Laser- ja optilised andurid. Laser liikumisandur

Laserandurit kasutatakse mis tahes ruumipiirkonna juhtimiseks. See reageerib ristmikel täpselt laserkiir ja objekt, loendab selliste ristmike arvu.

Laseranduri saab teha mikrokalkulaatorist, lisades raadioelemendi ilma trükkplaadita, vähese kulu ja vaba aja eest.

Laseri liikumisanduri funktsionaalsus ja omadused.

Anduri disain sisaldab kolme põhimoodulit: mikrokalkulaatorit, laserosutit ja fotodetektorit. Kalkulaator on seatud loendusrežiimi ja andur töötab koos laserkursoriga. Iga laserkiire katkestus muudab kalkulaatori näitu ühe võrra. Anduri garanteeritud reageerimiskaugus on 10 kuni 100 m.

Vilkuvat LED-i kasutatakse fotodetektorina. Seda lahendust selgitab fotodioodi tööpõhimõte, lisaks võib mõne muu raadiokomponendi ühendamine blokeerida kalkulaatori klaviatuuri ja kogu seadme funktsionaalsuse.

Anduri disain annab igale elemendile toite oma allikast, mis võimaldab mooduleid kanda igale ligipääsetavale kaugusele.

Anduri disaini komponendid

Anduri disain koosneb järgmistest komponentidest:

1. LED, vilkuv, punane, 3 mm korpuses;
2. Kirjaklamber;
3. Isolatsioonitorud;
4. Ristkülikukujuline kummikumm;
5. Topelttraat;
6. Toru on must;
7. Kodanikukalkulaator;
8. Laserkursori alus;
9. rõngakujuline lüliti;
10. Laser pointer.

Toimimispõhimõte.

Anduri tööpõhimõte põhineb laserkiirguse muundamisel LED-is vooluimpulssiks, millele järgneb edastamine kalkulaatori klahvidele.

Vilkuva LED-i korpusesse on paigaldatud juhtklahviga mikroskeem. Kui see on ühendatud kalkulaatori võtmega, antakse mikroskeemile toide ühendatud juhtmete kaudu. Vool ja potentsiaal on liiga madalad ja seetõttu on LED inaktiivne, mistõttu lüliti ei avane ega sulgu.

Kui laserkiir tabab LED-kristalli, tekib selle pinnal elektrivool, mis voolab kristalli aluspinnal asuvasse mikroskeemi. Tekib vooluimpulss, lüliti suletakse ja pinge langemisel ahelas simuleeritakse nupuvajutust, mille kalkulaator registreerib.

Materjalid ja detailid.

Laseranduri paigaldamine ei nõua trükkplaadi valmistamist. Raadiokomponentide loend on toodud tabelis. Foto näitab anduri kokkupanemiseks kasutatud elemente.

Montaažijuhised.

Esiteks peaksite kalkulaatori ette valmistama, eemaldades tagakaane. Järgmisena peate määrama kontaktid, mis vastavad voolu kandvate radade küljel olevale nupule "võrdne". Vajalike kontaktide leidmine on lihtsam, kui sobitada nupp “võrdne” paigutatud kontaktidega. Et olla täiesti kindel, saate neid kontakte kontrollida, kasutades testrit, mis on suletud takistuse mõõtmise režiimile seatud.

Tagakaanesse puuritakse kaks 2-3 mm läbimõõduga auku.

LED saab fotoelemendina töötada ainult siis, kui see on õigesti ühendatud, mistõttu on äärmiselt oluline jälgida polaarsust.

LED-i tabava laserkiire täpsuse tagamiseks tuleb see fikseerida liikumatult.

Selleks on loodud spetsiaalne tugi, mis takistab LED-i rippumist ja hõlbustab selle paigaldamist igas asendis. Poori tegemiseks vajate kustutuskummi ja kirjaklambrit.

Kustutuskummi keskele tehakse kaks läbivat auku üksteisest 6 mm kaugusel. Kirjaklamber tuleb sirgendada ja anda U-kuju.

