Дмрв что это за датчик


Что такое ДМРВ, почему он важен и как диагностировать его неисправность

Что такое ДМРВ


В современных моторах применяются два вида системы питания: при распределённом впрыске форсунка подаёт топливо во впускной патрубок, при непосредственном — в камеру сгорания. Для обеих систем важна корректная работа датчика массового расхода воздуха, который когда-то был механическим (флюгерного типа), а сейчас лишен подвижных механических частей и выполнен термоанемометрическим (от «анемо» — ветер). 

Датчик массового расхода воздуха может стоять не только на бензиновом, но и на дизельном моторе, где на него «завязана» работа клапана EGR (система рециркуляции выхлопных газов)

Как говорили шоферы старой школы, ДВС не работает в двух случаях: нечему гореть или нечем поджечь. ДМРВ как раз и сообщает электронному блоку управления о количестве поступающего воздуха, кислород которого и становится “топливом” для рабочей смеси. Получив такой сигнал, ЭБУ может обеспечить максимально полное сгорание. Устройство, расположенное во впускном тракте, состоит из двух резисторов, которые конструктивно могут быть выполнены в различных вариантах. В первом случае резистор подвергают воздействию проходящего воздуха: при изменении интенсивности потока он охлаждается, его внутреннее сопротивление меняется. Во втором случае он не обдувается — по разности показаний с двух резисторов и вычисляют объём воздуха, который нужно подать в цилиндры. 

На вторичный рынок датчик поставляется с защитными крышками-заглушками, чтобы исключить его загрязнение при транспортировке Так выглядит датчик на обычном вазовском двигателе. Демонтировать его из корпуса без спецключа не получитсяСнятый датчик в «голом виде». Хорошо виден чувствительный элемент

Исходя из данных по массе и температуре поступившего воздуха, ЭБУ определяет его плотность, а также просчитывает длительность открытия форсунок и количество топлива, которое подаётся в камеру сгорания. В общем, ДМРВ важен и для достижения максимальной мощности мотора, и для более полного сгорания (экологичности), и для экономичной езды. Выход из строя этого датчика, как и большинства остальных, приводит к срабатыванию сигнализатора Check Engine.

Check Engine может загореться по любому поводу. Если нет бортового компьютера с функцией диагностики, придется ехать на СТО, где есть сканер

Однако далеко не всегда владелец связывает сработавший "чек" с ДМРВ — особенно если двигатель работает без особых перебоев, а динамические характеристики автомобиля ничуть не ухудшились. Поэтому важно не оставлять загоревшийся индикатор неисправности двигателя без внимания, а считать ошибки диагностическим компьютером.

ДМРВ или ДАД?

Датчик абсолютного давления (ДАД) совместно с датчиком температуры (ДТВ) также контролирует, какое количество воздуха поступает во впускной коллектор. На основании этих показаний контроллер формирует команду-импульс на форсунки. Важное отличие ДАД от ДМРВ — отсутствие воздуха в корпусе, поскольку этот датчик работает на основе измерения показаний разницы давлений на входе и давления в вакуумной камере. Конструктивной особенностью ДАД является высокочувствительная диафрагма, которая растягивается под воздействием давления во впускном коллекторе. Этот процесс влияет на сопротивление тензорезисторов, вследствие чего изменяется напряжение. 

Датчик абсолютного давления (на фото) и ДМРВ работают по разным принципам ​

ДАД намного дешевле датчика массового расхода воздуха, однако алгоритм его работы менее совершенен. Да и вообще далеко не все блоки управления могут корректно работать с ДАД. Более того, при переходе на датчик абсолютного давления мотор может реагировать на открытие дросселя с гораздо большей задержкой, чем с родным ДМРВ. И, конечно же, просто заменить ДМРВ на ДАД без серьезных доработок не получится в силу разности их конструкции и даже расположения.

Есть двигатели, где выбормежду ДАД и ДМРВ не стоит, потому что на моторе присутствуют оба эти датчика сразу!

Обычно мысли об установке ДАД вместо штатного датчика массового расхода воздуха появляются при отказе последнего, а также во время тюнинга мотора — особенно если происходит перевод атмосферника на турбонаддув. Однако некоторые владельцы сознательно отказываются от ДМРВ из-за его высокой стоимости и не самого большого ресурса. Ведь при неудачном стечении обстоятельств датчик может выйти из строя уже через 60-70 тысяч километров пробега, а к цифре 120-130 тысяч на одометре многих бюджетных автомобилей он практически гарантированно "умирает".

Но те, кто не заморачивается доработками двигателя, обычно ездят со штатным датчиком массового расхода воздуха, а не заменяют его связкой ДАД+ДТВ (датчик температуры воздуха). Тем более, что далеко не все блоки управления двигателем работают с датчиком абсолютного давления лучше, чем с родным ДМРВ. Какой из датчиков более совершенен по конструкции, однозначно ответить сложно – тем более, если речь идёт о попытке замены одного (и часто уже неисправного) расходомера другим. Ведь история знает множество примеров, когда счастливые владельцы наматывали по несколько сотен тысяч километров как на двигателе с родным расходомером, так и на моторе с датчиком абсолютного давления, особенно если последний штатно ставили на заводе.

