Sensores de distância:um guia completo

Temos muitos sensores de distância, como sensores IR, Laser, ultrassônicos, LED de tempo de voo (TOF), etc. Portanto, selecionar um para o seu projeto pode ser um desafio.

O artigo de hoje analisa vários sensores de distância, suas aplicações, vantagens e desvantagens. Vamos indo.

O que é um sensor de distância？

Fig 1:Um sensor infravermelho montado

Um sensor de distância é um dispositivo eletrônico que mede a distância entre dois objetos sem contato físico.

Portanto, oferece uma medição, posicionamento e alcance de objetos rápidos e precisos.

Como funcionam os sensores de distância?

Fig 2:Funcionamento de um sensor ultrassônico

Todos os sensores de distância têm o mesmo princípio de funcionamento, independentemente da tecnologia envolvida.

Se você quiser medir a distância entre dois pontos, veja como seu sensor de distância funciona:

• Primeiro, um transmissor de sensor de distância envia um sinal para o objeto.
• Consequentemente, o sinal é refletido/retorna ao atingir o objeto.
• O receptor do sensor recebe o sinal refletido.
• Em seguida, ele calcula o atraso de quando a chamada foi transmitida e recebida.
• Por fim, ele usa o atraso para calcular a distância entre ele e o objeto.

O atraso medido pode ser nas seguintes formas:

• Mudança de fase do sinal de retorno
• Intensidade do sinal de retorno
• Finalmente, o tempo de atraso entre a transmissão e a recepção do sinal

Quais são os tipos de sensores de distância?

Sensor de distância ultrassônico

Fig 3:Close de um helicóptero drone

O sensor de distância ultrassônico depende de ondas sonoras/sonar de alta frequência para medir a distância de um objeto.

Veja como funciona:

• O sensor ultrassônico envia ondas sonoras de alta frequência em direção a um objeto/obstáculo.
• Ao mesmo tempo, um cronômetro é iniciado e, como um eco, as ondas retornam ao receptor do sensor.
• Consequentemente, o cronômetro para imediatamente após o sensor receber o sinal refletido.
• Por fim, ele calcula a distância entre os objetos comparando o tempo de viagem do sinal com a velocidade do som.

Sensores de distância infravermelhos

Este módulo sensor usa o princípio da triangulação ou medição da distância entre dois objetos usando o ângulo de reflexão.

Veja como funciona:

• Ele emite um sinal de luz infravermelha através de um emissor de LED e recebe o sinal refletido em sua lente de fotodetector sensível à posição (PSD).
• Por fim, o sensor PSD determina a distância do objeto refletivo usando o ângulo de reflexão.

Sensores de distância a laser (LiDAR)

Fig 4:Carro elétrico autônomo autônomo mostrando o uso do Lidar e dos sensores de segurança

Light Detection and Ranging (LiDAR) é um sensor de distância a laser que funciona da seguinte maneira:

Primeiro, o transmissor emite luz laser em direção ao objeto/obstáculo. O objeto reflete o sinal/pulso em direção ao receptor do LiDAR.

E, finalmente, o sensor calcula a distância entre os dois objetos usando a relação entre a velocidade da luz e o tempo.

Sensores LED de distância de tempo de voo

Os sensores de tempo de voo (TOF) medem distâncias determinando o tempo que uma onda leva para viajar do transmissor e voltar.

Consequentemente, ele usa a relação entre a velocidade da luz no ar e o tempo de voo do sinal para obter a distância.

Portanto, ele pode produzir imagens 3D X, Y e Z usando dados de um único instantâneo.

Vantagens:Alta precisão、 Pode identificar objetos grandes、Suporta imagens 3D

Desvantagens:Caro、Baixa resolução de profundidade Z

Aplicações:Robótica e drones、Visão de máquina、Aplicações industriais、Contagem

Sensor de distância do sonar

Têm o mesmo princípio de funcionamento dos sensores ultrassônicos, mas se destacam mais debaixo d'água. Para sua informação, existem dois tipos de sensores de sonar; passivo e ativo.

• Primeiro, os sensores de sonar ativos emitem um sinal e determinam a distância ao receber um sinal refletido.
• Por outro lado, os sonares passivos não possuem um transmissor e apenas recebem um sinal de outro objeto.

Aplicações:Controle de loop、Detecção de pessoas e detecção de submarinos、Controle de altura de pilha

Sensor de distância de curto alcance

Fig 5:O aspirador de pó robô aspira o chão do apartamento

Sensores de distância de curto alcance medem distâncias entre objetos próximos. São sensores de alta resolução e podem ter um alcance mínimo de 1 mm a 2.000 mm ou mais.

Vantagens:Baixo consumo de tensão operacional, 、Baixo custo e preciso

Aplicações:Detecção de pessoas e detecção de alcance de precisão、Controle de luzes、Aspiradores de pó robóticos

Sensor de distância de longo alcance

Sensores de longo alcance usam princípios de tempo de voo pulsado para medir distâncias de até 300 metros.

Vantagens:Tem um alcance maior, 、Altamente versátil e taxas de amostragem

Desvantagens:caro

Aplicações:confirmação de carga e posicionamento de madeira, monitoramento de guindaste, medição de níveis de enchimento, velocidade e altitudes

Comparando os sensores de distância

Adequação para detecção de longo alcance

Os sensores LiDAR e TOF são adequados para detecção de longo alcance, enquanto os sensores ultrassônicos e infravermelhos não.

Alta frequência de leitura

Os sensores LiDAR e TOF possuem alta frequência de leitura. Em contraste, os sensores ultrassônicos e IR não.

Custo

Sensores ultrassônicos e IR são baratos em comparação com LiDAR e TOF. Além disso, o LiDAR é o mais caro dos quatro sensores de distância.

Adequação para uso em objetos complexos

Os sensores LiDAR, IR e TOF têm excelente adequação para uso em objetos complexos. No entanto, você só pode usar sensores ultrassônicos para coisas simples.

Sensível a condições externas

Os sensores LiDAR, IR e TOF são sensíveis às condições externas, ao contrário dos sensores ultrassônicos, que não são.

Compatível com imagens 3D

Os sensores LiDAR e TOF são compatíveis com imagens 3D, enquanto os sensores ultrassônicos e IR não são.

Conclusão

Geralmente, os sensores de distância têm uma tonelada de aplicações em nossas vidas cotidianas. Se você planeja usar um em seu projeto, considere custo, tamanho, adequação e durabilidade.

Por fim, se você tiver alguma área cinzenta que precise de esclarecimento, entre em contato conosco. Retornaremos o mais breve possível.