Kustutuskummile tehakse vasakpoolsest august vasaku serva suunas väike soon. Paremast avast tehakse samamoodi soon.

U-kujuline klamber on keermestatud läbi aukude ja langetatud kustutuskummi pinnale.

Peate LED-ile panema musta toru, et välistada kolmanda osapoole külgkiirguse, näiteks päikese, valgustuslampide mõju.

Seega on vastuvõtumoodul valmis.

Liigume edasi laseranduri edastusmooduli kokkupaneku juurde. Selleks valmistame ette tavalise laserkursori, mida müüakse igas ajalehekioskis.

Laserkursor on paigaldatud toele ja sisse/välja lülitatakse ringlüliti abil.

Kõigepealt teeme lüliti. Selle valmistamiseks vajate õhukest pappi, millest lõigatakse välja ristkülik. See ristkülik on mähitud ümber osuti korpuse ja isoleeritud elektrilindiga. Rõngas peaks saama vabalt liikuda ümber osuti korpuse.

Kursori väljalülitamiseks peate rõngast teises suunas liigutama.

Seejärel peate lahti keerama akupesa piirkonnas asuva laserosuti tagakaane ja selle esiküljel asuva korgi. Asetame osuti toe auku ja kruvime mõlemad kaaned. Pärast mõlema katte kruvimist kinnitatakse osuti kindlalt toesse.

Juhtimine ja konfigureerimine

Kalkulaator peab olema paigutatud nii, et indikaatoril kuvatavad numbrid oleksid selgelt nähtavad. Laserkursor ja LED-andur on paigaldatud üksteise vastas. Teil on vaja ka väikest läbipaistmatut joonlauda, ​​mida kasutatakse talade ristumiskoha kontrollimiseks.

Esiteks peate tagama, et laserkiir tabab täpselt vilkuva LED-i korpust, kuid te ei pea kalkulaatorit veel sisse lülitama. Kui kursori kiir hakkab LED-i tabama, saate kalkulaatori sisse lülitada ja kogu seade töötab loendusrežiimis.

Laseranduri käivitamine

Andur käivitatakse järgmises järjestuses:

• Enne laserkursori sisselülitamist peate kalkulaatori ette valmistama. Selleks lülitage kalkulaator sisse ja vajutage vaheldumisi klahve “1”, “+” ja “=”. Kõiki neid nuppe tuleb vajutada ainult üks kord! Selle märgijada tippimisel lülitub kalkulaator loendusrežiimi ja näidud suurenevad iga kord ühe võrra.
• Laserkursori saab nüüd sisse lülitada. Täpse reguleerimise korral peaks laserkiir mõjutama LED-i ja muutma kalkulaatori indikaatori näitu ühe võrra. Kui see on juhtunud, peaks indikaatoril süttima number “2”.
• Järgmisena veendume, et loendus algab nullist. Selleks katke kursorit välja lülitamata ajutiselt selle kiir käega ja vajutage kalkulaatoril nuppu "null".
• Seejärel eemaldame käe ja kasutame valmis laseranduri testimiseks mõeldud eset. Igal ristmikul muutuvad kalkulaatori näidikud ühe võrra. Nii hakatakse loendama ristmike arvu.

Kui laserkiir jõuab vilkuva LED-i juurde, on klaviatuur lukustatud režiimis ja klahvide “1”, “+” ja “=” järjestikune vajutamine ei too kaasa midagi. Nuppude avamiseks tuleb laserkiir mõneks ajaks käega katta.

Kui ristmike loendus ei tööta korralikult või ei tööta üldse, peaksite kontrollima seadet võimalike rikete suhtes

• Kui laserosuti valgus on liiga nõrk, siis tuleb patarei välja vahetada või osuti ise on lihtsalt vigane (hiina keel, mida sellest võtta);
• Laserkiire füüsiline kontakt LED korpusega puudub - sel juhul on vaja seadet reguleerida;
• Vale klahvijada käivitamiseks on viga;
• 3 mm korpuses vilkuva LED-i asemel paigaldati 5 mm korpuses LED - see on viga.

