Оптический датчик положения и расстояния: принцип работы устройства

Что такое оптический датчик?

Оптический датчик — электронное устройство компактных размеров, которое оценивает параметры объекта, попадающего в зону покрытия, путем обработки светового излучения различного диапазона. Они подразделяются на разные типы в зависимости от конструкции и других характеристик, но принцип работы этого оборудования в каждом случае одинаков.

Порядок активации оптического датчика определяется производителем, т.е производитель ставит определенные условия, при которых устройство включается. Датчик срабатывает, когда световое излучение, падающее на устройство, приобретает достаточную интенсивность.

Принцип работы этого устройства основан на способности встроенной электроники распознавать изменения характера свечения. Датчик срабатывает, когда световой поток беспрепятственно попадает в прибор. Но если его прервать, устройство перестает работать. В это время компьютер получает соответствующий кодированный сигнал, а оператор получает информацию о наличии объекта в зоне действия датчика.

Название и терминология

Датчик фотоэлемента. Фото или фотоэлектрический датчик: все это названия группы устройств, которые активируют свет или изменяют его параметры. Второстепенная функция оборудования — передача соответствующего сигнала (уведомления) в систему производственной поддержки. Ориентировочные возможности датчиков зависят от устройства и области применения. Сегодня в практике промышленного оборудования используется широкий спектр оборудования, оснащенного бесконтактными, рефлекторными, диффузными и другими датчиками.

Конструкция устройства

Оптические датчики состоят из приемника и источника света. Оба компонента лежат в основе каждого устройства.

В этом случае источник (излучатель) излучения состоит из:

• корпус — отвечает за защиту элементов конструкции излучателя и предотвращает повреждения в результате механического воздействия, изготовлен из латуни или полиамида;
• генератор — генерирует электрические импульсы, которые попадают в излучатель;
• излучатель представлен в виде компактного светодиодного механизма — излучает световой поток в определенном диапазоне;
• оптические системы — отвечают за направление, в котором излучается свет;
• индикатор — показывает готовность датчика к работе.

В состав ресивера входят:

• оптика — отвечает за прием и передачу луча света на преобразователь;
• фотоприемник: преобразует световое излучение в электрический сигнал;
• усилитель — увеличивает мощность сигнала до значения, которое может «прочитать» устройство;
• пороговый элемент — регулятор крутизны фронта коммутирующего сигнала;
• электронный ключ — предотвращает возникновение коротких замыканий и перегрузок;
• цветной индикатор — показывает установленные параметры датчика.

Цветной индикатор показывает следующие режимы сенсора:

• нет бликов — нет сигнала;
• зеленый цвет — устройство активируется после получения сигнала, интенсивность которого соответствует заданным параметрам;
• желтый и красный — указывают на увеличение мощности сигнала.

Если не рассматривать специализированные типы оптических датчиков (щели и другие), то эти устройства в зависимости от конструкции условно можно разделить на 2 типа: с цилиндрическим и прямоугольным корпусом. Эта функция значительно упрощает выбор устройств.

Виды оптических датчиков

Оптические датчики используются для решения широкого круга задач. В связи с этим перед покупкой устройства нужно определиться с:

• условия эксплуатации устройства;
• функции, которые должно иметь устройство.

В зависимости от особенностей своей работы оптические датчики делятся на :

Барьерные

Датчики барьера отличаются нестандартным принципом работы. Для активации устройства необходимо установить приемник и передатчик друг напротив друга. Только при соблюдении этого условия луч света попадет в устройство. Если между приемником и передатчиком возникает барьер (отсюда и название устройства), датчик подает соответствующий сигнал.

Благодаря этой особенности они могут контролировать территорию с большого расстояния. В то же время барьерные датчики демонстрируют высокую эффективность. В частности, капли жидкости и пыль не повлияют на работу устройства.

К недостаткам барьерных датчиков можно отнести следующие:

• сложность монтажа (из-за большого расстояния между приемником и датчиком необходимо прокладывать много электрических кабелей);
• приемник и передатчик должны быть расположены коаксиально друг относительно друга (иначе прибор не будет работать);
• при попадании в зону действия устройства объектов с высокой отражательной способностью устройство подает ложный сигнал;
• датчик не работает при попадании прозрачного объекта в зону покрытия.