Можно ли обойтись без него?

Отказ ДМРВ приводит к срабатыванию "чека", но двигатель при этом будет работать и дальше. Правда, в зависимости от новизны прошивки ЭБУ, "аварийная" программа, не увидев сигнала, может поднять обороты холостого хода примерно до 1 500 об/мин. На относительно новых версиях программного обеспечения неисправность датчика приводит лишь к повышению расхода топлива или падению динамики. В любом случае, ошибка датчика массового расхода воздуха является важной причиной для того, чтобы проверить его, хотя бы измерив напряжение.

При некорректной работе ДМРВ электроника может начать переобогащать рабочую смесь

Игнорировать неисправность не стоит, поскольку даже на относительно простых автомобилях (переднеприводная линейка Lada первых поколений) отказ ДМРВ грозит заметным перерасходом бензина либо ослаблением выходных характеристик мотора. Именно поэтому ответ на популярный вопрос «Можно ли вообще обойтись без ДМРВ, если он заложен в конструкцию машины?» однозначен и звучит так: нет, нельзя.

Как диагностировать неисправность?

Кроме косвенных признаков, о которых мы упоминали выше, существует вполне объективный параметр, указывающий на состояние датчика и его ресурс — это рабочее напряжение при включенном зажигании. Изучимего на примере «вазовского» датчика как одного из самых распространённых.

Схема подключения ДМРВ на двигателе ВАЗ

Подключив мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения и включив зажигание, можно снять показания по выходному напряжению ДМРВ. Для новой или "эталонной" детали он составляет 0,996 В. 

Такое напряжение указывает на то, что датчик работает как новыйОдин из вариантов измерения напряжения – прямо через разъем подключения датчика

Дальше параметры оцениваются так:

1,010-1,019 В — хорошее состояние, о замене пока не нужно думать
1,020-1,029 В – датчик работоспособен, это примерно половина остаточного ресурса
1,030-1,039 В — еще исправен, но ресурс подходит к концу
1,040-1,049 В – ДМРВ на грани выхода из строя, скоро потребует замены
1,050 В и выше — расходомер требует немедленной замены

При параметре 1,016 В (первое фото) датчик в хорошем состоянии, а вот 1,035 В – уже повод задуматься о покупке нового​

Такой параметр датчик выдает на грани исправности, но нужно точно убедиться в том, что данные соответствуют действительности, а не связаны с погрешностью мультиметра

Нужно учитывать, что многие тестеры завышают показания, поэтому существует риск «приговорить» вполне исправный датчик. К тому же его параметры во многом зависят от чистоты «масс» в цепи. 

Плохой обжим проводов или сгнившая «коса» могут повлиять на корректность работы как ДРМВ, так и ДАД, что особенно характерно для моторов старых автомобилей​

Лучше всего до покупки не самого дешевого датчика установить сначала заведомо исправный «бэушный», одолжив его для проверки на время у коллеги по работе, соседа по стоянке, знакомого по форуму с такой же машиной и т.д. Также стоит больше верить показаниям диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-2, чем дешевому мультиметру.

Промывать или нет?

Многие механики с многолетним стажем и рядовые владельцы автомобилей уверены в том, что «уставший» ДМРВ можно оживить элементарной промывкой – то есть вынуть его из корпуса и хорошенько «пролить» каким-нибудь «карбклинером» или спиртом примерно так же, как 20-30 лет назад это делали с жиклёрами карбюратора. В действительности же существуют специализированные составы для очистки датчиков, которые не имеют ничего общего с растворителями отложений, использующимися для промывки карбюраторов. Поэтому и цена у таких «узкозаточенных» очистителей ДМРВ совсем другая — и, как нетрудно предположить, более высокая. К тому же производители подобных жидкостей прямо указывают, что они не сделают чудес и не превратят "полудохлый" датчик в совершенно новый, а предназначены для профилактической промывки исправных ДМРВ — снять загрязнения, связанные с пылью и масляным туманом, попавшим во впускной тракт из системы вентиляции картера.

Обратите внимание: для промывки используется специализированный состав именно для чистки ДМРВ, а не универсальный очиститель карбюратора или топливной системы

Практический опыт применения подобных "чудо-средств" показывает, что они действительно могут немного снизить показания еще исправного датчика, а вот вышедшему за 1,05 В подобные манипуляции уже будут что мёртвому припарки...

Главное – не повредить снятый датчик, который боится даже пыли, не говоря уже о механическом воздействии​

Многие водители по неопытности сами губят ещё живые датчики при промывке. Чувствительные элементы нельзя трогать руками или протирать ветошью, да и сильный напор жидкости кроме вреда ничего не принесёт. Поэтому к чистке ДМРВ в гаражных условиях нужно относиться с большой осторожностью и помнить:если датчик уже «умер», то это неопасно иему уже не поможет, но, даже если он еще вполне исправен, эта процедура может и не принести заметного результата.

Опрос

Сталкивались ли вы с отказом ДРМВ?

