Los sensores de distancia permiten medir una longitud desde el punto de ubicación del sensor
hasta un obstáculo puesto en un punto dentro del rango de trabajo del sensor. La implementación
de este tipo de dispositivos es de utilidad en sistemas de control, y en proyectos de robótica. Para
el caso puntual de este capítulo se trabajará con el sensor GP2D12, este dispositivo usa como
estrategia de medida un rayo de luz infrarroja y su reflejo para determinar la longitud.La
apariencia física la distribución de pines y la vista en el simulador ISIS del sensor son los
siguientes:
Este tipo de sensores cuentan con un comportamiento no lineal, esto quiere decir que la salida no
obedece a una función de transferencia lineal. Para comprender de forma clara este concepto se
puede observar y analizar la siguiente gráfica que muestra el comportamiento de la salida en
función de la distancia:
Este comportamiento en un sensor es de difícil aplicación, dado que en algunos casos los
fabricantes no entregan una función de transferencia útil de tal forma que pueda ser usada en una
sola ecuación. Sin embargo no es un obstáculo para el uso del sensor. Como se puede apreciar en
la hoja técnica el rango de acción es de 10 a 80 centímetros tal como se puede apreciar en la
gráfica. La gráfica mostrada está contenida en la hoja técnica del dispositivo y está es realizada
experimentalmente. Para poder caracterizar el comportamiento del sensor y realizar una función
de transferencia es indispensable realizar un proceso matemático conocido como linealización.
Para este fin se hace una interpolación con una cantidad finita de puntos conocidos de la función,
estos puntos se toman de las medidas experimentales. Cuantos más puntos se evalúen más precisa
será la función de transferencia.
Para iniciar este proceso se escogen 2 puntos, que estén equitativamente distribuidos. Por ejemplo
el punto a 10cm, y 80cm. Para cada uno de los puntos se realiza una ecuación de orden igual al
número de puntos menos uno, en este caso serán ecuaciones de primer orden. Se asume como
variable independiente x los datos de entrada que en este caso son el voltaje de salida del sensor,
como variable dependiente y, la distancia en centímetros. Para comprender este concepto observe
la siguiente ecuación que representa el comportamiento exponencial del sensor:
y=A/x+B ; ecuacion12.11
Recordando que y, representa la distancia y que x, el voltaje de salida del sensor, se usan los datos
de dos puntos y se remplazan en las ecuaciones de la siguiente forma:
Tabla 12-3
Sistema de ecuaciones:
10=A/2.35 +B ;
80=A/0.41+B;
Sistema de ecuaciones con dos incógnitas.
Solucionando el sistema de ecuaciones se puede determinar que las constantes son:
A=34,76546392
B=-4,793814433
De está forma se puede formalizar la función de transferencia del sensor con la ecuación:
y=34,76546392/x + 4,793814433; Ecuación 12-14
Como la variable x representa el voltaje de salida del sensor y teniendo presente que el valor del
sensor no supera 2,5 voltios, la referencia del convertidor AD, se puede ajustar a 2,5 voltios. Para
estáblecer la conversión se puede usar la ecuación: (12.15)
Vadc =2,5Radc/1023 ; Ecuación 12-15
Remplazando la ecuación (12.15) en la ecuación (12.14), obtenemos la siguiente relación o
función de transferencia:
y=14226,02784/Radc - 4,793814433 ; Ecuación 12-16
El paso siguiente es implementar un código fuente que use la función de transferencia y que
posteriormente visualice el valor capturado.
Nota:Texto copiado del libro: Diseño y simulación de
sistemas
microcontrolados en
lenguaje C -Capitulo:12.3 Sensores de distancia- Pagina 134
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