Два последних недостатка можно устранить, изменив положение регулятора чувствительности соответствующим образом. В этом случае прибор необходимо отрегулировать так, чтобы диаметр луча превышал размер объекта, попадающего в контролируемую зону.

Считается, что барьерные датчики являются наиболее надежным типом таких устройств. Это связано с высокой эффективностью устройств, которые могут контролировать большие площади и работать без помех.

Приемник и передатчик для устройств этого типа можно размещать на расстоянии 10 метров друг от друга. Последних необходимо снабжать едой. Передатчик для заградительных устройств пропускает только световой луч. Это устройство не требует настройки. Чувствительность и другие параметры датчика настраиваются на приемнике.

Чтобы оборудование работало в заданных параметрах, необходимо установить на территории приемник и передатчик из комплекта. Компоненты разных производителей могут не работать друг с другом.

Датчики барьера в основном используются на охраняемых территориях. Остальные типы устройств устанавливаются на промышленных предприятиях.

Диффузные датчики

Для диффузных датчиков передатчик и приемник размещаются в одном корпусе. Принцип работы этого устройства основан на зеркалировании. Суть этого процесса сводится к следующему: передатчик излучает луч света, который, падая на объект, рассеивается в разные стороны. Некоторые из этих волн возвращаются к датчику, падая на приемник. В этом случае устройство активируется.

Основным недостатком устройств диффузного типа является то, что датчики не могут обнаруживать объекты с низкой отражательной способностью. В этих случаях используются переключатели подавления фона.

Второй недостаток — небольшая площадь управления. Устройства работают в зоне на расстоянии 50 см, однако при правильной настройке датчики диффузии могут немедленно обнаруживать объекты, появляющиеся в зоне наблюдения.

Правила настройки

Чтобы определить, где будет установлен датчик, возьмите чистый лист бумаги и медленно поднесите его к датчику. Устройство необходимо активировать для:

• расстояние до 40 см, если размер листа 10х10 см;
• расстояние более 40 см, если размер листа 20×20 см.

Для более точной настройки прибора используется специальная таблица, в которой указываются светоотражающие свойства материалов. На основании коэффициентов этого списка производится настройка устройства.

Рефлекторные датчики

Датчики этого типа срабатывают при отражении светового луча от отражателя, после чего он попадает в приемник. Устройство снова включается, когда объект покидает зону наблюдения.

Отражающие датчики работают на максимальном расстоянии 10 метров. При этом это устройство способно контролировать большую площадь, но тогда его эффективность снижается. Объясняется это тем, что по мере увеличения расстояния увеличивается вероятность смещения направления светового луча из-за вибрации или пыли.

Отражающие датчики, в которых приемник и передатчик размещены в одном корпусе, способны обнаруживать полупрозрачные объекты. Такие устройства часто используются как одна из составляющих конвейера. Датчик фиксирует момент попадания продукта в определенную точку и сигнализирует о выходе продукта из зоны контроля.

Специфические датчики

Список моделей оптических датчиков не ограничивается перечисленными типами. Эти устройства также делятся на следующие типы:

1. Легкий гриль. Устройство представлено в виде двух пластин, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Фотодиоды расположены с одной стороны, светодиоды — с другой. Когда волна света перекрывается между этими элементами, отправляется сигнал, с помощью которого компьютер может определить ширину или высоту объекта.
2. Тонкий барьер. Устройства этого типа используются в помещениях, защищенных от проникновения людей. Конструкция объединяет два датчика отражения и отдельный контроллер. Из-за этой особенности оборудование сложно установить.
3. Лазерная система. Этот датчик способен не только фиксировать появление объекта в зоне наблюдения, но и определять его точное расстояние. Последнее возможно благодаря встроенной электронике.
4. Волоконно-оптический датчик. Это устройство объединяет несколько устройств, установленных на определенном расстоянии друг от друга и соединенных между собой оптоволокном. Обычно в конструкции такого датчика используются пластиковые волокна. Устройства этого типа в основном устанавливаются в зонах с ограниченной зоной контроля и повышенным риском травм. К тому же такие датчики используются в условиях постоянной влажности и сильных вибраций.
5. Аналоговый датчик. Это оптические датчики выходного сигнала. Устройства этого типа работают по алгоритму, аналогичному лазерным устройствам.