Vilkuv LED võib olla valesti ühendatud. Sel juhul on vaja LED uuesti jootma tagurpidi ja uuesti kontrollida seadme funktsionaalsust. Nagu katsed näitavad, sõltub andurite töö kvaliteet otseselt laserosuti enda kvaliteedist, aga ka LED-korpust tabava laserkiire täpsusest.

Laseranduri kokkupanek on valmis.

Arvutihiir on võib-olla kõige levinum ja laialt levinud arvutiseade. Alates selle leiutamisest 1963. aastal on manipulaatori konstruktsioon läbi teinud suuri tehnoloogilisi muudatusi. Kahest risti asetsevast metallrattast koosnevad otseajamiga hiired on juba unustatud. Tänapäeval on aktuaalsed optilised ja laserseadmed. Milline arvutihiir on parem - laser- või optiline? Proovime mõista erinevusi nende kahe hiiretüübi vahel.

Disain

Kaasaegses hiiremanipulaatoris on sisseehitatud videokaamera, mis teeb pinnast uskumatu kiirusega (üle tuhande korra sekundis) pilte ja edastab infot oma protsessorile, mis piltide võrdlemise teel määrab ära nende koordinaadid ja hulga. manipulaatori nihkumine. Piltide kvaliteetsemaks muutmiseks peaks pind olema valgustatud. Sel eesmärgil kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid:

Optiline hiir

See kasutab LED-i, mille töö võimaldab anduril paremini vastu võtta ja protsessoril infot kiiremini lugeda ning vastavalt sellele määrata seadme asukoha.

Laserhiir

Pinna kontrastseks valgustamiseks ei kasutata LED-i, vaid pooljuhtlaserit ja andur on konfigureeritud jäädvustama selle helendusega vastavat lainepikkust.

Foto: compress.ru

Resolutsioon

Lühend dpi, mida näeme sageli poodide hinnasiltidel, kus müüakse hiiri, tähendab punktide arvu tolli kohta, s.o. resolutsioon. Mida kõrgem see on, seda parem on seadme tundlikkus. Tavaliseks arvutitööks piisab 800 dpi-st - sobib ka optiline hiir, kuid virtuaalsete mängude fännidele ja professionaalsetele kunstnikele-disaineritele on vaja manipulaatori kõrgemat eraldusvõimet - nii et neil on parem osta laserarvuti hiir.

Optiline hiir

Enamiku puhul on see näitaja 800 dpi, maksimaalne on 1200 dpi.

Laserhiir

Nende keskmine eraldusvõime on 2000 dpi, maksimum ületab 4000 dpi ja mitte nii kaua ilmusid turule laserhiired eraldusvõimega 5700 dpi, mis võimaldab energia säästmiseks ka selle indikaatori väärtust juhtida.

Hind

Optiline hiir

Odavam - hind alates 200 rubla.

Laserhiir

Üsna kallis: 600–5000 rubla ja rohkem (tippmängumudelid)

Kiirus ja täpsus

Pooljuhtlaser, mis kiirgab silmale nähtamatut valgust. infrapuna vahemik, on täpsem, teavet loetakse paremini ja seetõttu on hiire positsioneerimine täpsem. Täiustatud on selliseid kriteeriume nagu kiirus ja täpsus. See kehtib eriti mängijate ja graafiliste disainerite kohta - neil on parem valida laserhiir.

Foto: www.modlabs.net

Energiatarve

Laserhiir tarbib võrreldes optilise LED-hiirega palju rohkem vähem energiat. See on eriti oluline juhtmevaba hiire kasutamisel, kus aku säästmise küsimus on rõhuv. Juhtmega manipulaatoritele see tegur tähtsusetu.

