Light sensorsLight sensors

ĐoĐoààn Hin Hiệệpp

Cơ sCơ sởở vvậật lýt lý

SSóóng ng áánh snh sááng hay sng hay sóóng hng hồồng ngong ngoạại đi đềều u llàà ssóóng đing điệện tn từừ, truy, truyềền trong không khn trong không khíívvớới vi vậận tn tốốc c áánh snh sááng c=3ng c=300.000 k00.000 km/sm/sBưBướớc sc sóóng cng củủa ha hồồng ngong ngoạạii

BưBướớc sc sóóng cng củủa a áánh snh sááng khng khảả kikiếếnn

mm

m

VL

IR

μλμ

μλ

7.04.0

7.0

≤≤

≥

VVậật lit liệệu vu vàà tia htia hồồng ngong ngoạạii

Tia hTia hồồng ngong ngoạại ti tồồn tn tạại i ởở ddạạng nhing nhiệệt t ởở ttấất ct cảả mmọọi i nơinơi, bên trong v, bên trong vàà bên ngobên ngoàài vi vậật lit liệệu.u.Tia hTia hồồng ngong ngoạại phi pháát ra tt ra từừ ccáác loc loàài vi vậật vt vàà con con ngưngườời, i, trong đtrong đóó loloàài ngưi ngườời phi pháát ra tia ht ra tia hồồng ng ngongoạại mi mạạnh nhnh nhấất ct cóó đ độộ ddàài si sóóng 9.ng 9.4um4umĐĐểể nhnhậận din diệện tia hn tia hồồng ngong ngoạại, i, ngưngườời ta di ta dùùng cng cáác c ccảảm bim biếến pyroelectric (hon pyroelectric (hoảả đi điệện). Cn). Cảảm bim biếến ln lààccáác vc vậật lit liệệu tinh thu tinh thểể, s, sẽẽ ttạạo ra đio ra điệện n ááp khi cp khi cóó ssựự thay đthay đổổi nhii nhiệệt đt độộ ởở ddạạng cng cáác tia hc tia hồồng ngong ngoạạii

CCảảm bim biếến hn hồồng ngong ngoạạii

Kính lọc Fresnel

Kính lọc hồng ngoại

Nhiệt ở dạngtia hồng ngoại

Khuếch đại So sánh

+V

Ngõ ra

KKíính lnh lọọc Fresnelc Fresnel KKíính lnh lọọc Fresnel thuc Fresnel thu

CCảảm bim biếến nhn nhậận bin biếết vt vậật tht thểể Line followingLine following

BBốố trtríí ccảảm bim biếếnn Line following vLine following vớới i áánh snh sááng đng đỏỏ

MMạạch thich thiếết kt kếế vvềề nguyên lý không khnguyên lý không kháác vc vớới i nguyên lý hnguyên lý hồồng ngong ngoạạiiSSựự che chche chắắn ln làà rrấất ct cầần thin thiếếttSSửử ddụụng phototransistor, thay cho ng phototransistor, thay cho photodiodephotodiodeDDùùng phim chng phim chụụp hp hìình đnh đểể llọọc mc mààuuBBộộ so sso sáánh cnh cũũng lng làà mmộột ht hệệ ththốống đo vng đo vớới i mmẫẫu thu thửử gigiấấu bên trong robotu bên trong robot

Đo khoĐo khoảảng cng cááchch

Time of flightTime of flightCưCườờng đng độộ phphảản xn xạạNguyên lý đo gNguyên lý đo góóc PSDc PSD

Time of flight?Time of flight?

nssxtscm

cmcmcst

tcsskmc

3.31033.0/000,000,000,30

10010.

/000,300

8 ==

÷==

==

−

ButBut……

If we have… 700 USD…

CưCườờng đng độộ phphảản xn xạạ

%R %R = 5= 50% 0% -- 90 90%%Năng lưNăng lượợng hng hồồng ngong ngoạại bi bịịhhấấp thp thụụ vvàà phphảản xn xạạ khkháác c nhau trên cnhau trên cáác vc vậật lit liệệu u khkháác nhauc nhauMMààu su sắắc vc vậật lit liệệu cu cũũng lng lààm m thay đthay đổổi phi phầần trăm phn trăm phảản n xxạạChChỉỉ ssửử ddụụng ging giớới hi hạạn n trong mtrong mộột vt vàài i ứứng dng dụụng ng ccụụ ththểể

Cảm biến

%R

%T

Đo gĐo góócc

Đối tượng

Đối tượng

Điểm phản xạgóc mở

góc mở

CCảảm bim biếến GP2D12n GP2D12

CCấấu tu tạạooCCáác thông sc thông sốố ccảảm m bibiếếnnĐiĐiềều khiu khiểển GP2D12 n GP2D12 ddùùng P16F877ng P16F877

CCấấu tu tạạoo

Đối tượngr

R

PSD

Thấu kính Fresnel

IR LED

Nguyên lý đoNguyên lý đo

R2 PSD

R1

21

Đối tượng Đối tượng

CCáác thông sc thông sốố ccủủa GP2D12a GP2D12

about 200mAPeak consumption:

35mAMean consumption:

< 200mVNoise on the analog output:

4.5 to 5.5VPower supply voltage:

> 40°Max admissible angle on flat surface:

Very directional, due to the IR LEDDirection of the measured distance:

25Hz / 40msUpdate frequency / period:

10 to 80cmRange:

MMộột st sốố ccảảm bim biếến cn cùùng long loạạii

*~25 mA Continuous

readings~38ms per reading

factory preset to 24cm Digital (0 or 1) output GP2D15

* ~25 mA Continuous

readings~38ms per reading

10cm - 80cm

Analog value (0V to ~3V)

based on distance measured

GP2D12

~2 uA ~25 mA Each reading

triggeredby an external clock

10cm - 80cm adjustable threshold

withsmall integrated potentiometer

Boolean value (1 or 0)based on distance

threshold GP2D05

~2 uA ~25 mA

Each reading triggered

by an external clock

10cm - 80cm Byte value readserially from device GP2D02

Dòng OFF

Dòng ONCách đoTầm đoTín hiệu raTên

* detector continously reads (always on)

ĐiĐiềều khiu khiểển dn dùùng P16F877ng P16F877 TTíín hin hiệệu rau ra

][72055.2141)( 078867.1 cmssd −=

TTíính tonh toáán khon khoảảng cng cááchch

1000/( khoảng cách -2) vs V out

TTàài lii liệệu tham khu tham khảảoo

http://zuff.info/PSD.htmlhttp://zuff.info/PSD.htmlInfrared Manual Infrared Manual –– Glolab CopporationGlolab CopporationGP2Dxx datasheetGP2Dxx datasheetCours on IR sensor Cours on IR sensor –– Mesurement LAB Mesurement LAB –– Mc GillMc GillJEAN CHRISTOPHE ZUFFEREY, JEAN CHRISTOPHE ZUFFEREY, ““Scanning Laser Scanning Laser Range Finder Range Finder –– Capture de Distance BasCapture de Distance Baséé sur un sur un Principe de TriangulationPrincipe de Triangulation””, Microtechnique , Microtechnique ––LAMILAMIPosition Sensing Detectors Position Sensing Detectors –– PSD, publitPSD, publitéé le le 12.08.99 dans le cadre d12.08.99 dans le cadre d’’un stage pour lun stage pour l’’ Expo Expo 02 au LAMI02 au LAMI

falleaf.pic@gmail.comfalleaf.pic@gmail.com