Благодаря такому разнообразию датчиков можно выбрать устройства, которые будут выполнять, в том числе, узкоспециализированные задачи.

Классификация по месту установки

Рифленый. Это не отдельный датчик, а система приемников, установленных на одной платформе с передатчиком. Такие устройства закрываются U-образным корпусом. Рифленые приемники используются на конвейерных лентах или других подобных участках для управления быстро движущимися объектами. Эти устройства отличаются удобной конструкцией, так как для работы требуется всего один кабель.

Прямоугольный. Такие датчики в силу конструктивных особенностей часто оснащаются системой охлаждения, что расширяет номенклатуру приборов. В частности, устройства можно устанавливать вместе с предметами, излучающими тепло. Прямоугольные датчики дополнены высокоточной оптикой для подсчета быстро движущихся объектов и имеют прочную конструкцию.

Цилиндрические датчики. Внешне такие приспособления напоминают свечу. Укомплектованы монтажными пластинами, запорными и угловыми блоками.

Оптические датчики имеют компактные размеры, что упрощает установку устройств. Для расширения возможностей производители интегрируют такие устройства с внешними модулями.

Конструкции

Оптические датчики обычно имеют компактный форм-фактор. В зависимости от назначения и используемой технологии устройства могут иметь внешние модули. Производители рекомендуют использовать совместимое внешнее оборудование. Основными сенсорными модулями являются излучатель и приемник.

Щелевые

Он состоит из пары приемник и излучатель, расположенных напротив на платформе. Корпус датчика имеет форму буквы U. В устройстве реализован принцип срабатывания барьера. Когда объект попадает в зону наблюдения, событие останавливается и устраняется. Устройства с прорезями или разветвлениями успешно справляются с подсчетом объектов, движущихся с высокой скоростью. Датчики предназначены для экономии места за счет установки только одного кабеля питания.

Прямоугольные

Особое расположение основных модулей исключает чувствительность к радиационному фону. Высокое качество оптики, используемой в оборудовании, гарантирует точный и быстрый пересчет объектов.

Устройства могут быть оснащены защитными экранами или системой охлаждения, таким образом, функциональность устройств может быть расширена для работы с нагретыми предметами. Кроме того, форм-фактор прямоугольных датчиков обеспечивает их надежную работу в дорожной инфраструктуре.

В цилиндрическом корпусе

Внешне устройство напоминает свечу. В цилиндрическом корпусе размещены приемник и излучатель. Датчик срабатывает каждый раз при столкновении с контролируемыми объектами, после чего происходит рефракция светового потока. Поставляется с аксессуарами для легкой установки в полевых условиях: монтажными пластинами, стопорным блоком и угловыми скобами.

Подключение и виды выходного сигнала

Датчики подключены к путевой автоматике. Это могут быть программаторы, пульты управления охранными или пожарными системами. Собственно, схема подключения напрямую зависит от того, какой будет выходной сигнал. Общая классификация соединений устройств в схеме следующая:

• На группу сухих контактов, нормально разомкнутые или замкнутые;
• Работает от блока сигнализации;
• С питанием по отдельной линии к релейным датчикам.

Строение оптических датчиков

Датчик-излучатель состоит из:

• Рамка
• Эмиттер
• Кромкообрезчик
• Генератор
• Показатель

Приемник датчика состоит из:

• Рамка
• Фотодиод
• Кромкообрезчик
• Электронный ключ
• Курок
• Демодулятор
• Показатель

Типы устройства и принцип действия оптических датчиков

По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных установках излучатель и приемник расположены в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приемник оптического сигнала находятся в отдельных корпусах.

По принципу действия можно выделить три группы оптических датчиков:

тип Т — барьерные датчики (прием луча от независимого передатчика)
тип R — рефлекторные датчики (прием луча, отраженного рефлектором)
тип D — датчики диффузионного типа (прием рассеянного луча от объекта)

У датчиков барьерного типа излучатель и приемник находятся в отдельных корпусах, установленных друг напротив друга на одной оси. Радиус разделения корпусов может достигать 100 метров. Объект, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает путь луча. Изменение фиксируется приемником, сигнал, появившийся после обработки, отправляется на управляемое устройство.