Tööpind

Isegi kõige lihtsam LED-hiir ei vaja hiirematti, sest see töötab peaaegu kõikidel pindadel. Erandiks on läbipaistev klaas, läikiv ja peegel. Siin töötab LED-hiir selliste tõrgetega, et sunnib teid lihtsalt vaiba alla panema. Kuid laservalgustus on hiire liikumistasandi materjali suhtes praktiliselt ükskõikne, sellised seadmed saavad hõlpsasti hakkama mis tahes pinnaga, sealhulgas peegelpildiga. Kuid on üks hoiatus. Laserhiire puhul on tihe kontakt peegeldustasandiga väga oluline. Isegi 1 mm vahe välimus raskendab oluliselt sellise seadme tööd ja LED võib töötada isegi põlvel.

Foto: www.engineersgarage.com

Taustvalgus

Teine LED-hiire miinus, mida paljud kasutajad märgivad, on helendus (tavaliselt punane, harvem sinine või roheline) isegi siis, kui arvuti on välja lülitatud, mis ei ole alati mugav ja silmale meeldiv - näiteks kl. öösel, kui proovite magada ja arvutilaua juurest Paistab üsna hele valgusvihk. Laserites pole sära, kuna nagu eespool mainitud, kiirgab see meie silmadele nähtamatut infrapunavalgust.

Foto: topcomputer.ru

Sellised hiire manipulaatori omadused nagu ergonoomika, ilu, värv, tootmismaterjal, kombatavad aistingud, lisanuppude arv on puhtalt isiklik ja sõltub inimese eelistustest.

Kokkuvõte: plussid ja miinused

Optiline LED hiir

Eelised:

• madal hind;
• Vahe hiire ja tööpinna vahel ei ole kriitiline.

Puudused:

• ei tööta peegli-, klaasi- ja läikivatel pindadel;
• kursori madal täpsus ja kiirus;
• Mitte kõrge tundlikkus;
• segav valgustus;
• suur energiatarve juhtmevaba disaini puhul.

Optiline laserhiir

Eelised:

• töötada mis tahes tööpindadel;
• kursori kõrge täpsus ja kiirus;
• kõrge tundlikkus ja võime eraldusvõimet kontrollida;
• nähtava sära puudumine;
• madal energiatarve juhtmeta disainis;
• võimalus kasutada paljusid täiendavaid funktsionaalseid nuppe.

Puudused:

• kõrge hind;
• kriitilisus hiire ja tööpinna vahelise pilu suhtes.

Millist hiirt on parem osta - laser- või optiline?

Põhineb ainult tehnilised omadused, siis on laserhiired peaaegu kõigis aspektides paremad kui optilised LED-seadmed. Kuid kas see tähendab, et peaksime optilisest hiirest kindlasti lahti saama? Lõppude lõpuks on ta siiani oma ülesannetega suurepäraselt toime tulnud.

Valik on alati sinu. Laserhiire eest peate maksma üsna palju raha. Hea, kui oled mängija või disainer – siis tasub investeering kiiresti ära (kas materiaalselt või moraalselt). Kui sa tavakasutaja kontoriprogrammid ja Internet, siis ei märka te tõenäoliselt isegi manipulaatori vastuse täpsuse kvalitatiivset hüpet. Teine asi on see, kui vajate juhtmevaba hiirt - siis on parem osta laserhiir, mitte optiline hiir. Ostes laseriga säästate palju akude arvelt – see peab mitu korda kauem laadima kui optiline.

Laser- ja optiliste kiirus-/pikkusandurite tootmine
LLC PTP Sensorika-M

Peamine eristavad tunnused lasersensor ISD-5:

ISD-3 optilise anduri peamised eripärad:

Mõõtmiste täpsus: 0,15% Lai valik nimikaugusi pinnast: 10 cm kuni 180 cm -1 valik. 1m kuni 3m - 2. võimalus. Optika suur ava, kuna puudub vajadus ava järele. Selle tulemusena piisab objekti valgustamiseks 10 W halogeenlambist ja paljudel juhtudel isegi 1,2 W IR dioodist. Objekti heleduse lai dünaamiline ulatus – mõõtmiste käigus võib see muutuda kuni 100 000 korda ja äkilised heleduse muutused mõõtmistulemusi ei moonuta. Madal tundlikkus optilise saastumise suhtes. Kerge, kuid vastupidav ja tihendatud korpus, kaitseklass keskkond- IP67.

