Sharp infravörös távolságérzékelő szenzor

A robotikában használt egyik speciális szenzor a Sharp infravörös távolságérzékelő szenzor. Amint az alábbi képről is jól látható többféle szenzor is létezik, különböző méréstartománnyal.

A szenzor az ún. háromszögeléses módszerrel működik. A szenzor egy keskeny infravörös fénnyalábot bocsát ki (az IR fény hullámhossza 850nm ± 70nm). A kibocsátott IR fény a tárgyakról visszaverődik. Az érzékelő egy optikával leképezi a visszavert fényt egy CCD-re. Attól függően hogy milyen messze van a céltárgy, más-más szögben érkezik vissza a visszavert fény, és ennek megfelelően más-más CCD pixelre fókuszálódik. Ebből már meghatározható a távolság.

Van analóg és digitális kimenetű szenzor is. Az analóg szenzor egy, a távolsággal fordítottan arányos, nemlineáris, analóg kimeneti feszültségjelet ad.

A digitális kimenetű szenzor  egy fix távolságnál vált logikai 1-ről 0-ra (az alábbi ábra a GP2Y0D21YK digitális szenzor adatlapjából való, ez az érzékelő 24± 3 cm-nél vált).

Az analóg szenzor esetében, a fenti feszültség-távolság függvény alakjából következően, ha egy tárgy a minimális érzékelési távolságnál közelebb van, akkor a szenzor hamis értéket adhat. A mikrokontroller azt hiheti hogy az akadály távol van, a valóságban viszont nagyon is közel. Ezt a problémát úgy küszöbölhetjük ki a legegyszerűbben, ha az érzékelőt a roboton kicsit hátrébb helyezzük el, így semmi sem kerülhet a minimális érzékelési távolságnál közelebb a robothoz.

Ha a céltárgy mérete elég kicsi, akkor a másik fontos dolog, amire oda kell figyelni, hogy az infravörös nyaláb nagyon keskeny (LINK). Ha nem irányul pontosan a céltárgyra a nyaláb, akkor nem verődik vissza róla elég fény, és ezért az érzékelő számára láthatatlan lesz a céltárgy (legjobb példa erre a széklábak detektálásának nehézsége, mert a széklábak elég vékonyak ahhoz hogy a detektor könnyen eltévessze érzékelni őket, ha nem pontosan feléjük néz)

A szenzor energiaigénye a mérések során elég nagy, de ez nem egyenletesen hanem impulzusszerűen jelentkezik. Ez az áramkör feszültségszintjét jelentősen befolyásolhatja, akár resetelheti is a közös föld pont miatt a mikrovezérlőt a szenzor, ezért a gyártó az adatlapon a tápfeszültség stabilizálására egy 10µF-os, vagy nagyobb kondenzátor bekötését ajánlja a GND és Vcc közé.

A hobbisták a robotépítés során az alábbi 3 szenzort alkalmazzák a leggyakrabban:

Sharp GP2D120XJ00F

Gyártó által megadott méréstartomány: 4-30cm

 

　Sharp GP2Y0A21YK

Gyártó által megadott méréstartomány: 10-80cm

 

Sharp GP2Y0A02YK0F

Gyártó által megadott méréstartomány: 20-150 cm