Датчики рефлексного типа содержат в одном корпусе как передатчик оптического сигнала, так и его приемник. Отражатель (рефлектор) используется для отражения луча. Датчики этого типа активно используются на конвейере для подсчета количества продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной отражающей металлической поверхностью в отражающих датчиках используется поляризационный фильтр. Дальность действия рефлекторных датчиков может достигать 8 метров.

В датчиках прямого отражения источник оптического сигнала и его приемник находятся в одном корпусе. Приемник учитывает интенсивность луча, отраженного контролируемым объектом. Для точного отклика в датчиках этого типа можно активировать функцию подавления фона. Дальность зависит от отражающих свойств объекта, ее можно определить с помощью поправочного коэффициента, а при использовании стандартной цели она может достигать 2 метров.

Оптические датчики имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, позволяющий регулировать реакцию на объект на неблагоприятном фоне.

Светодиоды являются источником излучения в современных оптических датчиках.

Схема подключения оптических датчиков

Выходом оптического датчика является транзистор с открытым коллектором типа PNP или NPN. Нагрузка подключается между выходом и, в зависимости от типа транзистора, общим отрицательным или положительным проводом. Если нагрузка подключена в исходном состоянии, функция замыкающего контакта выполняется, и наоборот.

Сфера применения

Оптические датчики как неотъемлемая часть автоматизированных систем управления широко используются для определения наличия и количества объектов, наличия клея, надписей, этикеток или меток на их поверхности, позиционирования и сортировки объектов. С помощью оптических датчиков вы можете контролировать расстояние, размер, уровень, цвет и степень прозрачности. Они устанавливаются в системах автоматического управления освещением, устройствах дистанционного управления и используются в системах безопасности.

Типы фотоэлектрических датчиков

Бесконтактные оптические устройства делятся на:

• моноблок: излучатель и приемник сигнала — одно целое;
• два блока: в них разделены источник излучения и приемник.

Кроме того, фотосенсоры делятся на 3 типа в зависимости от принципа работы:

1. Т — барьер. В таких бесконтактных оптических устройствах излучатель и приемник расположены в отдельных корпусах, установленных на одной оси относительно друг друга. Их можно размещать на расстоянии до 100 м. Луч принимается отдельным передатчиком сигнала. Когда объект попадает в диапазон действия устройства, он прерывает диапазон. Приемник фиксирует изменения и отправляет сигнал управляемому оборудованию.

2. Р — рефлекс. Излучатель и приемник расположены в одном корпусе. Перед попаданием в датчик луч отражается рефлектором — рефлектором. Дальность действия прибора может достигать 8 м. Кроме того, в таком оборудовании устанавливаются поляризационные фильтры, позволяющие обнаруживать объекты с помощью зеркала или отражающей поверхности. Оптические датчики приближения этого типа широко используются на конвейерных лентах для подсчета количества продуктов.

3. D — диффузия. В таких бесконтактных устройствах приемник и передатчик сигнала размещены в общем корпусе. Луч отражается от объекта в диффузной форме. Приемник учитывает его интенсивность и, если ее достаточно, передает сигнал действия на подключенное устройство. Подавление фона используется для более точного определения плотности объекта и обеспечения безошибочного отклика. Бесконтактный оптический датчик со стандартными настройками может работать на расстоянии до 2 м. Диапазон зависит от отражающих свойств объектов и может быть увеличен с помощью поправочного коэффициента.

Области применения

Фотодатчики используются для подсчета, позиционирования и сортировки товаров на автоматизированных производственных линиях. Кроме того, приборы используются для определения наличия на поверхности предметов, надписей, наклеек, этикеток и других пометок. Оптические датчики помогают контролировать расстояние, размер, цвет объектов, степень их прозрачности. По этой причине их часто используют для создания систем безопасности и освещения, реагирующих на движение.

Тонкости выбора оптических датчиков положения

Когда световой луч датчика достигает контролируемого объекта, возникают такие явления, как пропускание, отражение и поглощение света. Какое явление преобладает в этом случае, зависит от взаимного расположения излучателя и приемника, размера объекта, его материала, толщины, цвета и шероховатости поверхности.

