SHARP IR Abstandsensor GP2Y0A21YK0F
Autor: Patricio Emiliano Hernandez Murga
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schneider
Aufgabe
In dieser Artikel werden folgenden Punkte behandelt:
- Auswahl eines Primärsensors
- Analyse des Sensors praktisch und anhand von passender Literatur
- Signalverarbeitung
- Bewertung der Sensordaten
- Inbetriebnahme des Analoger Abstandssensors: Sharp IR GP2Y0A21YK0F
Einleitung
Technische Übersicht
Der Sensor besteht aus einem IR Sender (Infrarot LED) und einem positionsempfindilchen Detektor ( engl. PSD - position sensitive detector).
Das Datenblatt [2] ist es im Internet zu finden
Pinbelegung
| Pin | Belegung |
|---|---|
| 1 |
Ausgang |
| 2 |
Masse |
| 3 | Versorgungsspannung |
Eigenschaften
| Technische Daten | Wert |
|---|---|
| Abmessung |
44,5 mm x 13 mm x 13,5 mm |
| Versorgungsspannung (empholen) |
4,5 V bis 5,5 V |
| Betriebstemperatur | -10 °C bis 60 °C |
| Messbereich zur Entfernungsmessung | 10 cm bis 80 cm |
Funktionsprinzip
Der Abstandsensor IR GP2Y0A21YK0F ist ein infraroter Triangulationssensor. Er besitzt einen integrierten positionsempfindlichen Detektor ( engl. position sensitive detektor, PSD ), und einem IRED (infrared emmiting diode). Das IRED strahlt ein infrarotes Licht aus, welches von dem zu detektierenden Objekt reflektiert wird. Das reflektierte Licht geht durch das Detektionslens und wird von dem PSD-Element empfangen. Die Abstand zum Objekt wird dann abhängig vom Schwerpunkt des Lichtflecks berechnet. Durch das geometrischen Messverfahren, Triangulation kann die Abstand zu dem zu detektierenden Objekt berechnet werden.
Grundlagen
Funktionsprinzip des positionsempfindlichen Detektors
Ein positionsempfindlicher Detektor funktioniert Ähnlich wie eine normale Photodiode. Das Licht auf dem aktiven Gebiet des PSD generiert einen Photostrom. Dieser Photostrom fließt in Richtung des p- und n-Gebietes ab. Der PSD kann von drei bis fünf Kontakten je nach Dimensionen haben. Beim IR Abstandsensor GP2Y0A21YK0F befindet sich ein eindimensionaler PSD. Daher besitzt er drei Kontaktierungen. Durch die erste Kontaktierung fließt ein gesamter Strom I. Durch die anderen zwei Leitungen kommt zu einer Aufteilung des Photostromes unter der Kontakten. Diese Aufteilung ist proportional zu der Position des Schwerpunkts des Lichtflecks.
Vorteile der PSD
Im Gegensatz zu Pixelelementen (CCD) ist bei positionsempfindlichen Detektoren die Auflösung nicht durch die Pixelgroße begrenzt und es ist keine aufwendige Analyse durch einen Computer nötig. Darüber hinaus sind bei positionsempfindlichen Detektoren Parameter wie Form, Große und Intensivitätsverteilung des Lichtflecks unbedeutend. Denn der Schwerpunkts des Lichtflecks gibt seine Position an.
Literatur
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