Afstandssensoren:een uitgebreide handleiding

We hebben veel afstandssensoren zoals IR-, laser-, ultrasone, LED time-of-flight (TOF) sensoren, enz. Daarom kan het een uitdaging zijn om er een voor uw project te selecteren.

Het artikel van vandaag gaat in op verschillende afstandssensoren, hun toepassingen, voor- en nadelen. Laten we beginnen.

Wat is een afstandssensor？

Fig 1:Een gemonteerde infraroodsensor

Een afstandssensor is een elektronisch apparaat dat de afstand tussen twee objecten meet zonder fysiek contact.

Daarom biedt het een snelle en nauwkeurige meting, positionering en bereik van objecten.

Hoe werken afstandssensoren?

Fig 2:Werking van een ultrasone sensor

Alle afstandssensoren hebben hetzelfde werkingsprincipe, ongeacht de betrokken technologie.

Als u de afstand tussen twee punten wilt meten, werkt uw afstandssensor als volgt:

• Eerst stuurt een afstandssensorzender een signaal naar het object.
• Daardoor wordt het signaal gereflecteerd/kaatst terug bij het raken van het object.
• De ontvanger van de sensor ontvangt het gereflecteerde signaal.
• Het berekent vervolgens de vertraging vanaf het moment dat de oproep werd verzonden en ontvangen.
• Ten slotte gebruikt het de vertraging om de afstand tussen zichzelf en het object te berekenen.

De gemeten vertraging kan de volgende vormen hebben:

• Faseverandering van het terugkerende signaal
• Intensiteit van het retoursignaal
• Ten slotte, de tijdsvertraging tussen verzending en ontvangst van het signaal

Wat zijn de soorten afstandssensoren?

Ultrasone afstandssensor

Fig 3:Close-up van een dronehelikopter

De ultrasone afstandssensor vertrouwt op hoogfrequente sonar/geluidsgolven om de afstand tot een object te meten.

Zo werkt het:

• De ultrasone sensor stuurt hoogfrequente geluidsgolven naar een object/obstakel.
• Tegelijkertijd wordt een timer gestart en als een echo kaatsen de golven terug naar de ontvanger van de sensor.
• Daarom stopt de timer onmiddellijk nadat de sensor het gereflecteerde signaal heeft ontvangen.
• Ten slotte berekent het de afstand tussen de objecten door de tijd van het signaal te vergelijken met de snelheid van het geluid.

Infrarood afstandssensoren

Deze sensormodule maakt gebruik van het principe van triangulatie of het meten van de afstand tussen twee objecten met behulp van de reflectiehoek.

Zo werkt het:

• Het zendt een infrarood lichtsignaal uit via een LED-zender en ontvangt het gereflecteerde signaal op zijn positiegevoelige fotodetector (PSD) lens.
• Ten slotte bepaalt de PSD-sensor de afstand van het reflecterende object met behulp van de reflectiehoek.

Laserafstandssensoren (LiDAR)

Fig 4:Autonome zelfrijdende elektrische auto met gebruik van Lidar en veiligheidssensoren

Light Detection and Ranging (LiDAR) is een laserafstandssensor die op de volgende manier werkt:

Eerst zendt de zender laserlicht uit naar het object/obstakel. Het object reflecteert het signaal/puls naar de ontvanger van de LiDAR.

En tot slot berekent de sensor de afstand tussen de twee objecten door gebruik te maken van de relatie tussen de lichtsnelheid en de tijd.

LED Time-Of-Flight afstandssensoren

Time-of-flight (TOF)-sensoren meten afstanden door de tijd te bepalen die een golf nodig heeft om van de zender en terug te reizen.

Daarom gebruikt het de relatie tussen de lichtsnelheid in de lucht en de vliegtijd van het signaal om de afstand te bepalen.

Daarom kan het 3D X-, Y- en Z-beelden produceren met behulp van gegevens van een enkele momentopname.

Voordelen:Hoge nauwkeurigheid、 Kan grote objecten identificeren、Ondersteunt 3D-beeldvorming

Nadelen:duur、Slechte Z-diepte resolutie

Toepassingen:Robotica en drones、Machine vision、Industriële toepassingen、Tellen

Sonar-afstandssensor

Hebben hetzelfde werkingsprincipe als de ultrasone sensoren, maar blinken meer uit onder water. Ter informatie:er zijn twee soorten sonarsensoren; passief en actief.

• Eerst zenden actieve sonarsensoren een signaal uit en bepalen de afstand bij ontvangst van een gereflecteerd signaal.
• Aan de andere kant hebben passieve sonars geen zender en ontvangen ze alleen een signaal van een ander object.

Toepassingen:luscontrole, detectie van mensen en detectie van onderzeeërs, stapelhoogteregeling

Korte afstandssensor

Fig 5:De robotstofzuiger stofzuigt de vloer in het appartement

Afstandssensoren op korte afstand meten afstanden tussen nabije objecten. Het zijn sensoren met een hoge resolutie en kunnen een minimaal bereik hebben van 1 mm tot 2.000 mm of meer.

Voordelen:laag verbruik van bedrijfsspanning, 、Lage kosten en nauwkeurig

Toepassingen:detectie van mensen en nauwkeurige afstandsbepaling、LichtregelingRobotische stofzuigers

Sensor voor lange afstand

Langeafstandssensoren gebruiken gepulseerde time-of-flight-principes om afstanden tot 300 meter te meten.

Voordelen:heeft een groter bereik, 、Zeer veelzijdig en bemonsteringsfrequenties

Nadelen:duur

Toepassingen:ladingbevestiging en houtpositionering, kraanbewaking, meten van vulniveaus, snelheid en hoogten

De afstandssensoren vergelijken

Geschikt voor detectie op lange afstand

De LiDAR- en TOF-sensoren zijn geschikt voor langeafstandsdetectie, terwijl de ultrasone en IR-sensoren dat niet doen.

Hoge leesfrequentie

De LiDAR- en TOF-sensoren hebben een hoge uitleesfrequentie. De ultrasone en IR-sensoren daarentegen niet.

Kosten

Ultrasone en IR-sensoren zijn goedkoop in vergelijking met LiDAR en TOF. Bovendien is LiDAR de duurste van de vier afstandssensoren.

Geschikt voor gebruik voor complexe objecten

De LiDAR-, IR- en TOF-sensoren zijn uitstekend geschikt om te gebruiken voor complexe objecten. U kunt ultrasone sensoren echter alleen voor eenvoudige dingen gebruiken.

Gevoelig voor externe omstandigheden

De LiDAR-, IR- en TOF-sensoren zijn gevoelig voor externe omstandigheden, in tegenstelling tot de ultrasone sensoren, die dat niet zijn.

Compatibel met 3D-beeldvorming

De LiDAR- en TOF-sensoren zijn compatibel met 3D-beeldvorming, terwijl de ultrasone en IR-sensoren dat niet zijn.

Conclusie

Over het algemeen hebben afstandssensoren talloze toepassingen in ons dagelijks leven. Als u van plan bent er een in uw project te gebruiken, overweeg dan de kosten, grootte, geschiktheid en duurzaamheid.

Tot slot, als u een grijs gebied heeft dat verduidelijking behoeft, neem dan contact met ons op. We nemen zo snel mogelijk contact met je op.