Messkette Abstandssensorik
Autor: Jonas Hokamp
Betreuer: Prof. Schneider
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Einleitung
In diesem Artikel wird die Messkette der Abstandssensorik beziehungsweise des Infrarot-Sensors des Carolo Cup Fahrzeugs beschrieben. Dabei wird mit Hilfe der Messkette der Sensor von seiner Signalaufnahme bis hin zum ausgegebenen Signal beschrieben. An dem kompletten Fahrzeug sind vier Infrarot-Sensoren zur Abstandsbestimmung montiert. Sie dienen der Messung von Entfernungen zu Objekten oder Wänden in einem Abstandsbereich von 4-30cm. Der gewählte Sensor ist der Sharp GP2D120 (siehe Bild).
Interner Aufbau
Schaltbild
Grundsätzlich kann man den Sharp GP2D120 als IC sehen, der aus mehreren Schaltungen und Komponenten zusammengesetzt ist. Dabei gibt es zwei Hauptelemente in Form von Dioden, eine LED, welche Infrarot-Signale aussendet und eine Photodiode, welche die ausgesendeten Signale wieder aufnimmt. Betrieben und verarbeitet werden diese Elemente durch verschiedene Schaltungen, welche hier kurz aufgeführt sind:
- eine Signalverarbeitende Einheit,
- eine Schaltung zur Steuerung der LED,
- eine Spannungsregelung,
- eine Oszillatorschaltung,
- eine Schaltung zur Nachverarbeitung des Ausgangssignals
Anschlüsse
Der Sensor verfügt über die drei Anschlüsse GND, VCC und Vo. GND wird dabei mit der Betriebserde verbunden und VCC mit der Versorgungsspannung in Höhe von 5V, welche dann an den Block zur Spannungsregelung weitergeleitet wird. Der analoge Ausgang Vo wird mit einem analogen Eingang des
Controllers verbunden, an dem letztendlich der Messwert hängt.
Funktionsweise
Wie im vorangegangenen Abschnitt beschrieben, verfügt der Sensor-IC über zwei Dioden. Die LED
sendet dabei ein Infrarot-Signal aus, welches daraufhin von dem beleuchteten Objekt
reflektiert wird. Das reflektierte Licht trifft anschließend auf die Photodiode, wo je nach
Winkel beziehungsweise Position des eintreffenden Lichtes eine Spannung erzeugt wird. Diese
Spannung ist ungefähr antiproportional zur Entfernung des Objektes und außerdem abhängig von
der Reflexionseigenschaft der beleuchteten Oberfläche.
Darstellung der Messkette
Beschreibung der Messkette
Umsetzung im Simulink Modell
Sensor(SEN)
Signalaufbereitung(SAB)
Fehlerquellen
Literatur
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