Pololu Digital Distance Sensor 5cm [pololu-4050]

本製品は、5cm以内の物体の存在を検出するLiDARベースの小型距離センサです。
デジタル出力は1系統で、物体を検出しているときはLow、そうでないときはHighになります。
入力電圧範囲は3.0V〜5.5Vで、ピン間隔は2.54mmなので、はんだ付け不要の標準的なブレッドボードや2.54mm配線基板で簡単に使用できます。

概要

このコンパクトなセンサーは、近くの物体の存在を素早く検知するのに適しています。このセンサーが有効である限り、継続して距離を測定し、範囲内に物体を検出した場合は、1つのデジタル出力で知らせます。出力は、センサーが物体を検出するとLow、そうでない場合はHighになります。

なお、このセンサーは、照準線上の検出範囲内に物体があるかどうかを教えてくれるだけで、どれだけ離れているかを教えてくれるわけではありません。上図のように、最大範囲のしきい値にはヒステリシスがあり、物体がしきい値を越えたときにきれいに移行するようになっています。

このセンサーは、反射光の強度を用いて物体を検出する一般的な光学センサーとは異なり、短距離LiDARモジュールによって、目に安全な赤外線レーザー光パルスが放出されてから直近の物体に到達し、反射して戻ってくるまでの時間を正確に測定します。これにより、センサーの性能は、物体の反射率や周囲の明るさにほとんど影響されません（ただし、極端に反射率の低い物体の場合は、範囲が狭くなることがあります）。

IRフィルタ未搭載のカメラで撮影した、Pololu Digital Distance Sensorが発する赤外線

使用例：

・動体検知センサーやフォトゲートの代用
・ロボット用非接触バンパシステム、または障害物検知センサー
・デバイスやプロセスを作動させる非接触式インターフェース
・物体通過におけるカウンターやタイマー

仕様

動作電圧：3.0 V〜5.5 V
消費電流： 有効時：30mA（標準値）、無効時：0.4mA
最大範囲： 5cm（2インチ)
最小更新頻度： 145Hz (6.9ms周期)
視野角（FOV）：15°（標準値）　物体の反射率や周囲の状況によって変化する可能性あり
出力形式：デジタル信号（物体を検出したときはLow、それ以外はHigh)
寸法： 0.85″ × 0.35″ × 0.122″ (21.6 × 8.9 × 3.1 mm); 詳細は寸法図(192k pdf)をご覧ください。
重量：0.014オンス(0.4g)

 センサーの使い方

このモジュールを使用するには、VIN、GND、OUTの3つの接続が必要です。これらのピンは、2.54mmピッチのスルーホールからアクセスでき、標準的な2.54mmのオス・メス型ヘッダーが使用できます。VINピンは3V〜5.5Vの電源に、GNDは0Vに接続します。OUTピンは，物体が検出されているときはL（0V），物体が検出されていないときはH（VINレベル）になります。センサーが無効状態のときや、電源投入後の最初の読み取り完了を待っているときは、微かにHighにプルされます。また，物体が検出されると，基板裏面の赤色LEDが点灯します。

ボードにはオプションでENABLEピンがあり、これをLowにすることで約0.4mAの低電力状態にすることができます。このピンは、シルクスクリーン上で "EN "と表示された裏面のビアまたは隣接する表面実装パッドからアクセスできます。ENABLE端子はVINにプルアップされており、デフォルトでは有効になっています。

他には、動作モードを決定する4つの表面実装構成ジャンパーがあります。様々なバージョンのPololu Digital Distance Sensorでは、適切なジャンパーに0Ωの抵抗があらかじめ挿入された状態で出荷されます。これらの抵抗器は、センサーを別のバージョンに変換するために、実装されているスポットからはんだを取り除くか、実装されていないスポットにはんだブリッジを追加することができます。以下の表は、各バージョンのジャンパー設定を示しています。このボードには、2番またはM2のネジを使用するための取り付け穴が1つあります。

製品シリーズ

Pololu Digital Distance Sensorには複数バージョンがありますが、寸法やピンアウトは全て同一です。

 以下は、検出機能のみ搭載した3種のデジタル出力モデル(#4050、#4052、#4054)の出力グラフです。

計測距離をパルス幅で出力するモデル(#4604)では、出力グラフが少し異なります。このモデルの出力は、ホビー用のサーボ制御信号に似ており、時間の関数として以下のように示されます。

Sharp Digital Distance Sensorとの比較
Pololu Digital Distance Sensorは、当社のGP2Y0D8x及び専用のcarrior boardとピン配置などで互換性があり、同様に5cm、10cm、15cmの範囲で提供されています。つまり、生産中止となったSharp/Socleのセンサーをベースにした旧モジュールの代替品として使用できます。新型のセンサーはSharp製に比べて非常に薄いため、ゼロ距離地点がプリント基板に約7mm近くなり、赤外線の角度も広くなっています。以下は、2つを並べて比較したものです。