¿Cómo logran los telémetros IR una precisión centimétrica sin partes de alta velocidad / alto costo?

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Actualmente estoy trabajando en un sistema que requiere un telémetro de RF con una precisión de ~ 15 cm, en un rango de unos 50 metros. Mi investigación en el campo ha demostrado que necesitaré una electrónica compleja y costosa, con una velocidad de reloj de casi 2 GHz, para acercarme a la precisión deseada. %código%. Entonces, mi pregunta es: ¿qué método utilizan los telémetros IR (los pequeños y sencillos para el uso de la robótica de hobbies) para lograr la precisión centimétrica que muestran en un paquete tan pequeño y económico? ¿Es el método que usan algo que podría traducirse a RF para impulsar mi proyecto?

Información de fondo:
Estoy tratando de localizar una aeronave dentro de una caja definida para propósitos de aterrizaje automático (piense en un localizador ILS de cosecha propia). Así que, actualmente estoy pensando en el sistema descrito here , donde la aeronave tiene un pequeño repetidor para devolver cualquier señal recibida, para un cálculo del rango de tiempo de vuelo. 3 balizas terrestres dispuestas en un triángulo, y tienes coordenadas X, Y, Z. Obviamente, el IR como medio está fuera, porque los sistemas necesitan operar a plena luz del día, más de 50 a 100 metros. Consideré usar un telémetro basado en la intensidad de la señal de RF (baliza en el avión con una potencia de transmisión estrechamente controlada), sin embargo, entre el ruido de RF de los motores y los sistemas de control y los árboles y edificios que rodean mi área de prueba, no creo que sea así. Voy a trabajar dentro de mi precisión requerida.

    
pregunta Chris

2 respuestas

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Hay dos métodos que conozco, tres si reemplaza la luz con RF.

1: un circuito simple con un emisor de infrarrojos, que transmite un pulso corto en columna con un ligero ángulo respecto a la línea central del dispositivo de medición. Esto refecta el objeto remoto y vuelve ligeramente compensado. Capture la luz reflejada, mida esta distancia desde la línea central, entonces la distancia es simplemente geometría.

2: utiliza un oscilador local, generando una onda de diente de sierra a unas decenas de MHz. Transmitimos un pulso de láser en la parte inferior del triángulo y activamos una muestra y la mantenemos para capturar el voltaje cuando se obtiene una reflexión que se detecta con un amplificador de transimpedancia y un fotodiodo.

El conteo de voltaje + pulso es directamente proporcional a la distancia.

La luz tarda 50 ns (aprox.) en recorrer 15 m y 1000 ns (aprox.) en recorrer 300 m. El detector necesita un oscilador local de, por ejemplo, 2 / 50ns = 40MHz Necesitamos una precisión de 15 cm, así que hagamos esto 1 bit. Necesitamos codificar cada 15m en un diente de sierra y hay 100 x 15 cm de estos, necesitamos un ADC de 7 bits que pueda muestrear a 40Mhz.

El contador debe poder contar hasta 300/15 = 20 a 40MHz para alcanzar la distancia completa. La distancia real está limitada por la sensibilidad del extremo frontal del receptor, la potencia de salida (problemas de seguridad) y los problemas con las cadenas de transporte en los contadores binarios rápidos (ish).

Cada intervalo de tiempo de 15 cm se separa tanto en tiempo como en voltaje, por lo que capturarlo no debería suponer un problema.

El último componente es una muestra y espera. El circuito requeriría una calibración para eliminar el error causado por el retardo de activación de la muestra y la retención. Aparte de eso, ninguno de los componentes es caro.

Es posible utilizar un contador muy rápido en lugar del diente de sierra ( y estos existen ) pero sería mucho más caro.

3: puede representar un transmisor de RF para el láser y una antena direccional + extremo frontal de RF para el receptor, de lo contrario, el circuito es el mismo. (La radio y la luz viajan a la misma velocidad)

4: Al utilizar RF, obtiene otro método, llamado CWFM, en el que utiliza el diente de sierra para modular en FM la señal transmitida. La señal recibida se mezcla con la transmitida, la salida del mezclador es un hetrodino (representación de frecuencia desplazada) de la distancia, un demodulador de FM puede convertir esto en una señal significativa.

    
respondido por el Jason Morgan
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Los muy económicos (con rangos de hasta unos pocos centímetros) utilizan la intensidad de la señal reflejada. Son básicamente un LED IR y un fotodiodo en un solo paquete.

Los más caros utilizan la triangulación, y consisten en un LED IR y una matriz de fotodiodos lineales, con una lente en la parte frontal.

No creo que nada de esto se traduzca en RF.

    
respondido por el Remy Blank

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