Infrarotsensoren

Die Infrarotsensoren des Autonomen Fahrzeugs stellen die Abstandssensorik dar, die der Ermittlung des Abstands zu Objekten im Nahbereich zwischen 4 und 30 cm dienen. Insgesamt sind vier Sensoren dieser Art, zwei sind an der rechten Seite und zwei am Heck des Fahrzeugs, montiert. Verwendet wird der Sharp GP2D120, dessen Einsatz in diesem Artikel genauer erläutert wird. Haupteinsatzgebiet ist die Verwendung im Einparkalgorithmus.

Funktionsweise

Der verwendete Infrarotsensor besteht im Generellen aus zwei Dioden. Separiert wird zwischen einer Leuchtdioden (LED) und einer Fotodiode (PSD). Außerdem ist eine integrierte Schaltung (IC = integrated circuit) in den Sensor eingegliedert, die die Auswertung der Distanzmessung übernimmt.

Wenn die LED über eine Treiberschaltung versogt wird, sendet diese Photonen im IR-Bereich aus. In der Regel wird bei IR-Sensoren ein Wellenlängenbereich 880 oder 950 nm verwendet. Der Sharp GP2D120 nutzt eine Wellenlänge von ca. 850 nm.

Das Messkonzept des Sensors basiert auf einer Laufzeitmessung. Trifft das beschriebene Licht auf ein Objekt, wird es auf die Photodiode reflektiert. Die Zeit vom Aussenden des Lichtimpulses bis zum eintreffen an der Photodiode wird bestimmt. Anhand dessen ergibt sich die Distanz d aus:

$d=\frac{v_w \cdot \Delta t}{2}$

Festhalten: Trinangulation + Laufzeitmessung, Bilder aus Datasheets zur Veranschaulichung herbeiziehen

Blockschaltbild des Infrarotsensors

Zeitdiagramm des Infrarotsensors

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Datenblätter

Der Hersteller Sharp stellt ein Datenblatt zu dem Sensor bereit. Diese sind sowohl in SVN als auch im Web abrufbar.

Literatur

• Stefan Hesse, Gerhard Schnell: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation. Wiesbaden 2018, ISBN 978-3-658-21173-8, S. 78–80, 371f.

Einzelnachweis

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