Millise anduri peaksite valima?

Optika:

• Peamiselt kasutamiseks välitingimustes ja karmides töötingimustes (temperatuurivahemik, niiskus, tolm)
• Võimalus mõõta suuri kiirusi
• Suured kõikumised objekti asukohas (mõõtmisala 2x5 cm või rohkem)

Laser:

• Peamiselt kauplusesiseste rakenduste jaoks (raie- ja raamatupidamissüsteemid...)
• Võimalus mõõta madalad kiirused liikumine
• Lühikeste pikkuste mõõtmine
• Kõrge eraldusvõimega külgmise vibratsiooni mõõtmine

Rakendusvaldkonnad kattuvad sageli

Laser - teeandurina vahemaade mõõtmisel kuni 200 km kiirusel kuni 140 km/h, optiline - kaabli pikkuse mõõtmine olulise vibratsiooni korral jne.

Kauguse paralleelne mõõtmine teel laseri ja optilise anduriga:

Täpne pikkuse mõõtmine impulsi väljundi kaudu

Probleem: seal on pikk materjal (poolis olev metallleht vms), mis tuleb lõigata teatud pikkusega tükkideks. Pikkuse määrab kiirus (L=V*dt), mida mõõdetakse näiteks sagedusel 40 Hz. Siis arvutatakse näiteks kiirusel 4 m/s pikkus iga 10 cm järel, millest ei piisa.

Siiski on impulsi väljund, mis võimaldab jagada pikkuse diskreetsust mõõtmiste vahel mis tahes eraldusvõimega (1 mm (1000 imp/m) või vähem).

Seega saab andur toota diskreetse mõõdetud pikkuse mis tahes eraldusvõimega ja lõpliku lõiketäpsuse määrab täiturmehhanism

Mõõtmise põhimõte

Sest tõhus kaitse palju majas või korteris asuvat vara on välja mõeldud ja ellu viidud erinevad süsteemid turvalisus. Põhimõtteliselt paigaldatakse kõige sagedamini erinevat tüüpi häireid, mis toetavad lai valik erinevad andurid - see võimaldab teil kõige tõhusamalt juhtida kõike, mis rajatises toimub. Üks kaasasolevatest seadmetest kaasaegsed süsteemid turvalisus on lasersensor liikumist, mis suudab tuvastada vähimatki liikumist kaitsealal. Iseloomulik omadus Selliste seadmete eeliseks pole mitte ainult nende kõrge liikumistundlikkus, vaid ka asjaolu, et laserandurit on üsna lihtne oma kätega teha. Ja mis kõige tähtsam, see ei nõua kalleid osi.

Kasutusala

Arvestades seda tüüpi andurite liikumistuvastuse kõrget efektiivsust, paigaldatakse need järgmistele objektidele:

• finantsettevõtetes ja pangaasutustes;
• bürooruumides;
• suvilates;
• korterites.

Arvestades laseranduritel põhinevate häirete kõrget hinda, kasutatakse kahel esimesel juhul nende “tehaseversioone”. Eraldi suvilate ja korterite jaoks saate laser-liikumisanduri ise valmistada.

Toimimispõhimõte

Laseranduri töö põhineb laserkiire emitteri ja vastuvõtja kasutamisel. Esimene neist tekitab valgusvoo, mis langeb kiirguri vastas paigaldatud fotoelemendile.

Kui laserkiir ei taba fotodetektorit, on selle takistus väga suur ning valguskiire kiiritamisel hakkab moodustuma fotoelektronide voog, mis toob kaasa juhtivuse suurenemise ja fotoelemendi elektritakistuse vähenemise.

Tundliku elemendi kiiritamise ajal on elektriline häireahel suletud ja välisseadmeid juhtiva releesüsteemi kontaktid jäävad algsesse asendisse. Niipea kui kiir katkeb, suureneb fotoelemendi takistus järsult - see avab elektriahela ja lülitab releesüsteemi, mis viib väliste täiturmehhanismide aktiveerimiseni.