По принципу работы оптические датчики делятся на 3 основных типа:

	Тип T или THRU-BEAM (разнесенная оптика) или датчики прерывания луча. Они состоят из приемника и излучателя, установленных друг напротив друга.
	Тип R или RETRO (с отражением от рефлектора / рефлектора). Излучатель и приемник расположены в одном корпусе.
	Типа D или DIFFUSE (с отражением от объекта). Отражение оптического луча происходит непосредственно от обнаруживаемого объекта.

Датчики Т-типа

Датчики Т-типа имеют так называемую разнесенную оптику: излучатель и приемник расположены друг напротив друга на определенном расстоянии. Когда объект проходит между излучателем и приемником, оптический луч прерывается, и приемник датчика генерирует выходной сигнал, сигнализирующий о присутствии объекта в зоне наблюдения. Датчики этого типа часто называют датчиками барьера или пересечения луча. Приемник и излучатель должны быть одного комплекта от одного производителя.

Датчики T-типа полезны для обнаружения непрозрачных или сильно отражающих объектов, но могут дать плохие результаты при обнаружении прозрачных объектов. Поскольку излучатель и приемник в датчиках этого типа конструктивно выполнены в разных корпусах, что позволяет устанавливать максимальное усиление, их можно использовать в условиях сильного загрязнения рабочей среды. Максимальное расстояние между отправителем и получателем, так называемая зона срабатывания, может составлять до 60 м.

Зона активации оптических датчиков — это диапазон разрешенных расстояний от датчика до контролируемого объекта, на котором он обнаруживается. Зона активации зависит от относительного положения излучателя и приемника, усиления, принципов распределения света и диаметра светового пятна, поскольку приемник датчика активируется только тогда, когда объект попадает в область светового пятна. Оптические датчики Т-типа не имеют так называемой «слепой» зоны, поэтому зона срабатывания равна расстоянию между излучателем и приемником. Эффективный размер светового луча датчика Т-типа равен диаметру линз излучателя и приемника. Следовательно, минимальный размер тестового объекта должен быть больше диаметра линзы сенсора.

Датчики R-типа

В датчиках типа R приемник и излучатель находятся в одном корпусе. Датчики этого типа для своей работы требуют установки специального отражателя-отражателя. Для датчиков положения этого типа излучатель и приемник расположены в одном корпусе и «смотрят» в одну сторону, на специальный отражатель, установленный точно перед датчиком на определенном расстоянии. Луч излучателя проходит вдвое большее расстояние: от излучателя до отражателя и в обратном направлении от отражателя до приемника. Если объект находится на пути луча, приемник генерирует выходной сигнал. Обратная логика работы датчика может быть достигнута путем установки отражателя на объект, движение которого контролируется датчиком. Датчики этого типа еще называют рефлекторными. Отражатели, также называемые отражателями, отражателями или мишенями, приобретаются отдельно от датчиков. Отражатели бывают разных форм и размеров. Диапазон измерения отражающих датчиков положения обычно указывается при использовании конкретной модели отражателя.

Зона срабатывания рефлекторных датчиков (расстояние от линзы излучателя до рефлектора) может достигать 35 м. Размер контролируемого объекта должен быть больше размера используемого рефлектора.

Отражающие датчики могут стать нестабильными, когда они обнаруживают блестящие объекты, отражающие световой луч датчика от своей поверхности, в результате чего датчик не сможет определить, произошло ли отражение: от отражателя или от объекта.

Для обнаружения хорошо отражающих объектов используются светоотражающие датчики с поляризационными фильтрами и специальные угловые кубические отражатели, изменяющие плоскость поляризации светового луча на 90 °. Поляризационные фильтры размещаются перед линзами излучателя и приемника и пропускают только поляризованный световой луч на плоскости. Луч света, излучаемый излучателем, поляризован в вертикальной плоскости. Луч света, отраженный отражателем, имеет плоскость поляризации, измененную на 90 ° — луч становится горизонтально поляризованным. Затем он плавно проходит через фильтр горизонтальной поляризации приемника.

Если луч отражается от блестящего объекта, его вертикальная поляризация не изменяется, и он блокируется горизонтальным поляризационным фильтром приемника, и датчик обнаруживает этот объект.