Всего голосов:

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

Мир полон датчиков. В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех видах деятельности. Автоматизация включает в себя включение освещения и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку комнатной температуры, детекторы дыма и т. Д. Все это выполняется с помощью датчиков.В наши дни любой продукт на основе встроенных систем имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как мобильная камера видеонаблюдения, приложения для мониторинга погоды и прогнозирования и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении здравоохранения. Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физической величины, такие как давление, сила или электрическая величина, например, ток или любая другая форма энергии .После наблюдения изменений датчик отправляет обнаруженный вход в микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или любой формы сигнала, который соответствует изменению входного сигнала. В любой измерительной системе датчики играют главную роль. Фактически, датчики являются первым элементом в блок-схеме измерительной системы, которая вступает в прямой контакт с переменными для получения действительного результата. Теперь вы знаете, Какой датчик на самом деле означает ? дайте нам знать некоторые его типы и их применения следующим образом.

Классификация датчиков

  1. Активные и пассивные датчики
  2. Аналоговые и цифровые датчики
Активные датчики:

Активные датчики - это тип датчиков, которые выдают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика варьируются в зависимости от применяемого внешнего воздействия. Поэтому его также называют самогенерирующими датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики - это тип датчиков, которые выдают выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужно никакого дополнительного стимула или напряжения.

Пример: термопара, которая генерирует значение напряжения, соответствующее приложенному нагреву. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Ниже перечислены различные типы цифровых и аналоговых датчиков со своими приложениями.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемых для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, Скорость, Теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим в деталях с использованием и приложениями.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков
Аналоговые датчики

Датчик, который выдает непрерывный сигнал по времени с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входу, подаваемому в систему. Как правило, аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток выдается на выходе. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами для непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, датчики света, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближний инфракрасный, средний инфракрасный и дальний инфракрасный.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для излучения и обнаружения инфракрасного излучения. По этому принципу ИК-датчик можно использовать в качестве детектора препятствий. Существует два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует ИК-источник для обнаружения излучаемой энергии от препятствий, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры подпадают под пассивные датчики.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-датчик, он называется Активным датчиком. В качестве источника ИК-излучения выступают светодиод или лазерный диод. Фотодиод или фототранзистор действует как ИК-детектор.

Похожие сообщения: PIR - схема инфракрасного датчика движения, работа и применение

Датчики температуры и термопары

Как обсуждалось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые постоянно меняются во времени.Выходное значение от датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. В связи с этим для усиления необходимы схемы формирования сигнала. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры измеряет температуру и измеряет изменения температуры. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные температурные устройства (RTD) и ИС датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения - это тип бесконтактного датчика, используемого для обнаружения объектов. Он не имеет физического контакта с объектом. Объект, расстояние которого должно быть измерено, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов, измерение скорости, идентификация вращения, обнаружение материала, обратный датчик парковки, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор собирает сигнал. Время прохождения прошедшей волны и отраженной волны измеряется с помощью ультразвукового датчика. Оптические датчики используют два разных элемента для передатчика и приемника. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометр и датчик гироскопа

Акселерометр - это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем измерения движения. Это может быть аналоговый или цифровой тип. В аналоговом акселерометре, в зависимости от объема ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью гравитации Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа состоит в том, что гироскоп может определять вращение там, где акселерометр не может. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не зависит от ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает на приложении входного напряжения и значения давления.Выдает аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле - это вход, а электрический сигнал - это выход. Внешнее магнитное поле применяется для активации датчика эффекта Холла. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет зависеть от плотности потока.

Области применения: Одним из основных применений магнитных датчиков является автомобильная система для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушкой безопасности или определение скорости вращения колеса для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики Холла используются для определения положения GPS, определения скорости, для управления двигателем.

Тензодатчик

Тензодатчик используется для измерения веса.На вход подается сила или давление, а на выходе - значение электрического напряжения. Тензодатчик измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов тензодатчиков, а именно тензодатчик луча, одноточечный тензодатчик и тензодатчик сжатия.

Датчик нагрузки на пучок: Используется в промышленных применениях , например, машины, взвешивание в резервуарах, медицинское оборудование

Датчик нагрузки на одну точку: Они используются для измерений с низкой массой , например, для сбора отходов и оборудования

Датчик сжимающей нагрузки: Используется для измерений с большим весом , таких как Медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике и для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики - это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы будут непостоянными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Измеряемая величина будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в форме логики 1 или логики 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик света

Цифровой светодиодный или опто-детектор, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала.Диск прикреплен к вращающемуся валу. Вращающийся вал имеет прозрачные пазы по окружности. Когда вал вращается со скоростью, диск также вращается вместе с ним. Датчик проходит через каждый паз на валу, который генерирует выходной импульс в виде логической 1 или логической 0. Выход отображается на ЖК-дисплее после прохождения через счетчик / регистр.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы с переменной частотой. Метод получения прямоугольной волны - широтно-импульсная модуляция (ШИМ).Выходной сигнал ШИМ, ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: Цифровой датчик температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков
  1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
  2. Контроль давления в шинах
  3. Контроль воздушного потока
  4. Уровень измерения
  5. Ингаляторы (медицинское устройство)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчиков:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчиков.Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров

Устройства ИК-визуализации: ИК-датчики используются для изображения объектов. Они используются в термографических камерах, которые используются в качестве неинвазивной техники визуализации.

