwrotną polaryzacją w przypadku przypadkowej zamiany VIN i GND
- Wbudowany mikroprocesor obsługuje złożony kod czujnika
- Zgodność z mikrokontrolerami 3.3 V i 5 V
- Przyjazny dla płytki stykowej 3-stykowy format SIP z otworem montażowym
Pomysły na aplikacje
- Studia fizyczne
- Systemy bezpieczeństwa
- Interaktywne animowane eksponaty
- Systemy nawigacji i wspomagania parkowania w robotyce
- Aplikacje interaktywne, takie jak wykrywanie dłoni i rozpoznawanie gestów 1D
- Wykrywanie objętości lub wysokości w systemach sterowania procesami
Kluczowe specyfikacje
- Laser: 850 nm VCSEL (Laser emitujący wiązkę laserową z pionową wnęką)
- Zakres: 2–200 cm
- Rezolucja: 1 mm
- Typowa częstotliwość odświeżania: Tryb PWM 15 Hz, tryb szeregowy 22 Hz
- Wymagania dotyczące zasilania: +3.3 V DC do +5 V DC; 25 mA
- Temperatura pracy: +14 do +140 °F (-10 do +60 °C)
- Bezpieczeństwo oczu laserowych:produkt laserowy klasy 1 bliskiej podczerwieni
- Pole oświetlenia: 23° stopni
- Pole view: 55° stopni
- Współczynnik kształtu: 3-stykowe złącze męskie z odstępem 0.1″
- Wymiary PCB: 22x16 mm
Pierwsze kroki
Podłącz piny czujnika LaserPING do zasilania, uziemienia i pinu I/O mikrokontrolera, jak pokazano na schemacie. Zwróć uwagę, że schemat pokazuje tył czujnika; skieruj stronę komponentu w stronę obiektu docelowego. Czujnik LaserPING jest obsługiwany przez bloki BlocklyProp, biblioteki Propeller C i exampkod dla języka BASIC Stamp i Arduino Uno. Jest on zgodny pod względem obwodów i kodu z aplikacjami dla czujnika odległości ultradźwiękowej PING))) (#28015). Poszukaj linków do pobrania i samouczków na stronie produktu czujnika; wyszukaj „28041” w www.parallax.com.
Protokół komunikacyjny
Czujnik emituje impuls lasera podczerwonego (IR), który przemieszcza się przez powietrze, odbija się od obiektów, a następnie powraca do czujnika. Moduł LaserPING dokładnie mierzy, jak długo odbity impuls lasera powraca do czujnika i konwertuje ten pomiar czasu na milimetry z rozdzielczością 1 mm. Mikrokontroler wysyła zapytanie do modułu LaserPING o najnowszy pomiar (który jest odświeżany co około 40 ms), a następnie odbiera wartość z powrotem na tym samym pinie I/O, jako impuls o zmiennej szerokości w trybie PWM lub jako znaki ASCII w trybie szeregowym.
Tryb PWM
Domyślny tryb PWM jest zaprojektowany tak, aby był zgodny z kodem PING))) Ultrasonic Distance Sensor (#28015). Może komunikować się z mikrokontrolerami TTL lub CMOS 3.3 V lub 5 V. Tryb PWM wykorzystuje dwukierunkowy interfejs impulsów TTL na pojedynczym pinie I/O (SIG). Pin SIG będzie w stanie spoczynku niskim, a zarówno impuls wejściowy, jak i impuls echa będą dodatnio wysokie, przy VIN voltage.
| Szerokość impulsu | Stan |
| 115 do 290 µs | Zmniejszona dokładność pomiaru |
| 290 µs do 12 ms | Najwyższa dokładność pomiaru |
| 13 milisekund | Nieprawidłowy pomiar — cel jest zbyt blisko lub zbyt daleko |
| 14 milisekund | Błąd czujnika wewnętrznego |
| 15 milisekund | Przekroczenie limitu czasu czujnika wewnętrznego |
Szerokość impulsu jest proporcjonalna do odległości i nie zmienia się znacząco wraz ze zmianą temperatury otoczenia, ciśnienia ani wilgotności.
