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高性能超音波距離計LV-MaxSonar-EZ1データシート(非公式和訳)

原典:不明

LV-MaxSonar®-EZ1™は、電源電圧2.5~5.5 Vで作動する超小型の超音波センサーです。検出範囲、測距範囲は、ごく短距離から長距離にまで及びます。検出範囲は0~254インチ(6.45メートル)、測距範囲は6~254インチ(1インチ刻み)です。0~6インチの範囲にある物体までの距離は6インチとして出力されます。出力信号には、パルス幅出力、アナログ電圧出力、シリアル・ディジタル出力の3つがあります。

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特徴

· 連続可変利得によりビーム・コントロールとサイド・ローブ・サプレッションとを実現

· 距離ゼロにある物体も検出可能

· 電源電圧は2.5~5.5 V、消費電流は2 mA(代表値)

· 最長50ミリ秒ごとに(1秒間に20回)計測可能

· フリー・ラン動作時は、計測と測距情報の出力とを連続して行うことが可能

· トリガー動作時は測距データが随時取り出せる

· 入出力端子はすべて同時に使用可能

· シリアル・データ出力:0~Vcc、9600ボー、81N

· アナログ電圧出力:(Vcc/512)/ インチ

· パルス幅出力:147マイクロ秒 / インチ

· 測距命令を出したときにリングダウン・パターンが取得される

· 保護された屋内環境用

· センサーの動作周波数は42 kHz

· 大出力(Vccの2倍)の方形波でセンサーを駆動

メリット

· 非常に安価

· 確実で安定した測距データ

· センサーの死角は事実上なし

· 消費電力が極端に少ない

· ビーム特性の品質が高い

· 基板に取り付け穴が開いている

· 消費電力が非常に少ないため、センサーを複数設置する場合や電池駆動のシステムに好適

· 外部、内部のどちらからでもトリガーが掛けられる

· センサーから計測値が直接出力されるので、外部プロセッサーは不要

· 高速の測定サイクル

· 3つあるセンサー出力のどれでも選べる

ビームの特性

人体検出には高い感度が必要ですが、ビーム角を狭めるためには感度を下げる必要があります。LV-MaxSonar-EZ1は、人体検出機能と狭いビーム角とを両立しています。

実測したビーム・パターンを下図に示します。1マスが12インチ(約30.5 cm)幅です。対象物の大きさごとに下の4つのビーム・パターンを取得しました。

(A)直径0.25インチ(約6.4 mm)の丸棒(dowel)(注:至近距離の小さな物体用の狭角ビーム)

(B)直径1インチ(25.4 mm)丸棒(dowel)(注:長距離狭角検出パターン)

(C)直径3.25インチ(約82.6 mm)のロッド(長距離コントロール検出パターン(the long controlled detection pattern)

(D)センサーは固定した状態で、幅11インチ(約279 mm)の板をセンサーの正面と並行に左から右へ動かした場合。これを見ると、センサーの射程がわかります。

注:(D)に示したビーム幅は、超音波の反射特性と板の形状(平面鏡のような形状)とによって変化しますので、センサーの実際のビーム幅と混同しないでください。

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LV-MaxSonar®-EZ1端子配列

GND:直流電源のリターン。最高の性能を引き出すためには、GND(およびVcc)にリプルおよびノイズの乗っていないことが必要です。

+5V電源電圧(Vcc)。2.5~5.5 V。推奨される電流容量は、5 Vの場合は3 mA、3 Vの場合は2 mAです。

TX:*BW端子がオープンかLowかいずれかのときは、TX端子からはRS232フォーマットの非同期シリアル・データが出力されます。ただし電圧レベルは0~Vccです。出力データの並びは、「ASCII文字の“R”」「インチ単位の距離を示す3桁のASCII数字(最大255)」「キャリッジ・リターン(ASCII 13)」の順です。ボー・レートは9600、8ビット、パリティーなし、ストップ・ビットは1です。電圧レベルは0~Vccであり、これはRS232の規格外ですが、ほとんどのRS232デバイスは0~Vccのシリアル・データが読めます。RS232の規格に準拠した電圧レベルが必要な場合は、レベルを反転してからMAX232などのRS232コンバーターを接続してください。

*茶色ドット付きの部品BW端子をHiレベルにしておくと、TX端子からはシリアル・データが出力されずに単発パルスが出力されますので、雑音連鎖を下げる(low noise chaining)????のには最適です。