ИК-пульт дистанционного управления: В наши дни ИК-пульты дистанционного управления используются в домашних условиях и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. ТВ пульт состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической цепи, которая используется для определения или обнаружения нажатой кнопки.После нажатия кнопки сигнал передается в форме или азбуке Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиод. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещен на приемном конце телевизора. ИК-светодиод будет излучать ИК-свет, и датчик его воспринимает.

в салоне автомобиля - применение датчиков рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль для электронного командного управления и рулевого управления с электроусилителем.

Inside Smart Phone - Приложения датчиков: В современном мире у каждого человека есть смартфон. Мобильная технология построена с использованием датчиков и технологий автоматизации. Различные типы датчиков, такие как отпечатки пальцев, магнитометр, гироскоп, акселерометр, барометр, термометр, датчик приближения, датчик сердечного ритма, датчики света и многое другое.

Об авторе: Видя.M

- бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения, 2011 г. - магистр технологий (M.Tech) в области биомедицинской инженерии, 2014 г. - в настоящее время работает в должности доцента кафедры приборостроения и управления, Индия.

Вы также можете прочитать:

.
Что такое датчик времени полета и как работает датчик ToF?

Вы слышали о времени полета, также известном как ToF, которое используется в ваших телефонах, камерах и т. Д., Но не знаете, для чего они используются и как оно работает?

Из этого руководства вы узнаете все о датчиках и камерах ToF от

.
  • Что такое датчик времени полета?
  • Как работает датчик времени полета?
  • Преимущества использования датчика времени полета
  • Ограничения ToF
  • Датчики времени полета Пример

Что такое датчик времени полета (ToF)?

Итак, что же такое камера времени полета? Это камера, которая фиксирует полет самолета? Это как-то связано с самолетами или самолетами? Ну, это на самом деле довольно далеко!

ToF - это измерение времени, затраченного объектом, частицей или волной на прохождение расстояния.Знаете ли вы, что работает система гидролокатора летучей мыши? Система времени полета похожа на это!

Существуют различные типы датчиков времени полета, но в основном это камеры времени полета и лазерные сканеры, в которых используется технология под названием Lidar (обнаружение и определение расстояния) для измерения глубины различных точек изображения путем освещения инфракрасным светом. Небольшая информация о лидаре, если вы не знаете, - это метод дистанционного зондирования, который использует свет в форме импульсного лазера для измерения дальности.

Чтобы узнать больше о Lidar, вы можете обратиться к нашему руководству по Что такое датчик LiDAR? - Технология, использование, проекты , чтобы узнать больше.

Данные, сгенерированные и собранные с помощью датчиков ToF, очень полезны, поскольку они могут обеспечить обнаружение пешеходов, аутентификацию пользователей на основе особенностей лица, сопоставление среды с использованием алгоритмов SLAM (одновременная локализация и сопоставление) и многое другое.

Что такое SLAM? Чтобы узнать больше о SLAMTEC, вы можете ознакомиться с нашим руководством по SLAMTEC, RPLIDAR, Mapper и SLAMware , чтобы узнать больше.

Система фактически широко используется в роботах, транспортных средствах с автономным управлением и теперь даже в ваших мобильных устройствах. Чтобы привести несколько примеров, если вы используете Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, у вашего телефона есть камера ToF!


Как работает датчик времени полета?

Теперь, когда мы получили краткое представление о датчике времени полета, как он работает?

Датчики

ToF используют крошечный лазер для запуска инфракрасного света, при котором излучаемый свет отражается от любого объекта и возвращается к датчику.На основании разницы во времени между излучением света и его возвратом в датчик после отражения от объекта датчик может измерять расстояние между объектом и датчиком. Сегодня мы рассмотрим 2 способа, которыми ToF использует время в пути для определения расстояния и глубины:

  • Использование синхронизированных импульсов
  • Использование фазового сдвига амплитудно-модулированной волны

Использование синхронизированных импульсов

Например, он работает, сначала освещая цель лазерным светом и измеряя отраженный свет с помощью сканера, где расстояние до объекта определяется с использованием скорости света для точного расчета пройденного расстояния.Кроме того, различия во времени возврата и длине волны лазера затем используются для создания точных цифровых трехмерных представлений и характеристик поверхности цели и визуального отображения ее индивидуальных особенностей.

Как вы можете видеть выше, это процесс, когда лазерный свет сначала излучается и отражается от объекта обратно на датчик. Благодаря времени возврата лазера камеры ToF способны за короткое время измерить точное расстояние с учетом скорости, с которой распространяется свет.(ToF переводится в расстояние) Вот формула, которую аналитики используют для достижения точного расстояния до объекта:

(скорость света х время полета) / 2

Импульсы времени ToF

Как вы можете видеть, таймер запускается при выходе источника света, а когда приемник получает обратный свет, время возвращается таймером. Когда вычитаются два раза, получается «время полета» света, и скорость света постоянна, поэтому расстояние можно легко рассчитать, используя приведенную выше формулу.При этом все точки на поверхности объекта могут быть определены

Использование сдвига фаз амплитудно-модулированной волны

Затем ToF также может использовать непрерывные волны для обнаружения сдвига фазы отраженного света для определения глубины и расстояния.