Aby przeliczyć szerokość impulsu z czasu, w μs, na mm, należy użyć następującego równania: Odległość (mm) = Szerokość impulsu (ms) × 171.5 Aby przeliczyć szerokość impulsu z czasu, w μs, na cale, należy użyć następującego równania: Odległość (cale) = Szerokość impulsu (ms) × 6.752
Tryb danych szeregowych
Tryb danych szeregowych działa z szybkością 9600 bodów z dwukierunkowym interfejsem TTL na pojedynczym pinie I/O (SIG) i może komunikować się z mikrokontrolerami TTL lub CMOS 3.3 V lub 5 V. Pin SIG będzie w tym trybie w stanie bezczynności wysokim, przy VIN voltage. Aby przełączyć się z domyślnego trybu PWM na tryb szeregowy, ustaw pin SIG w stan niski, a następnie wyślij trzy wysokie impulsy 100 µs z przerwami 5 µs lub dłuższymi, niskimi pomiędzy nimi. Można to zrobić, przesyłając znak wielkiej litery 'I'.
Wskazówka: Do użytku z mikrokontrolerami, które nie obsługują dwukierunkowego szeregowego, moduł LaserPING można skonfigurować tak, aby wybudzał się w trybie szeregowym. W takim przypadku wymagane jest tylko jedno wejście serial-rx w mikrokontrolerze! Zapoznaj się z sekcją „Włączanie szeregowego przy uruchamianiu” poniżej.
W trybie szeregowym LaserPING będzie stale wysyłał nowe dane pomiarowe w formacie ASCII. Wartość będzie podana w milimetrach, a po niej nastąpi znak powrotu karetki (13 w systemie dziesiętnym). Nowa wartość będzie przesyłana za każdym razem, gdy czujnik otrzyma prawidłowy odczyt, zazwyczaj raz na 45 ms.
| Wartość seryjna | Stan |
| od 50 do 2000 | Najwyższa dokładność pomiaru w milimetrach |
| od 1 do 49 |
Zmniejszona dokładność pomiaru w milimetrach |
| od 2001 do 2046 | |
| 2047 | Wykryto odbicie poza 2046 milimetrami |
|
0 lub 2222 |
Nieprawidłowy pomiar
(Brak odbicia; cel za blisko, za daleko lub za ciemno) |
| 9998 | Błąd czujnika wewnętrznego |
| 9999 | Przekroczenie limitu czasu czujnika wewnętrznego |
Aby zatrzymać tryb szeregowy i powrócić do domyślnego trybu PWM:
- Ustaw pin SIG w stanie niskim i przytrzymaj go przez 100 ms
- Zwolnij pin SIG (zwykle ustawiasz pin I/O podłączony do SIG z powrotem w tryb wejścia o wysokiej impedancji)
- LaserPING będzie teraz w trybie PWM
Włączanie portu szeregowego podczas uruchamiania
2 pady SMT oznaczone DBG i SCK można ze sobą zwierać, aby zmienić domyślny tryb danych, umożliwiając tryb szeregowy podczas uruchamiania. Moduł LaserPING sprawdza stan pinów DBG/SCK podczas włączania zasilania.
- DBG i SCK otwarte = Domyślnie tryb PWM (domyślny tryb fabryczny)
- DBG i SCK zwarte razem = Domyślnie tryb danych szeregowych
Aby zewrzeć dwa piny, rezystor 0402 < 4 k-ohm, łącze zerowe lub kroplę lutu można przylutować do padów. Więcej informacji na temat tych padów można znaleźć w opisach padów testowych SMT poniżej. W trybie szeregowym po uruchomieniu czujnik potrzebuje około 100 ms na inicjalizację, po czym LaserPING automatycznie rozpocznie wysyłanie wartości szeregowych ASCII z szybkością 9600 bodów do pinu SIG. Dane będą docierać w ciągłym strumieniu szeregowym ASCII zakończonym cyframi CR (13 dziesiętne), przy czym każdy nowy odczyt będzie docierał co około 45 ms. Ten 45-milisekundowy interwał będzie się nieznacznie różnić, ponieważ w zależności od zmierzonej odległości czas potrzebny czujnikowi na wykrycie, zliczenie i przetworzenie danych również będzie się nieznacznie różnić.