При работе с поляризованными отражающими датчиками положения не рекомендуется использовать в качестве отражателя светоотражающие наклейки — необходимо использовать специальные угловые отражатели кубической формы.

Некоторые модели отражающих датчиков способны обнаруживать стеклянные объекты, поскольку они очень чувствительны даже к небольшой разнице между излучаемым и принимаемым световым сигналом.

Датчики D-типа

Датчики типа D аналогичны по конструкции и принципу действия датчикам типа R, но отражателем в данном случае является сам контролируемый объект. Еще одно отличие по сравнению с датчиками типа R заключается в том, что в отсутствие объекта оптический путь открыт: излучающий луч попадает в приемник только в том случае, если объект находится перед датчиком. Поскольку приемник датчика принимает рассеянный луч, отраженный от объекта, интенсивность этого луча сильно зависит от характеристик поверхности объекта и расстояния от объекта. Для разных материалов будут разные нормированные расстояния срабатывания. Чтобы приблизительно отрегулировать расстояние срабатывания в соответствии с материалом объекта, используйте поправочные коэффициенты, указанные в руководстве по эксплуатации датчика, например:

• Матовая белая поверхность — 1,0;
• ПВХ серый — 0,57;
• Белый пластик — 0,7;
• Черный пластик — 0,22;
• Матовый алюминий — 1,2;
• Полированная нержавеющая сталь — 2.3.

При выборе конкретной модели сенсора D-типа следует обращать особое внимание на цвет и шероховатость поверхности исследуемых объектов. Если вы собираетесь контролировать темные объекты с шероховатой поверхностью, вам нужно выбирать датчики с регулируемой чувствительностью.

Разнообразные датчики D-типа — это датчики с одновременным подавлением переднего, заднего и переднего планов и фона. Датчики подавления фона предназначены для обнаружения объектов на определенном расстоянии. Датчики оптического подавления фона используются, например, для обнаружения тонких объектов на конвейерной ленте, проверки продуктов в упаковке, небольших отклонений в уровне или ровности поверхности объекта и обнаружения объектов, которые перемещаются по нескольким рядам. Датчики с подавлением фона позволяют «видеть» объекты во втором ряду, не реагируя на объекты в первом ряду, ближайшем к датчику, и наоборот.

Регулировка расстояния срабатывания в датчиках с подавлением фона осуществляется не изменением его чувствительности, а методом оптической триангуляции. В конструкции датчиков этого типа присутствует внутренний датчик положения (PSD — position sensor детектор), который определяет угол падения луча, отраженного от объекта, а значит, и расстояние от него. Измеряя угол отражения, датчики D-типа с подавлением фона могут обнаруживать все объекты на определенном расстоянии, независимо от их цвета.

Максимальное расстояние срабатывания датчиков типа D редко превышает 3 м. Рядом с датчиком имеется некая «слепая» зона, размер которой зависит от конструкции датчика. Фактический световой пучок от датчиков рассеяния равен размеру тестового объекта. Датчики диффузии установить намного проще, чем датчики T- и R-типа, поскольку они не требуют совмещения оптических осей излучателя и приемника или датчика и цели. По той же причине датчики D-типа являются наиболее устойчивым к вибрации оптическим датчиком положения.

С помощью оптических датчиков положения можно не только отслеживать положение объектов и отслеживать их с высокой скоростью, но и оценивать их геометрические размеры в одном или даже двух измерениях. Эта возможность реализуется с помощью световых завес и световых решеток — набора фотоэлектрических датчиков, объединенных в соответствии с определенным шагом датчиков внутри него.

Как устроен лидар автомобиля

Лидарное устройство (оптический датчик) является своеобразным и по сути представляет собой электронную схему, собранную в едином элементе. Среди основных деталей лидара специалисты выделяют:

1. модулятор;
2. передатчик;
3. получатель;
4. специальный оптический элемент;
5. усилитель;
6. микропроцессор для обработки данных;
7. преобразователь аналого-цифрового сигнала.

