“(SKU:RB-02S041)夏普 GP2D12 红外测距传感器（10cm - 80cm）”的版本间的差异

2015年12月29日 (二) 16:16的版本

产品概述

GP2D12 IR Sensor 是日本夏普公司推出的一款性价比高、最常用的红外测距传感器、其可用来对物体的距离进行测量，实现轮式机器人的避障功能。它不但体积小、功耗低、价格便宜，而且测距效果好，适合广大机器人发烧友使用。

规格参数

1. 测量射程范围：10 to 80 cm
2. 最大允许角度：>40°
3. 电源电压：4.5 to 5.5V
4. 平均功耗：35mA
5. 峰值功耗：约200mA
6. 更新频率/周期：25Hz / 40ms
7. 模拟输出噪声：<200mV
8. 测量距离与输出模拟电压关系：2.4V~0.4V模拟信号对应10cm~80cm，输出与距离成反比非线性关系

产品尺寸图

模拟信号与测量距离对应表

上图就是GP2D12红外线测距传感器的电压值与距离值的关系曲线，从这个曲线可以看出，电压输出与距离成反比，而且是非线性关系。根据上图关系曲线，大约关系为10cm距离时有2.55V输出,80cm距离时有0.42V输出。可以通过该曲线拟合出电压值与距离值的数学关系式，但是这个关系式里的距离是参考距离值，实际距离值=(参考距离值-0.42)cm，另外由于Arduino的模拟量采样命令analogRead()，采样的数据范围是0至1023，对应的电压范围是0至5V,每格数据代表0.0049V，于是读取的有效数据应该由86(0.42V)至520(2.548V)。所以最终可以推导出实际距离与采样数据之间的关系式为：
实际距离=2547.8/((float)采样数据*0.49-10.41)-0.42

信号输出

ADC0831可以将模拟信号转为数字信号输出

接口定义

• Vo：输出引脚
• GND:电源地
• Vcc：电源正极

使用方法

接线方法

将传感器连接到UNO控制器模拟口A1上，注意对应线序：一般情况下3P线黄色接信号，红色接电源正，黑色接电源负

例子程序

#define pin A0
void setup () 
{
        Serial.begin (9600);
        pinMode (pin, INPUT);
}
void loop () 
{
        uint16_t value = analogRead (pin);
        uint16_t range = get_gp2d12 (value);
        Serial.println (value);
        Serial.print (range);
        Serial.println (" mm");
        Serial.println ();
        delay (500);
}

//return distance (mm)
uint16_t get_gp2d12 (uint16_t value) {
        if (value < 30)
                value = 30;
        return ((67870.0 / (value - 3.0)) - 40.0);
}

程序效果

打开 Arduino IDE 串口监视器可以观察到当前传感器测试到的距离。

应用例程

连接示意图

首先将距离传感器固定到舵机上，可以使用热熔胶或者胶带。然后使用一个1uf电解电容和一个22uf电解电容并联在5V稳压芯片L4940V5上。将红外距离传感器的信号线插入0号模拟引脚。4个LED通过1KΩ电阻插入3、5、6、11引脚。最后将舵机信号线接在9号引脚上。

例子程序

#include <Servo.h>
 const int SERVO  =9;   //伺服电机连接在9号引脚
 const int IR     =0;   //红外距离传感器连接在0号模拟引脚
 const int LED1   =3;   //LED输出1
 const int LED2   =5;   //LED输出2
 const int LED3   =6;   //LED 输出3
 const int LED4   =11;  //LED 输出4

Servo myServo;     //伺服电机对象
int dist1 = 0;     //第一象限距离
int dist2 = 0;     //第二象限距离
int dist3 = 0;     //第三象限距离
int dist4 = 0;     //第四象限距离

void setup()
{
    myServo.attach(SERVO); //绑定伺服电机
    pinMode(LED1, OUTPUT); //将LED设置为输出
    pinMode(LED2, OUTPUT); //将LED设置为输出
    pinMode(LED3, OUTPUT); //将LED设置为输出
    pinMode(LED4, OUTPUT); //将LED设置为输出
}

void loop()
{
    //将伺服电机在4个区域中扫描并改变LED亮度
    dist1 = readDistance(15);     //在15°处进行红外测距
    analogWrite(LED1, dist1);     //调节LED亮度
    delay(300);                   //下次测量前的延时
 
    dist2 = readDistance(65);     //在65°处进行红外测距
    analogWrite(LED2, dist2);     //调节LED亮度
    delay(300);                   //下次测量前的延时
 
    dist3 = readDistance(115);    //在115°处进行红外测距
    analogWrite(LED3, dist3);     //调节LED亮度
    delay(300);                   //下次测量前的延时
 
    dist4 = readDistance(165);    //在165°处进行红外测距
    analogWrite(LED4, dist4);     //调节LED亮度
    delay(300);                   //下次测量前的延时
}

int readDistance(int pos)
{
    myServo.write(pos);                //转动到指定位置
    delay(600);                        //等待伺服电机转动
    int dist = analogRead(IR);         //读取红外传感器
    dist = map(dist, 50, 500, 0, 255); //转换到LED的范围内 
    dist = constrain(dist, 0, 255);    //约束它
    return dist;                       //返回缩放后的距离
}

程序效果

当舵机转动到一个给定的位置时测定距离，将其转换为LED的亮度值，改变LED的亮度值，将其转向下一个位置，然后继续，如此重复。

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