Модулируя амплитуду, он создает источник света синусоидальной формы с известной частотой, который позволяет детектору определять фазовый сдвиг отраженного света и используя формулу:

, где c - скорость света (c = 3 × 10 8 м / с), λ - одна длина волны (λ = 15 м) и ƒ - частота, каждая точка на сцене может быть легко рассчитана с помощью Датчик, чтобы узнать глубину.

И все это происходит очень быстро, так как мы работаем со скоростью света. Можете ли вы представить, насколько точный и быстрый датчик способен измерять? Позвольте мне привести пример, когда свет проходит 300 000 км в секунду, если объект находится на расстоянии 5 метров от вас, разница во времени между светом, покидающим камеру, и возвращением составляет примерно 33 наносекунды, что составляет всего 0,000000033 секунды! Вот Это Да! Не говоря уже о том, что полученные данные будут относиться к каждому пикселю изображения, что дает вам точное трехмерное цифровое представление.

Независимо от того, какой принцип вы используете, предоставление источника света, способного освещать всю сцену, позволяет датчику определять глубину всех точек. Результаты этого дают вам карту диапазона, где каждый пиксель кодирует расстояние до соответствующей точки на сцене. Вот пример того, как выглядит карта диапазона ToF:

Ссылка: Allaboutcircuits
Неправильное цветное 3D изображение руки, полученное с pmdtec.com 29 апреля 2019 года. Цвета сопоставляются с отдельными пикселями на основе расстояния от датчика до руки (красный - близко, синий - далеко)

Теперь мы знаем, что ToF работает, почему это хорошо? Почему вы должны использовать это? Какие преимущества они имеют? Не беспокойтесь, вот некоторые преимущества использования датчика ToF:


Преимущества использования датчика времени полета

Точные и быстрые измерения

По сравнению с другими датчиками расстояния, такими как ультразвуковой или лазерный, датчики времени полета способны очень быстро составлять трехмерное изображение сцены.Например, камеры ToF способны сделать это всего за один снимок. Мало того, что датчики ToF способны точно обнаруживать объекты в короткие сроки и не подвержены влиянию влажности, давления воздуха и температуры, что делает его пригодным для наружного и внутреннего использования.

Long Range

Поскольку датчики ToF используют лазеры, они также могут измерять большие расстояния и дальности с большой точностью. Например, наш портативный лазерный сканер RPLiDAR S1 имеет дальность 40м! Благодаря этому датчики ToF являются гибкими, поскольку они могут обнаруживать ближние и дальние объекты различных форм и размеров.

Он также является гибким в том смысле, что вы можете настроить оптику вашей системы для оптимальной производительности, где вы можете выбрать типы излучателей и приемников и линзу для получения желаемого поля зрения.

Сейф

Обеспокоены, что лазеры, выходящие из вашего датчика ToF, могут повредить ваши глаза? Не беспокойся! В настоящее время многие датчики ToF используют инфракрасный лазерный свет малой мощности в качестве источника света и управляют им с помощью модулированного импульса. Датчики соответствуют стандарту лазерной безопасности класса 1, который обеспечивает их безопасность для глаз человека.

экономически эффективным

По сравнению с другими технологиями 3D-сканирования глубинного диапазона, такими как камеры со структурированным освещением или лазерные дальномеры, датчики ToF относительно дешевле по сравнению с ними.

Несмотря на все эти ограничения, ToF остается довольно надежным и очень быстрым способом сбора 3D-информации.


Ограничения ToF

Хотя у ToF есть много преимуществ, у него тоже есть свои ограничения. Некоторые ограничения ToF включают в себя:

Рассеянный Свет

В случае, когда очень яркие поверхности расположены очень близко к датчику ToF, они могут рассеивать слишком много света в вашем приемнике и создавать артефакты и нежелательные отражения, поскольку вашему датчику ToF требуется только свет, который был отражен только один раз для измерения.

Несколько отражений

При использовании датчика ToF на углах и вогнутых формах они могут вызывать нежелательные отражения, поскольку свет может отражаться многократно, что искажает измерение.

Окружающий свет

При использовании камеры ToF на свежем воздухе при ярком солнечном свете может затруднить использование вне помещения. Это связано с тем, что высокая интенсивность солнечного света может вызвать быстрое насыщение пикселей датчика, когда фактический свет, отраженный от объекта, не может быть обнаружен.


Примеры датчиков времени полета

Теперь вы знаете, что такое датчики времени полета, для чего они используются, как они работают, каковы их преимущества и ограничения, теперь вы достаточно хорошо разбираетесь в датчиках ToF!

Заинтересованы в использовании датчиков ToF в своих проектах? Вот некоторые из моих личных фаворитов, которые, я думаю, идеально подойдут для ваших проектов! Вы можете использовать их для различных применений, таких как автоматизация производства, автоматизация зданий, бытовая техника и т. Д.

Давайте посмотрим на первый датчик ToF:

Комплект лазерного сканера Slamtec Mapper M1M1 ToF - диапазон 20 м,

Ищете лазерный сканер ToF? Проверьте этот датчик!