Tööpõhimõte on sama nii “tehase” laseranduritel kui ka nendel, mis on loodud oma kätega.

Disain

Rakenduse põhjal oma liikumisanduri loomiseks laserkiirgus Teil on vaja algteadmisi elektroonikast, jootmisoskusi ja odavat komponentide komplekti. Kodus laseranduri loomiseks vajate järgmist komplekti:

• laserkiirgur;
• fotodetektor;
• relee sõlm;
• emitteri toiteallikas;
• kinnitusdetailid;
• juhid;
• jootmiskomplekt;
• tööriistade komplekt.

Emitteriks saate valida laserosuti, võtmehoidja või laste mänguasjades sisalduva laseri. Kiirgusdetektori rolli saab tõhusalt täita tavaline fototakisti, mille takistus muutub valguskiire kiiritamisel. Releemehhanismi olemasolu võimaldab teil kontrollida välisseadmete tööd anduri käivitamise hetkel.

Osuti põhjal anduri loomine on kõige lihtsam skeem, mida igaüks saab oma kätega rakendada.

Laseranduri kokkupaneku juhend

Laseri liikumisandur koosneb kahest põhielemendist - emitterist ja genereeritud valguskiire vastuvõtjast. Nagu eespool mainitud, kasutatakse kiirgurina tavalist laserkursorit. Kuna selle toiteallikaks on mitu väikese mahutavusega akut, tuleks selle toitesüsteem esialgu ümber kujundada. Nõutava nimipinge saamiseks võite kasutada madalpingeseadet, ühendades selle läbi reostaadi või pärast selle funktsionaalse osa uuendamist, paigaldades väljundisse täiendava reguleerimistakisti. Seda tüüpi elektrisüsteemi kasutamine võimaldab teil saada pidevat kiiret, mille genereerimine toimub seni, kuni võrgus, millega toiteallikas on ühendatud, on pinge.

Kiirgusvastuvõtja ehitatakse fototakisti baasil, mis valguskiirguse tabamisel muudab oma takistust. Et ta ei reageeriks päikesevalgus, mis on paigalduskohas olemas, tuleb see asetada piisavalt sügavasse tumedat värvi torusse. See hoiab ära kokkupuute välisvalgustusega ja valehäireid, mille hulka kuulub ka isevalmistatud laserdetektor.

Märge!

Anduri korrektseks tööks on oluline, et selle emitter ja vastuvõtuosa asuksid rangelt samal teljel. See tagab, et laserkiir tabab fototakisti keskpunkti, andes selge häire, kui see on blokeeritud.

Kui andur on paigaldatud valvesignalisatsioonisüsteemi osana, ühendatakse sellega releesüsteem. See võimaldab kontrollida väliste täiturmehhanismide tööd kattumise hetkel. Anduri toitesüsteem on samuti ühendatud relee kaudu. Seda tehakse nii, et pärast alarmi sisselülitamist lasersensori käivitamisel ei lülitu see välja hetkel, kui kiir tabab uuesti fotosilti. Tänu sellele skeemile, kui laserkiire üks kord katkestatakse, töötab alarm pidevalt, kuni see spetsiaalse nupuga välja lülitatakse.

Järeldus

Laseripõhise liikumisanduri kokkupanek on üsna lihtne ülesanne. Sellise projekti elluviimiseks piisab väikesest rahalisest investeeringust, mis võimaldab väljundil saada häireelementi, mis "tehase" versioonis maksab üsna palju suur raha. Funktsionaalsuse poolest ei jää isetehtud lasersensor praktiliselt sugugi alla tootmiskeskkonnas tehtule. Omatehtud anduri erinevus seisneb selles, et seda saab hõlpsasti uuendada. Laseri võimsust muutes ja peeglite kujul reflektoreid kasutades on võimalik moodustada laserlõksud, mis katavad kogu kaitstava objekti ala.