Wiki: Entfernungsmessung

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Wiki: Entfernungsmessung

Mithilfe der Entfernungs- und Näherungsmessung (distance and proximity sensing) können Sie den Ort von Objekten ohne physischen Kontakt bestimmen. Im Bereich der Elektronik, beispielsweise im Umfeld von Arduino, werden hierfür sogenannte Abstandsensoren eingesetzt.

Wie funktioniert ein Abstandssensor?

Abstandssensoren bzw. Näherungssensoren arbeiten im Allgemeinen so, dass sie ein Signal (z. B. Laser, IR-LED, Ultraschallwelle) ausgeben und dann detektieren, wie sich das Signal geändert hat. Diese Änderung kann in der Intensität des zurückgesendeten Signals oder beispielsweise in der Zeit, in der das Signal zurückkommt, abgelesen werden.

 

 

Welche Rolle spielen Schnittstellenoptionen bei der Sensorwahl?

Bei der Entscheidung, welche Schnittstellenoption für ein Abstandssensorenprojekt am besten geeignet ist, spielen viele Faktoren eine Rolle.

Der erste ist normalerweise, welchen Sensortyp Ihr ​​Projekt erfordert. Können Sie einen Ultraschall-Entfernungsmesser verwenden, oder müssen Sie Entfernungen von mehr als 20 Metern messen? Dies kann die Schnittstellenentscheidung für Sie treffen.

Wenn Sie jedoch mehrere Optionen vorfinden, ist zu berücksichtigen, wie viele Sensoren Sie benötigen und wie viele Pins vorhanden sind. I2C verwendet zwei Pins auf Ihrer Platine, auch wenn Sie mehrere Sensoren (mit unterschiedlichen Adressen) verwenden, wohingegen SPI-Sensoren jeweils einen eigenen Pin benötigen.

Andere Überlegungen umfassen Dinge wie Stromverbrauch, Geschwindigkeit, Drahtlänge von der Platine zum Sensor und ob die Überprüfung der empfangenen Daten erforderlich ist oder nicht.

Technologien zur Entfernungsmessung

Es gibt viele Optionen, aus denen Sie wählen können, wenn Sie einen Abstandssensor bzw. Näherungssensor in Ihr Projekt integrieren möchten.
Wir konzentrieren uns in erster Linie auf vier verschiedene Distanzsensoren bzw. Technologien:

 

Jede Option hat seine Vor- und Nachteile, und wir haben Leitfäden, Projekte und Tools, um sicherzustellen, dass Sie wissen, welche für Sie die richtige ist!

LED LIDAR Ultraschall VCSEL
vorteil
Preiswert, kleiner Footprint, gute Aktualisierungsrate, mehrere Schnittstellenoptionen Sehr gute maximale Reichweite, sehr schnelle Aktualisierungsrate Sehr geringe Stromaufnahme, mehrere Schnittstellenoptionen Sehr kleiner Mindestbereich, großer Eingangsspannungsbereich, sehr feine Auflösung, kostengünstig
       nachteil
Stromverbrauch etwas hoch, maximale Reichweite relativ gering Hohe Stromaufnahme, teuer, großer Footprint Niedrige Auflösung, langsame Aktualisierungsrate Sehr geringe maximale Reichweite, nur I2C-Schnittstelle

 

Vergleich verschiedener Abstandssensoren

Für den Vergleich der unterschiedlichen Sensoren sollen im Vorfeld einige Begrifflichkeiten geklärt werden:

  • Auflösung: bezieht sich auf die kleinste Abstandsänderung, die ein Sensor erkennen kann. Beispielsweise kann eine IR-LED eine Auflösung von ungefähr 5 mm haben, während eine VCSEL-Einheit eine Auflösung von ungefähr 1 mm haben kann.
  • Aktualisierungsrate: normalerweise in Hz gemessen, kommt bei sich bewegenden Objekten zum Tragen. Je höher die Bildwiederholfrequenz, desto mehr Messwerte pro Sekunde empfängt der Sensor. Wichtige Informationen, wenn sich Ihr Sensor mit einer hohen Geschwindigkeit auf ein feststehendes Objekt bewegt.
  • Bereich: Der Bereich ist eine Entfernung (vom Minimum bis zum Maximum), in dem ein Sensor genaue Messwerte liefern kann.