  • Slamtec Mapper имеет две модели с дальностью обнаружения 20 м и 40 м. Это может легко нанести на карту для домашних сцен или коммерческих, легких промышленных сцен. На следующем рисунке показана функция карты M1M1 с подземной парковкой 134 м * 111 м. В портативном режиме встроенная 9-градусная инерциальная навигационная система M1M1 может устранить неровности и сотрясения, вызванные ходьбой, и обеспечить сверхвысокую производительность при построении карты.
  • Это больше, чем лазерный сканер, M1M1 имеет высококачественное отображение и локализацию в реальном времени или функцию навигации. Это означает, что он может легко составить карту для вашего дома или офиса. На самом деле, он поддерживает картографирование как внутри, так и снаружи, поддерживает большие рабочие сценарии более 100 000 м². Это идеальный лазерный сканер для локализации и навигации роботов, съемки и картографирования окружающей среды и т. Д.
  • M1M1 может обнаруживать до 20 метров с разрешением 5 см, а точность повторной локализации составляет менее 0.02М. Такая высокая производительность благодаря двигателю SLAM третьего поколения SLAMTEC. Кроме того, SLAMTEC M1M1 довольно прост в использовании, нет необходимости в каких-либо внешних зависимостях, просто подключите его к компьютеру через USB-кабель, тогда он будет работать. Более того, M1M1 поставляется с полным кроссплатформенным SDK SLAMTEC и инструментами для мобильных телефонов и ПК. Получите один сейчас и создайте свою собственную карту!
  • Вот видео этого в действии:

Opene8008B - Оценочный комплект датчика времени полета QVGA

Ищете камеру ToF? Это будет идеально для вас!

  • Opene8008B - Оценочный комплект датчика времени пролета QVGA представляет собой ToF-камеру высокого разрешения для получения глубинного изображения.
  • Он собран с чипом Opene8008B - QVGA ToF, который может достигать разрешения 320 × 240, и всем необходимым оборудованием для работы Opene8008B, включая как объектив камеры, так и освещение. Он может быть подключен к ПК для визуализации в реальном времени и записи данных карты глубины.
  • Эта камера ToF с гордостью представляет свои собственные параметры. Для большинства камер ToF их максимальная дальность действия составляет около 5 ~ 7 м, но эта камера ToF может достигать до 10 м. Кроме того, производительность FPS камеры составляет максимум 120, поэтому изображения будут очень согласованными при использовании датчика ToF.
  • Кроме того, вы можете выбрать другой ИК-фильтр 850 нм и 940 нм. Вы получите лучшее представление об изображении с помощью фильтра 850 нм, поскольку он более чувствителен к камере. И вы можете уменьшить помехи от свечения, когда вы используете фильтр 940 нм. Такой выбираемый фильтр улучшит качество изображения.
  • Камера ToF совместима с интуитивно понятным графическим интерфейсом и может управляться многими системами, такими как Windows и Linux SDK, что позволяет вам легко управлять ею.

TFmini Plus - ToF LIDAR Range Finder

Хотите провести одноточечные измерения на близком расстоянии с ToF? Почему бы не рассмотреть этот экономичный датчик ToF!

  • TFmini Plus - это датчик расстояния LIDAR, который может излучать ближний инфракрасный луч и измерять разность фаз между излучающим и отраженным лучами для расчета расстояния через ToF.
  • Из-за принципа LIDAR трудно дать точное расстояние между прозрачными объектами, такими как вода или стекло.Тем не менее, он все еще является чувствительным датчиком расстояния при измерении движущегося объекта и вычислении расстояния между объектом и TFmini в режиме реального времени.
  • Этот датчик расстояния оставляет интерфейс I2C и UART для разработчиков, и вы можете просто подключить TFmini через преобразователь TTL в USB к ПК и получить данные о расстоянии на своем компьютере.
  • Что касается программного обеспечения, существует программное обеспечение верхнего уровня TFmini, которое вы можете загрузить для наблюдения за изменением расстояния при движении объекта в режиме реального времени.
  • Хотите узнать больше об этом датчике ToF? Проверьте его данные!

Модуль TFmini S LiDAR - ближний дальномер ToF LIDAR

  • TFmini S LiDAR модуль - ближний ToF LIDAR Range Finder - это датчик расстояния LIDAR, который может излучать ближний инфракрасный луч и измерять разность фаз между излучающим и отраженным лучами для расчета расстояния через ToF.
  • Из-за принципа LIDAR трудно дать точное расстояние между прозрачными объектами, такими как вода или стекло.Тем не менее, он все еще является чувствительным датчиком расстояния при измерении движущегося объекта и вычислении расстояния между объектом и TFmini в режиме реального времени.
  • Этот датчик расстояния оставляет интерфейс I2C и UART для разработчиков, и вы можете просто подключить TFmini через преобразователь TTL в USB к ПК и получить данные о расстоянии на своем компьютере.
  • Что касается программного обеспечения, существует программное обеспечение верхнего уровня TFmini, которое вы можете загрузить для наблюдения за изменением расстояния при движении объекта в режиме реального времени.
  • Заинтересованы? Вы можете проверить его таблицу для получения дополнительной информации.

