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Measuring distances using an optical distance sensor

 Introducción 


 El Sharp GP2Y0A02YK0F es un sensor de distancia óptica. Consiste en un LED infrarrojo junto con un dispositivo detector de posición (PSD) y un procesador integrado responsable de calcular la distancia.

El sensor escanea continuamente los objetos situados delante de él y proporciona la salida a través de una referencia de voltaje analógica, para que podamos utilizar las entradas analógicas Arduino para leer el valor de la distancia. 

El rango de medición es de 20 a 150 cm, manteniendo un alto grado de precisión durante todo el intervalo. La tensión de alimentación es de 4.5 a 5.5V y el consumo de corriente es de 33mA. El intervalo de actualización entre las mediciones es de unos 80 ms. 

El GP2Y0A02YK0F es un dispositivo sencillo de conectar y usar.  Sin embargo, debe tenerse en cuenta que incorpora un JST (Terminal Sin Soldadura Japonesa)  conector para su conexión, por lo que tendremos que utilizar un conector de este tipo o soldar directamente los terminales de la placa.


Requisitos 


Ethernet PLC or 20 I/Os PLC:    Ethernet PLC       20 I/Os PLC

GP2Y0A02YK0F optical distance sensor:   GP2Y0A02YK0F Datasheet 

Industrial Shields boards:  Cómo utilizar los pines de mapeo de las placas de Industrial Shields 


Descripción

GP2Y0A02YK0F sensor de distancia óptica:  

- Dimensiones del contorno: (unidad de medida: mm) 










Características









Tensión de alimentación (Vcc)(-0.3 to 7) V 








Tensión del terminal de salida (Vo)(-0.3 to Vcc+ 0.3) V









Temperatura de funcionamiento (Topr)(-10 to +60) ºC










Temperatura de almacenamiento  (Tstg)(-40 to +70) ºC









Corriente media de suministro (Icc)typ. 30mA, max. 50mA









Rango de distancia de medición  (ΔL)(20 to150) cm









Voltaje de salida (V0)(mín. 0.25 ; typ. 0,4 ; max. 0,55) V




Cómo funciona

El emisor LED infrarrojo emite un haz de luz pulsada infrarroja con una longitud de onda de 850nm +/- 70nm. Se envía una luz pulsada para minimizar la influencia de la luz ambiental y el color del objeto en la medición.

Detector de posición PSD (detección sensible a la posición)  es en realidad un pequeño sensor CCD lineal que recibe luz reflejada en cualquier objeto en la trayectoria del haz. El sensor utiliza triangulación para determinar la distancia del sensor a los objetos situados delante del haz. 

arduino-sharp-GP2Y0A02YK0F1-funcionamiento

La salida analógica tiene un valor de 0,25V a 20 cm, y 0.4V a 150cm. Sin embargo, como hemos mencionado, la respuesta no es lineal, por lo que es necesario interpolar el valor para obtener un nivel adecuado de precisión. 

El sensor Sharp es más preciso que los sensores de ultrasonido como el HC-SR04, especialmente en distancias medias y largas,
donde los sensores de ultrasonido se ven afectados por los rebotes y ecos producidos por las geometrías del entorno. 


Conexiones

 

GP2Y0A02YK - Conexiones de cableado PLC basadas en Arduino:
Pin 1 (Data)    -->  I0_12

Pin2 (Gnd) --> Gnd

Pin3 (5V) --> 5V
 


Conexión final:



Software


Este sencillo código  nos permite realizar lecturas analógicas del GP2Y0A02YK cada segundo. Para ello hemos utilizado la entrada I0.12 de nuestro M-Duino. Puede utilizar cualquiera de las entradas analógicas disponibles en su PLC basado en Arduino.

 Como prueba comprobaremos el resultado monitoreado por el  serial port comprobando el valor analógico leído, la tensión recibida y finalmente la distancia entre el sensor y el objeto.

 

const long referenceMv = 5000;

 

void setup() {

   Serial.begin(9600);

}

 

void loop() {

   //lectura de la tensión

   int val = analogRead(I0_12);

   int mV = (val * referenceMv) / 1023;

   int cm = getDistance(mV);

 

   

   //mostrar valores por pantalla

   Serial.print(mV);

   Serial.print(",");

   Serial.println(cm);

 

   delay(1000);

}

 

//interpolación de la distancia a intervalos de 250mV

const int TABLE_ENTRIES = 12;

const int INTERVAL  = 250;

static int distance[TABLE_ENTRIES] = {150,140,130,100,60,50,40,35,30,25,20,15};

 

int getDistance(int mV) {

   if (mV > INTERVAL * TABLE_ENTRIES - 1)      return distance[TABLE_ENTRIES - 1];

   else {

      int index = mV / INTERVAL;

      float frac = (mV % 250) / (float)INTERVAL;

      return distance[index] - ((distance[index] - distance[index + 1]) * frac);

   }

}


 Sensor de distancia óptica mediante un PLC basado en Arduino  

 
 

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