 

Sharp GP2Y0A21YK0F  Spezifikationen:
  • Technologie: LED
  • Mindestbereich (m): 0,10
  • Maximale Reichweite (m): 0,80
  • Auflösung (mm): -
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 26
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 850 nm
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): -
  • Eingangsspannung: 4,5 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 30,0
  • Schnittstellen: Analog

 

 

Sharp GP2Y0A41SK0F  Spezifikationen:
  • Technologie: LED
  • Mindestbereich (m): 0,04
  • Maximale Reichweite (m): 0,30
  • Auflösung (mm): -
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 60
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 870 nm
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): -
  • Eingangsspannung: 4,5 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 30,0
  • Schnittstellen: Analog

 

 

TF Mini LiDAR

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: LED
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 12
  • Auflösung (mm): 5
  • Genauigkeit: +/- 5 mm
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 100
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 850 nm
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 2
  • Eingangsspannung: 5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 24,0
  • Schnittstellen: Serial

 

 

LIDAR-Lite v3

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: LIDAR
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 40
  • Auflösung (mm): 10
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 270
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 905 nm
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): -
  • Eingangsspannung: 4,75 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 135,0
  • Schnittstellen: I2C, PWM

 

 

LIDAR-Lite v3HP

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: LIDAR
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 40
  • Auflösung (mm): 10
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 1000
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 905 nm
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): -
  • Eingangsspannung: 4,75 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 85,0
  • Schnittstellen: I2C, PWM

 

 

HRLV-MaxSonar-EZ1

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: Ultraschall
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 5
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 10
  • Wellenlänge (Licht) (nm): -
  • Frequenz (Ton) (kHz): 42
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 40
  • Eingangsspannung: 2,5 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 3,1
  • Schnittstellen: Serial, PWM, analog

 

 

HRLV-MaxSonar-E4

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: Ultraschall
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 5
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 10
  • Wellenlänge (Licht) (nm): -
  • Frequenz (Ton) (kHz): 42
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 40
  • Eingangsspannung: 2,5 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 3,1
  • Schnittstellen: Serial, PWM, analog

 

 

HRXL-MaxSonar-WR

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: Ultraschall
  • Mindestbereich (m): 0,30
  • Maximale Reichweite (m): 5
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 8
  • Wellenlänge (Licht) (nm): -
  • Frequenz (Ton) (kHz): 42
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 20
  • Eingangsspannung: 3 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 3,4
  • Schnittstellen: Serial, PWM, analog

 

 

LV-MaxSonar-EZ0

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: Ultraschall
  • Mindestbereich (m): 0,15
  • Maximale Reichweite (m): 6,5
  • Auflösung (mm): 25
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 20
  • Wellenlänge (Licht) (nm): -
  • Frequenz (Ton) (kHz): 42
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 60
  • Eingangsspannung: 2,5 - 5,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 2,0
  • Schnittstellen: Serial, PWM, analog

 

 

HC-SR04

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: Ultraschall
  • Mindestbereich (m): 0,02
  • Maximale Reichweite (m): 4
  • Auflösung (mm): 3
  • Genauigkeit: +/- 3 mm
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 40
  • Wellenlänge (Licht) (nm): -
  • Frequenz (Ton) (kHz): 40
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 15
  • Eingangsspannung: 5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 15,0
  • Schnittstellen: PWM

 

 

Distanzsensor VL53L1X

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: VCSEL
  • Mindestbereich (m): 0,04
  • Maximale Reichweite (m): 4
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 1%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 50
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 940
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 15
  • Eingangsspannung: 2,6 - 3,5 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 18,0
  • Schnittstellen: I2C

 

 

Distanzsensor RFD77402

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: VCSEL
  • Mindestbereich (m): 0,10
  • Maximale Reichweite (m): 2
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 10%
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 10
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 850
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 55
  • Eingangsspannung: 2,7 - 3,3 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 15,0
  • Schnittstellen: I2C

 

 

TOF VL6180

 

 Spezifikationen:

 
  • Technologie: VCSEL
  • Mindestbereich (m): 0,01
  • Maximale Reichweite (m): 0,10
  • Auflösung (mm): 1
  • Genauigkeit: +/- 5 mm
  • Typische Aktualisierungsrate (Hz): 10
  • Wellenlänge (Licht) (nm): 850
  • Frequenz (Ton) (kHz): -
  • Minimales Sichtfeld (Grad): 25
  • Eingangsspannung: 2,8 - 12 V
  • Max. Dauerstromverbrauch (mA): 4,0
  • Schnittstellen: I2C

 

 

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