Grove - Датчик времени полета (VL53L0X)

Ищете маленький экономичный датчик ToF? Представляем
VL53L0X.

  • Grove - датчик времени прохождения расстояния-VL53L0X - это высокоскоростной, высокоточный и дальний датчик расстояния ToF, основанный на VL53L0X.
  • VL53L0X - это лазерный дальномер нового поколения Time-of-Flight (ToF), размещенный в самой маленькой на сегодняшний день упаковке, обеспечивающий точное измерение расстояния независимо от отражательной способности цели, в отличие от традиционных технологий.
  • Он может измерять абсолютные расстояния до 2 м, устанавливая новый эталон уровней производительности, открывая двери для различных новых применений.
  • VL53L0X включает в себя передовую матрицу SPAD (однофотонные лавинные диоды) и включает в себя запатентованную технологию ST второго поколения Flight SenseTM.
  • Излучатель VCSEL VLEL (940 нм) VL53L0X (лазер с вертикальной полостью) полностью невидим для человеческого глаза, в сочетании с внутренними физическими инфракрасными фильтрами, он обеспечивает более длинные дистанции, повышенную устойчивость к окружающему свету и лучшую устойчивость для покрытия стеклянные оптические перекрестные помехи.
  • VL53L0X широко применяется для удовлетворения всех ваших потенциальных потребностей! Применяются следующие приложения:
    • Обнаружение пользователей для персональных компьютеров / ноутбуков / планшетов и IoT (энергосбережение)
    • Обнаружение препятствий с помощью роботов (Robotics)
    • Бытовая техника (обнаружение рук в автоматических смесителях, дозаторах мыла и т. Д.)
    • 1D распознавание жестов
    • Лазерная автофокусировка. Повышает и ускоряет работу системы автофокусировки камеры, особенно в сложных условиях (низкий уровень освещенности, низкий контраст) или в быстродвижущемся режиме видео

Хотите узнать больше о VL53L0X и о том, как начать работу с ним с Arduino ? Проверьте наш гид!


Резюме

Датчики времени полета могут использоваться в различных областях применения.От трехмерного картирования, промышленной автоматизации, обнаружения препятствий, автономных транспортных средств, сельского хозяйства, робототехники, навигации внутри помещений, распознавания жестов, сканирования объектов, измерения объемов, наблюдения до даже дополненной реальности! Применение технологии ToF бесконечно.

Что вы думаете о датчиках ToF? Для чего вы будете его использовать? Дайте нам знать в комментариях внизу!

Пожалуйста, следуйте и нам нравится:

Продолжить чтение

,

Размеры сенсора объяснили: что нужно знать

Раньше было так, что если вы купили компактную камеру, у вас был маленький датчик, а если вы выбрали камеру со сменным объективом, например, зеркальную, вы получили гораздо большую. Это также обычно отражается на качестве изображений с этих камер, поскольку более крупные датчики обычно дают результаты более высокого качества, чем меньшие.

В некоторой степени это все еще так. Датчики, как правило, являются самой дорогой частью камеры для производства, и чем больше вы идете, тем дороже камера.По этой причине вы не найдете дорогих моделей с сенсорами 1 / 2,3 дюйма, так же, как вы не найдете дешевых базовых компактных камер с полнокадровыми.

Подробнее: Canon EF 70-200 мм f / 4L IS II USM

Датчики, как правило, являются самой дорогой частью камеры для производства, и чем больше вы идете, тем дороже камера.

Однако, поскольку производители начали предлагать компактные камеры с относительно большими датчиками и камеры со сменными объективами с меньшими, ситуация стала более сложной.Сегодня мы находим, что некоторые маленькие датчики работают очень хорошо в различных условиях, в то время как некоторые большие датчики могут иметь несколько преимуществ по сравнению с более мелкими в одном, но падают в другом.

Сенсорная технология быстро развивалась в течение последних нескольких лет, и широта вариантов для всех типов камер может запутать многих пользователей, особенно начинающих покупателей, которые могут не знать, чего ожидать от различных типов датчиков. Кроме того, поскольку размер сенсора влияет на эффективное фокусное расстояние объектива, это становится еще одной вещью, которую следует учитывать при выборе новой камеры.

Здесь мы перечисляем различные типы размеров датчиков, используемых в камерах сегодня, в порядке возрастания размеров и как каждый из них влияет на качество изображения. Но прежде чем сделать это, нам нужно кратко поговорить о связи между размером сенсора и фокусным расстоянием.

Размер сенсора и фокусное расстояние

Размер сенсора внутри камеры напрямую влияет на то, какие объективы можно использовать с этой камерой.

Если вы покупаете компактную камеру, объектив встроен в корпус, так что с точки зрения покупки здесь меньше думать.Но с камерами со сменными объективами, такими как зеркальные и беззеркальные, любой используемый объектив должен иметь круг изображения - диаметр света, выходящего из объектива, - который может в достаточной степени покрывать размеры датчика.

