Sensores de distancia:una guía completa

Tenemos muchos sensores de distancia, como sensores IR, láser, ultrasónicos, LED de tiempo de vuelo (TOF), etc. Por lo tanto, seleccionar uno para su proyecto puede ser un desafío.

El artículo de hoy analiza varios sensores de distancia, sus aplicaciones, ventajas y desventajas. Vamos a ir.

¿Qué es un sensor de distancia?

Fig. 1:un sensor infrarrojo montado

Un sensor de distancia es un dispositivo electrónico que mide la distancia entre dos objetos sin contacto físico.

Por lo tanto, ofrece una medición, posicionamiento y rango de objetos rápidos y precisos.

¿Cómo funcionan los sensores de distancia?

Fig. 2:Funcionamiento de un sensor ultrasónico

Todos los sensores de distancia tienen el mismo principio de funcionamiento independientemente de la tecnología involucrada.

Si quieres medir la distancia entre dos puntos, así es como funciona tu sensor de distancia:

• Primero, un transmisor de sensor de distancia envía una señal hacia el objeto.
• En consecuencia, la señal se refleja/rebota al golpear el objeto.
• El receptor del sensor recibe la señal reflejada.
• Luego calcula la demora desde que se transmitió y recibió la llamada.
• Finalmente, usa el retraso para calcular la distancia entre él y el objeto.

El retraso medido puede ser de las siguientes formas:

• Cambio de fase de la señal de retorno
• Intensidad de la señal de retorno
• Finalmente, el tiempo de retardo entre la transmisión y la recepción de la señal

¿Cuáles son los tipos de sensores de distancia?

Sensor de distancia ultrasónico

Fig. 3:Primer plano de un helicóptero dron

El sensor de distancia ultrasónico se basa en ondas de sonido/sonda de alta frecuencia para medir la distancia a un objeto.

Así es como funciona:

• El sensor ultrasónico envía ondas de sonido de alta frecuencia hacia un objeto/obstáculo.
• Al mismo tiempo, se inicia un temporizador y, como un eco, las ondas rebotan en el receptor del sensor.
• En consecuencia, el temporizador se detiene inmediatamente después de que el sensor recibe la señal reflejada.
• Finalmente, calcula la distancia entre los objetos contrastando el tiempo de viaje de la señal con la velocidad del sonido.

Sensores de distancia infrarrojos

Este módulo sensor utiliza el principio de triangulación o mide la distancia entre dos objetos utilizando el ángulo de reflexión.

Así es como funciona:

• Emite una señal de luz infrarroja a través de un emisor LED y recibe la señal reflejada en su lente de fotodetector sensible a la posición (PSD).
• Finalmente, el sensor PSD determina la distancia del objeto reflectante utilizando el ángulo de reflexión.

Sensores de distancia láser (LiDAR)

Fig. 4:Coche eléctrico autónomo autónomo que muestra el uso de sensores de seguridad y Lidar

Light Detection and Ranging (LiDAR) es un sensor de distancia láser que funciona de la siguiente manera:

Primero, el transmisor emite luz láser hacia el objeto/obstáculo. El objeto refleja la señal/pulso hacia el receptor del LiDAR.

Y finalmente, el sensor calcula la distancia entre los dos objetos usando la relación entre la velocidad de la luz y el tiempo.

Sensores LED de distancia de tiempo de vuelo

Los sensores de tiempo de vuelo (TOF) miden distancias al determinar el tiempo que tarda una onda en viajar desde el transmisor y regresar.

En consecuencia, utiliza la relación entre la velocidad de la luz en el aire y el tiempo de vuelo de la señal para obtener la distancia.

Por lo tanto, puede producir imágenes 3D X, Y y Z utilizando datos de una sola instantánea.

Ventajas:alta precisión, puede identificar objetos grandes, admite imágenes en 3D

Desventajas:caro, baja resolución de profundidad Z

Aplicaciones:robótica y drones, visión artificial, aplicaciones industriales, conteo

Sensor de distancia por sonda

Tienen el mismo principio de funcionamiento que los sensores ultrasónicos pero sobresalen más bajo el agua. Para su información, hay dos tipos de sensores de sonda; pasiva y activa.

• Primero, los sensores de sonda activos emiten una señal y determinan la distancia al recibir una señal reflejada.
• Por otro lado, los sonares pasivos carecen de un transmisor y solo reciben una señal de otro objeto.

Aplicaciones:control de bucle, detección de personas y detección de submarinos, control de altura de pila

Sensor de distancia de corto alcance

Fig. 5:El robot aspirador aspira el suelo del apartamento

Los sensores de distancia de corto alcance miden distancias entre objetos cercanos. Son sensores de alta resolución y pueden tener un rango mínimo de 1 mm a 2000 mm o más.

Ventajas:bajo consumo de voltaje operativo, bajo costo y preciso

Aplicaciones:detección de personas y búsqueda de rango de precisión, control de luces, aspiradoras robóticas

Sensor de distancia de largo alcance

Los sensores de largo alcance utilizan principios de tiempo de vuelo pulsado para medir distancias de hasta 300 metros.

Ventajas:Tiene un mayor alcance, 、Altamente versátil y velocidades de muestreo

Desventajas:Caro

Aplicaciones:confirmación de carga y posicionamiento de madera, monitoreo de grúas, medición de niveles de llenado, velocidad y altitudes

Comparación de los sensores de distancia

Adecuación para detección de largo alcance

Los sensores LiDAR y TOF son aptos para la detección de largo alcance, mientras que los sensores ultrasónicos e IR no.

Alta frecuencia de lectura

Los sensores LiDAR y TOF tienen una alta frecuencia de lectura. Por el contrario, los sensores ultrasónicos e IR no lo hacen.

Coste

Los sensores ultrasónicos e IR son baratos en comparación con LiDAR y TOF. Además, LiDAR es el más caro de los cuatro sensores de distancia.

Adecuación de uso para objetos complejos

Los sensores LiDAR, IR y TOF tienen una excelente idoneidad para usar con objetos complejos. Sin embargo, solo puede usar sensores ultrasónicos para cosas simples.

Sensible a Condiciones Externas

Los sensores LiDAR, IR y TOF son sensibles a las condiciones externas, a diferencia de los sensores ultrasónicos, que no lo son.

Compatible con imágenes 3D

Los sensores LiDAR y TOF son compatibles con imágenes en 3D, mientras que los sensores ultrasónicos e IR no lo son.

Conclusión

En general, los sensores de distancia tienen muchas aplicaciones en nuestra vida cotidiana. Si planea usar uno en su proyecto, considere el costo, el tamaño, la idoneidad y la durabilidad.

Finalmente, si tiene alguna área gris que necesita aclaración, contáctenos. Nos pondremos en contacto con usted lo antes posible.