Spis treści:
Czujniki odległości to urządzenia umożliwiające szybkie i precyzyjne wykrywanie obiektów w zasięgu ich działania.
Czujniki odległości - najważniejsze informacje
Czujniki zbliżeniowe to grupa urządzeń przeznaczonych do detekcji ruchu i wykrywania obecności obiektu lub obiektów. Realny zasięg działania sensorów tego typu jest uzależniony od konkretnego modelu i może wynosić od kilku centymetrów do nawet kilkudziesięciu metrów. Zastosowanie czujników odległości obejmuje nie tylko elektronikę użytkową, ale również przemysł, branżę motoryzacyjną, automatykę, systemy inteligentnego domu i wiele innych. Poszczególne czujniki odległości różnią się od siebie nie tylko zasięgiem, ale także konstrukcją, sposobem działania i co za tym idzie zastosowaniem.
Jak działa analogowy czujnik odległości?
Zastosowanie analogowych czujników odległości obejmuje m.in. branżę motoryzacyjną (np. czujniki parkowania) oraz bezzałogowe statki powietrzne, nazywane również dronami. Analogowy czujnik odległości znajduje też zastosowanie w robotyce. Sensory tego typu umożliwiają robotom orientację w przestrzeni i wykrywanie różnego rodzaju przeszkód oraz zagrożeń. Ponadto analogowe czujniki odległości są montowane w robotach, których głównym zadaniem jest śledzenie linii. Takie rozwiązanie wykorzystuje się m.in. w magazynach do autonomicznego transportu, np. paczek.
Jedną z najczęściej wykorzystywanych odmian analogowych sensorów odległości jest czujnik zbliżeniowy wyposażony w wyjście analogowe. Zasada działania tego urządzenia polega na zmianie sygnału wyjściowego w sytuacji, gdy sensor zbliża się do przeszkody. W praktyce oznacza to, że roboty wyposażone w czujnik (lub czujniki) zbliżeniowe są w stanie nie tylko precyzyjnie wykrywać przeszkody, ale również dokładnie ocenić odległość dzielącą przeszkodę i robota.
Wybrane sensory zbliżeniowe działają w zakresie od kilku do kilkunastu centymetrów. Z kolei inne umożliwiają wykrywanie przeszkód znajdujących się w odległości od kilku do nawet kilkunastu metrów. W przypadku konieczności zastosowania sensorów charakteryzujących się wysoką precyzyjną i możliwością wykrywania przeszkód znajdujących w niewielkiej odległości, wykorzystuje się m.in. sensory z serii HDL. Urządzenia tego typu działają w wąskim zakresie, np. od 0 do 50 mm. Znajdują zastosowanie w aplikacjach, w których jest konieczne zachowanie najwyższego poziomu bezpieczeństwa i precyzji działania.
Odbiciowy czujnik odległości - najważniejsze informacje
Kolejną grupą sensorów odległości są czujniki odbiciowe, nazywane również czujnikami refleksyjnymi. Zasada działania urządzeń fotoelektrycznych tego typu polega na emitowaniu strumienia światła, który zostaje odbity od reflektora. Odległość dzieląca reflektor i czujnik jest uzależniona od konkretnego modelu urządzenia. W momencie, gdy emitowana wiązka światła zostanie przerwana, np. poprzez obiekt, który pojawił się w obszarze działania czujnika, następuje natychmiastowa zmiana sygnału wejścia. Odbiciowy czujnik odległości przeważnie wykorzystuje energooszczędne diody LED do emitowania wiązki światła. Z kolei reflektor występuje w postaci aktywnej, czyli odbiornika wiązki światła lub pasywnej (lustra).
Jakie zastosowanie ma cyfrowy czujnik odległości?
Cyfrowe czujniki odległości znajdują zastosowanie m.in. w przemyśle i w masowej produkcji. Ponadto są wykorzystywane w branżach, w których jest niezbędna wysoka powtarzalność i precyzja pomiarów. Dużą popularnością cieszą się laserowe czujniki odległości, które generują skupioną wiązkę lasera. Urządzenia tego typu błyskawicznie wykrywają informację o obiektach stałych, które pojawiły się w zasięgu działania czujnika. Dodatkowo dostarczają danych dotyczących koloru tego obiektu, wielkości, kształtu, a nawet jasności. Niezawodne działanie i wysoka powtarzalność sprawia, że cyfrowe czujniki odległości są powszechnie wykorzystywane m.in. w automatyce, na liniach produkcyjnych i różnego rodzaju systemach zabezpieczeń.
Czujniki odległości LIDAR
Technologia LiDAR (z ang. Light Detection and Ranging) to powszechnie wykorzystywana metoda pozwalająca na bardzo precyzyjne i powtarzalne wykonywanie pomiarów odległości. Zakres pomiarów i dokładność działania są uzależnione od konkretnego modelu czujnika. Technologia LiDAR wykorzystuje sensor (lub zestaw sensorów) oraz laser jako źródło emitowania światła. Laser generuje bardzo krótkie i jednocześnie silne wiązki światła, które charakteryzują się konkretną długością. W następnym etapie wiązka lasera podlega rozproszeniu. Cały proces jest stale monitorowany przez wbudowany w urządzenie teleskop. Wiązki lasera wracają do czujnika w określonych odstępach czasu. Dzięki informacji obejmującej różnice czasu powrotu oraz długości poszczególnych wiązek laserowych, system może generować precyzyjne mapy i trójwymiarowe wizualizacje.
Urządzenia LiDAR składają się z 3 podzespołów. Pierwszym z nich jest laser używany do emitowania wiązek światła. Drugi element to skaner, czyli urządzenie łączące w sobie funkcję rejestratora i odbiornika. Ten istotny element jest odpowiedzialny za precyzyjne rejestrowanie różnic czasowych pomiędzy poszczególnym wiązkami lasera, które wracają do odbiornika. Ostatni element to odbiornik GPS, który ma za zadanie podawanie dokładnej lokalizacji urządzenia LiDAR. W zależności od konkretnego systemu i producenta, czujniki LiDAR mogą być wyposażone w dodatkowe podzespoły rozszerzające ich funkcjonalność.
Technologia LiDAR jest powszechnie wykorzystywana w motoryzacji, a dokładnie w pojazdach w pełni lub częściowo autonomicznych. Ponadto wybrane modele smartfonów są wyposażone w czujniki LiDAR współpracujące z aparatem fotograficznym.
Czujniki LiDAR - podstawowe dane techniczne
Aspekty techniczne czujników odległości LiDAR determinują ich zastosowanie. Pierwszym z nich jest zakres działania. Im jest większy, tym urządzenie jest bardziej uniwersalne. Warto jednak pamiętać, że w niektórych przypadkach czujniki o węższym zakresie działania wyróżniają się większą dokładnością pomiarową. Precyzja działania to kolejny kluczowy aspekt techniczny czujnika LiDAR. Ważne są również interfejsy komunikacyjne, częstotliwość skanowania i napięcia zasilania.