Независимо от того, встроены они в корпус камеры или поставляются отдельно, объективы помечаются с их фактическим фокусным расстоянием, а не с эффективным фокусным расстоянием при использовании на конкретной камере. Проблема здесь заключается в том, что разные объективы, отмеченные двумя совершенно разными фокусными расстояниями, могут обеспечивать одинаковый эффективный фокусный диапазон для работы при использовании на корпусах, для которых они предназначены.Чтобы было проще понять, производители часто предоставляют «эквивалентное» фокусное расстояние, которое использует полнокадровый датчик в качестве своей контрольной точки.

Объектив 18-55 мм, используемый на камере с датчиком APS-C, имеет эффективный фокусный диапазон 27-82 мм, хотя точная длина зависит от используемой камеры. Изображение предоставлено: Nikon / TechRadar.

Вот пример. Камера с сенсором, меньшим, чем у полнокадрового фотоаппарата, может использоваться с объективом с фокусным расстоянием 18-55 мм, но на самом деле эффективный фокусный диапазон , который вы в итоге получите, ближе к 27-82 мм.Это связано с тем, что датчик недостаточно велик, чтобы использовать преимущества объектива в той же степени, что и у полнокадрового датчика. Отбрасывая некоторые периферийные области объектива, он в конечном итоге выглядит так, как будто вы используете более длинное фокусное расстояние.

Аналогично, в компактную камеру может быть встроен объектив 19 мм, но если размер датчика меньше, чем у полнокадрового, она сможет предложить более эффективное фокусное расстояние только на этом теле, например, 28 мм или около того. , Эта цифра определяется «фактором обрезки», то есть числом, на которое вам нужно умножить фокусное расстояние, чтобы определить эффективное фокусное расстояние комбинации.Это будет рассмотрено более подробно для некоторых размеров датчиков ниже.

Размеры датчиков

Здесь мы подробнее рассмотрим основные размеры датчиков, используемых в современных камерах.

Примечание: Не все датчики в одной и той же категории имеют одинаковые размеры. Представленные измерения являются примером одного такого датчика в этом формате.

1 / 2,3-дюймовый

Canon PowerShot SX70 HS. Изображение предоставлено: Canon / TechRadar.

Размеры: прибл.6,3 x 4,7 мм

Это самый маленький датчик, который обычно используется в камерах сегодня и обычно встречается в бюджетных компактах. Они обычно предлагают между 16-24MP.

Раньше они были общими для этих типов камер, но постепенный сдвиг в фокусе производителей в сторону камер для энтузиастов с большими датчиками означает, что они не так распространены в новых камерах.

Благодаря их размерам производители могут изготавливать очень компактные камеры с длинными объективами, такие как компактные камеры с суперзумом, такие как Panasonic ZS70 / TZ90 и Canon PowerShot SX730 HS . Их также можно найти в компактных зеркальных камерах, таких как Canon PowerShot SX70 HS. Использование большего датчика в таких камерах потребовало бы большего, более тяжелого и более дорогого объектива.

Для обычных снимков, сделанных в хороших условиях освещения, камеры, использующие эти датчики, могут давать совершенно приемлемые результаты, но в противном случае они могут изо всех сил удержаться, чтобы выделить детали и могут создавать изображения с зернистой, шумной текстурой.

1 / 1,7-дюймовый

Pentax QS1.Изображение предоставлено: Ricoh / TechRadar.

Размеры: прибл. 7,6 x 5,7 мм

Эти сенсоры, немного больше, чем у типов с размерами 1/2 дюйма, указанные выше, немного облегчают отделение объекта от фона, и, как правило, обеспечивают более высокую производительность в отношении удержания деталей в тени и на светлых участках. Поскольку они могут захватывать больше света, чем сенсор меньшего размера, они также могут работать лучше при слабом освещении.

Когда-то они были выбором по умолчанию для компактных камер для энтузиастов, но их популярность пошла на убыль перед лицом более крупных и продвинутых 1-дюймовых сенсоров (см. Ниже).Некоторые из последних камер, которые используют их, включают Pentax QS1, который был анонсирован пять лет назад.

1-дюймовый

Sony RX100. Изображение предоставлено: Sony / TechRadar.

Размеры: прибл. 13,2 мм x 8,8 мм

Этот тип датчиков в настоящее время является популярным выбором для ряда компактных камер, благодаря своим размерам, что делает его универсальным, но высокопроизводительным вариантом.

Наиболее часто используется в компактных камерах для энтузиастов. Объективы на этих камерах обычно ограничены 24-70 мм или 24-100 мм (в эквиваленте 35 мм), например, на Panasonic LX15, Canon PowerShot G9 X Mark II и Sony RX100 VI.Тем не менее, теперь он также был представлен в нескольких суперзум-камерах обеих компаний, таких как Panasonic FZ1000 II и TZ200, а также Sony RX10 IV.

Камеры, в которых используются эти датчики, обычно обеспечивают изображения очень хорошего качества, особенно потому, что многие компактные камеры, в которых они используются, имеют широкие максимальные апертуры, которые пропускают много света. Это улучшенное качество изображения частично является результатом их размера, а также благодаря технологии, на которой они основаны. Например, последние версии могут иметь нестандартную конструкцию, которая позволяет им захватывать свет более эффективно, чем стандартные датчики.


Смотрите также

Автопрофи, г. Екатеринбург, ул. Таватуйская, 20.