Het werkingsprincipe van de 1D time-of-flight ultrasone transducer en de toepassing ervan in slimme huishoudelijke apparaten (1)

De intelligentisering van huishoudelijke apparaten moet automatisch reageren op de omgeving, zonder menselijke tussenkomst. Een dergelijke automatische waarneming van de omgeving zal onvermijdelijk de deelname van ultrasone sensoren met zich meebrengen. De 1D time-of-flight ultrasone sensoren die de afgelopen twee jaar zijn geïntroduceerd, worden langzaamaan erkend en toegepast door grote smart home-fabrikanten.

Vergelijking en toepassing van verschillende bereikschema's
De veelgebruikte bereikoplossingen op de markt omvatten voornamelijk infraroodbuis, nabijheidssensor, 1D time-of-flight-sensor en driehoekige afstandssensor. De principes, voor- en nadelen zijn als volgt:

Het werkingsprincipe en de voordelen van de 1D directe time-of-flight ultrasone sensor
Neem als voorbeeld de nieuwe TMF8801 die een afstand van 2 cm ~ 2,5 m kan detecteren. De interne structuur is als volgt:

Figuur 1: TMF8801 intern structuurdiagram
De IR-laserzender (met behulp van VCSEL) zendt fotonen uit via de optische componenten en stuurt tegelijkertijd een startsignaal naar de tijd-naar-digitaalomzetter (TDC). De fotonen worden teruggekaatst wanneer ze obstakels tegenkomen en worden ontvangen door de single-photon lawinediode aan de ontvangende kant van de TMF8801 (SPAD), waardoor SPAD in een lawine terechtkomt, waardoor TDC een stopsignaal krijgt. TDC berekent de tijd tussen het start- en stopsignaal om de vluchttijd van het foton heen en weer te kennen. Als de lichtsnelheid bekend is, kan de afstand tussen het object en de ultrasone windsensortransducer worden berekend. Afstand is een realtime vluchtmeting.

Figuur 2: Het principe van afstandsberekening
Voordelen van de TMF8801 time-of-flight-sensor:

1. Histogramuitvoer
   De TMF8801 kan histogramgegevens rechtstreeks uitvoeren. Het histogram is een nauwkeurige grafische weergave van de gegevensverdeling. Het wordt verwerkt door continu het door het object gereflecteerde infraroodlicht te verzamelen en de verdeling van de TDC-gegevens te reflecteren, wat de nauwkeurige berekening van het afstandsalgoritme vergemakkelijkt.