Maksymalna odległość pomiaru odległości i dokładność pomiaru odległości
Poniższa tabela przedstawia specyfikacje dokładności zakresu urządzenia, z danymi uzyskanymi przy urządzeniu pracującym w temperaturze pokojowej i bez szkła osłonowego na urządzeniu. Urządzenie może działać poza tymi zakresami ze zmniejszoną dokładnością.
| Odbicie celu obejmujące całe pole View (foV) | Dokładność zasięgu | ||
| 50 do 100 mm | 100 do 1500 mm | 1500 do 2000 mm | |
| Biały cel (90%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 7% |
| Szary cel (18%) | +/- 15% | +/- 7% | +/- 10% |
Pole View (FoV) i pole oświetlenia (FoI)
Elementy emitera i odbiornika czujnika laserowego tworzą kształt stożka. Pole oświetlenia emitera (FoI) wynosi 23°, a pole widzenia odbiornika (FoV) wynosi 55°. Czujnik LaserPING będzie wykrywał tylko obiekty w obrębie FoI, ale może mieć zmniejszoną czułość, gdy jasne obiekty znajdują się w obrębie FoV. Odczyty mogą być również niedokładne, gdy lustrzane powierzchnie w obrębie FoI rozpraszają światło na inne obiekty w obrębie FoI lub FoV.
Podczas pomiaru dużych odległości czujnik powinien znajdować się wystarczająco daleko od otaczających podłóg, ścian lub sufitów, aby mieć pewność, że nie staną się one przypadkowym celem w obrębie FoI. W odległości 200 cm od modułu LaserPING, FoI jest dyskiem o średnicy 81.4 cm. Wysokość nad powierzchnią może mieć wpływ na praktyczny zasięg wykrywania, ponieważ niektóre powierzchnie odbijają, a nie odchylają:
Opisy pinów
| Szpilka | Typ | Funkcjonować |
| GND | Grunt | Wspólna masa (zasilanie 0 V) |
| Numer VIN | Moc | Moduł będzie działał w zakresie od 3.3 V do 5 V DC. Objętość VINtage ustawia również logiczny wysoki poziom głośnościtage dla pinu SIG. |
| SIG | Wejście/Wyjście* | Wejście/wyjście danych PWM lub szeregowych |
* W trybie PWM pin SIG działa jako wejście typu otwarty kolektor z rezystorem pull-down 55 k-ohm, z wyjątkiem impulsów odpowiedzi, które są kierowane do VIN. W trybie szeregowym pin SIG działa jako wyjście push-pull.
Dostęp użytkownika końcowego do padów testowych, poza zmianą domyślnego trybu po uruchomieniu z PWM na szeregowy, nie jest obsługiwany.
| Podkładka | Typ | Funkcjonować |
| DBG | Otwarty kolektor | Pin programowania koprocesora (PC1) |
| SCK | Otwarty kolektor | Pin programowania koprocesora (PB5) |
| SCL | Otwarty kolektor | Zegar I2C czujnika laserowego z podciągnięciem 3.9K do 3V |
| NASTAWIĆ | Otwarty kolektor | Pin programowania koprocesora (PC6) |
| SDA | Otwarty kolektor | Dane szeregowe czujnika laserowego I2C z podciągnięciem 3.9K do 3 V |
| MOSI | Otwarty kolektor | Pin programowania koprocesora (PB3) |
| INTD | Push Pull (aktywny niski) | Przerwanie gotowości danych czujnika laserowego
Zazwyczaj stan logiczny tego pinu jest wysoki, jednak przechodzi w stan niski, gdy dostępna jest nowa wartość, i powraca do stanu wysokiego po odczytaniu wartości. |
| MISO | Otwarty kolektor | Pin programowania koprocesora (PB4) |
Przewodnik po wyborze szkła osłonowego
Moduł LaserPING ma otwór montażowy umieszczony tak, aby uprościć montaż opcjonalnego szkła osłonowego. Może on być używany do ochrony czujnika w niektórych zastosowaniach lub do eksperymentowania z wpływem różnych materiałów działających jako filtry na światło lasera podczerwonego. Aby uzyskać najlepszą wydajność, należy wziąć pod uwagę następujące zasady dotyczące szkła osłonowego:
- Tworzywo: PMMA, Akryl
- Transmitancja widmowa: T< 5% dla λ< 770 nm, T> 90% dla λ > 820 nm
- Szczelina powietrzna: 100 µm
- Grubość: < 1mm (im cieńsza, tym lepsza)
- Wymiary: większy niż 6 x 8 mm
Wymiary PCB
Historia rewizji
Wersja 1.0: oryginalne wydanie. Pobrano z Arrow.com.
Dokumenty / Zasoby
 |
PARALLAX INC 28041 Moduł dalmierza LaserPING [plik PDF] Instrukcja użytkownika 28041, Moduł dalmierza LaserPING, 28041 Moduł dalmierza LaserPING, Moduł dalmierza LaserPING, Moduł |