RX:この端子は、内部でHiにプルアップしてあります。RX端子を未接続のままかHiのままかいずれかにしておくと、測距と出力とが連続して実行されます。RX端子がLoレベルのままだと測距が行われません。データを読み取るためには、20マイクロ秒以上はHiレベルにしてください。

AN:((Vcc/512)×インチ数)のアナログ電圧が出力されます。電源電圧が5 Vの場合は(測定インチ数 = 出力電圧 ÷ 9.8 mV)、電源電圧が3.3 Vの場合は(測定インチ数 = 出力電圧 ÷ 6.4 mV)という計算式で距離が求まります。

測定データはバッファーに入れられ、直近の測距データが出力されます。

PW:距離に応じたパルス幅が出力されます。測定インチ数は、(パルス幅 ÷ 147マイクロ秒)という計算式で求まります。

BW:*オープンかLoレベルかいずれかにしておくと、TX端子からシリアル・データが出力されます。

*茶色ドット付きの部品BW端子をHiレベルにしておくと、TX端子からはシリアル・データが出力されずに単発パルスが出力されますので、雑音連鎖を下げる(low noise chaining)????のには最適です。

LV-MaxSonar®-EZ1™の回路

LM324、ダイオード・アレイ、PIC16F676などの能動部品、その他さまざまな受動部品を組み合わせてセンサーを作動させています。

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LV-MaxSonar®-EZ1の動作タイミングについて

LV-MaxSonar®-EZ1™は、電源投入後250ミリ秒が経過するとRX端子のレベルが読み取れる状態になります。RX端子がオープンのままかHIのままかいずれかの場合は、最初に49ミリ秒間のキャリブレーション・サイクルが実行され、そのあとの49ミリ秒間で測距が行われます。したがって電源投入後の遅延時間(250ミリ秒)のあと、最初の読み取りが済むまで約100ミリ秒間かかります。そのあとの読み取りは49ミリ秒ごとに行われます。測距が1回済むごとにRX端子のレベルが確認されます。距離データは49ミリ秒ごとに1回取得できます。

RX端子がHiかオープンかいずれかのままだと49ミリ秒間の測距サイクルが繰り返されます。測距サイクルが開始されたあとは、42 kHzの超音波が13回発射され、そのあと、PW端子がHiにセットされます。測定対象物が検出されたときには、PW端子はLoになります。測定対象物が検出されない場合、PW端子は最長で37.5ミリ秒間Hiになります。49ミリ秒の残り時間のうち最後の4.7ミリ秒に達するまでの時間は、アナログ電圧を適正レベルに調節するのに費やされます。短距離を測定した直後に長距離を測定した場合、1回測定のサイクルではアナログ電圧が正確なレベルにならないことがあります。最後の4.7ミリ秒でシリアル・データが出力されます。LVMaxSonar ®-EZ1™の動作タイミングは、電源電圧5 Vのときに1パーセントに工場で較正してあり、実使用時の誤差は2パーセント以内です。ただし電源電圧が3.3 Vの時は、実際の距離よりも1~2パーセント長いデータが出力されます。

LV-MaxSonar®-EZ1の電源投入時の注意

LV-MaxSonar®-EZ1™は、電源が投入されるたびに毎回、最初の測距サイクル時に較正されます。このときに保存されたデータが、近距離の測定に使われます。較正サイクルのときに測定対象物をセンサーの近くに置かないことが重要です。最高の感度が得られるのは、14インチまでの距離に障害物がのないときですが、7インチも空けておけばよいでしょう。較正サイクルのときに測定対象物があまり近くに置かれていると、その距離にある対象物が見えなくなることがあります。

較正データは、距離の温度補正には使われませんが、センサーのリングダウン・パターンの補正には使われます。センサーの動作中に温度、湿度、印加電圧のいずれかが変化した場合は、リングダウン・パターンを取得し直す手段として較正し直さなければならないことがあります。較正し直さないと、温度が高くなればなるほど、実際の距離よりも読み取り値が短くなり、温度が下がれば下がるほど、至近距離の感度が下がります。較正し直すときは、電源を入れ直して測距サイクルを最初から始めてください。

Product / specifications subject to change without notice. For more info visit www.maxbotix.com

 

実装例:

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