Distanzsensoren

Aus c't-Bot Wiki

Wechseln zu: Navigation, Suche
Sharp GP2D12

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Der Sharp GP2D12 ist ein optischer Distanz-Mess-Sensor mit analogem Ausgangssignal. Mit seinem Messbereich von 10..80cm zählt er bei Roboter-Bastlern zum beliebtesten optischen Entfernungsmesser.

Der c't-Bot besitzt 2 Sensoren vorne rechts und links. Damit kann er Hindernisse rechtzeitig erkennen, um dann auszuweichen. Die Sensoren sind über die A/D Ports ADC0 (Abstand links ABSTL) und ADC1 (Abstand rechts ABSTR) am ATmega32 angeschlossen. Durch das Enable-Signal ENA_ABSTAND können die Sensoren vom Mikrocontroller aus durch den FET ein- bzw ausgeschaltet werden.

Funktionsweise

Der Sensor besteht aus einem Infrarot-Sender /-Empfänger und arbeitet nach dem Triangulations Prinzip. Der Sender sendet einen modulierten Infrarotstrahl aus. Das von einem Objekt reflektierte Licht, wird von einem sogenannten position sensitive device (PSD) empfangen. Das zwischen Sender, Objekt und Empfänger entstandene Dreieck wird zur Bestimmung der Entfernung benutzt. D.h., nicht wie viel Licht von dem Objekt reflektiert wird, ist entscheidend, sondern in welchem Winkel es reflektiert wird. Dies hat den Vorteil, dass der Sensor relativ unabhändig von der Oberfläche des Objekts ist. Vom Empfänger wird dieser Winkel in eine analoge Spannung umgewandelt.

Schaltplan

Distanzsensor Schaltplan (Posted by Marvin)

Blockschaltbild und Anschlußschema

Sharp GP2D12 Blockschaltbild (Posted by Marvin)
Sharp GP2D12 Anschlußschema (Posted by rlishere)

Technische Daten

Ausgangstyp: analoge Spannung 0..2,5V
Detektionsbereich: 10..80cm
Messfrequenz: 25Hz/40ms
Betriebsspannung: 4,5..5,5V
Stromaufnahme: typisch 33mA, max. 50mA

Vor- und Nachteile

Pro

  • Abstandsmesung relativ unabhängig von der Oberfäche des Objekts
  • Unkomplizierte Anbindung an Mikrocontroller. Ein A/D Port genügt, keine Takterzeugung notwendig.

Contra

  • Nicht lineare Ausgangsspannung
  • relativ hohe Stromaufnahme, da dauernd gemessen wird.
  • kleiner Messwinkel von etwa 3°.

Probleme

Beim c't-Bot treten einige Probleme mit den Sharp GP2D12 auf:

  • Das Kunststoffgehäuse der Sensoren ist leitfähig! Beim Zusammenbau jeden Kontakt zwischen Gehäuse und den Sensorplatinen vermeiden. Am besten die Sensorplatinen mit einer Kunststofffolie isolieren und Kunststoffschrauben statt Metallschrauben verwenden.
  • Stark schwankende Messwerte. Ursache sind:
    • Schwankungen der Stromversorgung. Durch das gepulste IR Licht bricht die Versorgungsspannung über dem FET zusammen. Abhilfe schaffen hier ein 100nF Kondensator zwischen Versorgungsspannung und GND, so nahe wie möglich an den Sensoren angebracht.
    • Spikes im Ausgangssignal. Abhilfe schaffen hier ein 100µF Kondensator zwischen Versorgungsspannung und GND, so nahe wie möglich an den Sensoren angebracht.
    • Interferenzen zwischen den beiden Sensoren. Abhilfe schaffen hier Scheuklappen, die man sich aus Pappe auschneidet und an den Sensoren anklebt.

Weblinks

Autor(en)

Marvin

Meine Werkzeuge