Каждый из перечисленных элементов играет очень важную роль в лидарном механизме. Давайте подробнее разберемся, за что отвечает каждая деталь. Основную роль и все начало работы берет на себя диод, пропускающий инфракрасное излучение (луч). Интенсивность инфракрасного луча при необходимости изменяется модулятором. В свою очередь, в зависимости от типа модуляции лидары бывают двух типов: импульсные и непрерывные. Однако эксперты говорят, что лидары непрерывного действия устарели и уступают место более прогрессивным импульсным оптическим датчикам. Чтобы повысить эффективность оптического датчика импульсов, инженеры начали использовать несколько импульсов одновременно для передачи, таким образом сделав технологию многоимпульсной.

Не менее важен оптический элемент, через который проходят импульсы. Пройдя оптический элемент, световой импульс попадает на фотодиод, благодаря чему преобразуется в электрический сигнал для распознавания другими элементами. Следующий лидар в этой цепочке — это АЦП или аналого-цифровой преобразователь. Именно благодаря ему электрический сигнал фотодиода преобразуется в цифровой сигнал. Последний этап работы оптического датчика — это обработка цифрового сигнала, принятого микропроцессором, именно он выдает информацию, которую считывает лидар, в блок управления.

Как уже было сказано, внешний вид оптического датчика может отличаться, как у производителей, так и у моделей одной марки автомобиля. Но основная задача и принцип работы механизма отличаться не будут.

Принцип работы оптического датчика

Разобравшись, какие основные элементы входят в комплект и выполняют работу оптического датчика, хорошо рассмотреть принцип его работы, а затем понять, где основные плюсы и минусы, а также то, что может навредить работе механизма.

Несмотря на внешние отличия и структуру конструкции, принцип работы лидара одинаков на любой машине и системе безопасности. После активации инфракрасный свет направляется на цель, свет, отраженный от цели, частично рассеивается (теряется) и частично возвращается к излучателю, попадая, таким образом, на фотодиод.

Обычно ток фотодиода пропорционален инфракрасному свету, излучаемому отраженным объектом. Фотодиод, распознав инфракрасный луч импульсов, выдает электрический сигнал, передавая его на аналого-цифровой преобразователь. Суть такого элемента, а точнее целого набора деталей, заключается в создании сигнала, который может быть распознан микропроцессором.

С виду это небольшая микросхема, прямо как микропроцессор, но без АЦП блоки управления работать не смогут. Следующие два шага — передать цифровой сигнал микропроцессору, а затем отправить его в главный электронный блок управления. Именно в ЭБУ анализируется полученная информация, распознаются изображения объектов перед автомобилем, а также другие непредсказуемые ситуации, в которых используется оптический датчик.

Где применяется лидар

Использование оптических датчиков в автомобилях может быть очень различным и совершенно непредсказуемым. Различные системы активной и пассивной безопасности используют эти элементы для получения той или иной информации. Например, система для отслеживания расстояния до объектов впереди или позади машины. Кроме того, этот элемент может быть использован для снятия скорости или момента вращения деталей. Говоря более понятным языком, это может быть система распознавания и идентификации пешеходов, адаптивный круиз-контроль, система слежения за объектами и другие. Благодаря вертикальному и горизонтальному расширению оптического датчика, элемент может считывать больше информации, а перемещение передатчика инфракрасного излучателя и вращающегося зеркала значительно увеличивает возможности механизма. Можно с уверенностью сказать, что такой механизм полностью удовлетворяет заданной логике и в нужный момент передает информацию на блок управления.

Преимущества и недостатки оптического датчика

Как и любой другой механизм, автомобильный оптический датчик имеет свои достоинства и недостатки. Главное преимущество — это скорость реакции, точность обработки полученной информации, а также широкий спектр возможностей использования в различных системах безопасности.

Помимо плюсов, есть и минусы (минусы), от которых никак не избавиться даже в наши дни. Как показывает практика, оптический датчик очень чувствителен к погодным условиям и покрытию рельефа. Эффективность работы лидара снижается при ухудшении погодных условий, особенно дождя, снега, тумана и других погодных явлений.

Механизм просто не может принимать инфракрасный дисплей, а также искажается из-за погодных явлений. Загрязнение датчика также отрицательно скажется на работе системы. Механизм просто дает ложную информацию или не работает в заявленном производителем диапазоне.