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Il principio di funzionamento del trasduttore ultrasonico del tempo di volo 1D e la sua applicazione negli elettrodomestici intelligenti（1）

Visualizzazioni: 4 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 21/05/2020 Origine: Sito

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Gli elettrodomestici intelligenti sono prodotti elettrodomestici formati introducendo microprocessori, tecnologie di sensori a ultrasuoni e tecnologie di comunicazione di rete negli elettrodomestici. L'intelligentizzazione degli elettrodomestici dovrebbe rispondere automaticamente in base all'ambiente circostante senza intervento umano. Ciò comporta inevitabilmente la partecipazione di sensori. Questo articolo mette a confronto diverse misurazioni della distanza del trasduttore di distanza a ultrasuoni.
come il tubo a infrarossi, il sensore di prossimità, il sensore del tempo di volo 1D e il sensore di distanza triangolare, e introduce specificamente il principio del sensore del tempo di volo diretto 1D e l'applicazione della smart TV come esempio.

Lo sviluppo delle case intelligenti è già inarrestabile e gli elettrodomestici intelligenti rappresentano la percentuale più alta nelle case intelligenti. Gli elettrodomestici intelligenti sono prodotti di elettrodomestici formati introducendo microprocessori, tecnologie di sensori e tecnologie di comunicazione di rete negli elettrodomestici. Hanno la capacità di dare un senso automaticamente allo stato degli elettrodomestici e allo stato di servizio degli elettrodomestici. Ad esempio, possiamo dirigere il lavoro degli elettrodomestici come i robot spazzatori e i televisori attraverso smartphone e altoparlanti intelligenti.

L'intelligentizzazione degli elettrodomestici deve rispondere automaticamente in base all'ambiente circostante senza l'intervento umano. Tale percezione automatica dell'ambiente circostante comporterà inevitabilmente la partecipazione di sensori a ultrasuoni. I sensori a ultrasuoni del tempo di volo 1D introdotti negli ultimi due anni sono stati lentamente riconosciuti e applicati dai principali produttori di case intelligenti.

Confronto e applicazione di diversi schemi di misurazione
Le soluzioni di misurazione comunemente utilizzate sul mercato includono principalmente tubo a infrarossi, sensore di prossimità, sensore del tempo di volo 1D e sensore di distanza triangolare. I principi, i vantaggi e gli svantaggi sono i seguenti:

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Tabella 1: Confronto tra soluzioni di misurazione a infrarossi
Il tubo a infrarossi e i sensori di prossimità a infrarossi sono più adatti per soluzioni di misurazione della distanza nelle case intelligenti, come conchiglie automatiche e sedili WC automatici, rubinetti automatici e altri scenari applicativi, perché questa scena non richiede alta precisione, ma anche i rubinetti sanitari e automatici di alta qualità stanno passando alla soluzione di sensori a ultrasuoni del tempo di volo 1D.

I trasduttori ultrasonici 1D del tempo di volo da 200 KHz sono più utilizzati per il riconoscimento degli ostacoli e il rilevamento delle scale dei robot spazzatori, il rilevamento di prossimità di smart TV, l'illuminazione di prossimità di luci intelligenti, la protezione degli occhi dei proiettori e le funzioni di messa a fuoco automatica, le serrature intelligenti 3D e altre scene applicative. Successivamente, introdurremo il principio del sensore ultrasonico del tempo di volo diretto 1D e l'applicazione della smart TV come esempio.

Il principio di funzionamento e i vantaggi del sensore a ultrasuoni diretto del tempo di volo 1D
Prendiamo come esempio il nuovo TMF8801 in grado di rilevare la distanza di 2 cm ~ 2,5 m. La struttura interna è la seguente:

Figura 1: Diagramma della struttura interna del TMF8801
Il trasmettitore laser IR (utilizzando VCSEL) emette fotoni attraverso i componenti ottici e allo stesso tempo invia un segnale di avvio al convertitore tempo-digitale (TDC), i fotoni verranno riflessi indietro quando incontrano ostacoli e vengono ricevuti dal diodo da valanga a fotone singolo all'estremità ricevente del TMF8801 (SPAD) ricevuto e causano la valanga dello SPAD, dando così al TDC un segnale di arresto. TDC calcola il tempo che intercorre tra i segnali di inizio e fine per conoscere il tempo di volo del fotone da e verso. Se si conosce la velocità della luce, è possibile calcolare la distanza tra l'oggetto e il trasduttore del sensore del vento a ultrasuoni. La distanza è una misurazione del volo in tempo reale.

Figura 2: Il principio del calcolo della distanza
Vantaggi del sensore del tempo di volo TMF8801:

Output dell'istogramma
Il TMF8801 può emettere direttamente i dati dell'istogramma. L'istogramma è una rappresentazione grafica accurata della distribuzione dei dati. Viene elaborato raccogliendo continuamente la luce infrarossa riflessa dall'oggetto e riflettendo la distribuzione dei dati TDC, il che facilita il calcolo accurato dell'algoritmo della distanza.