¿Cómo calcula distancia entre dos sensores?

Question

¿Cómo puedo calcular la distancia entre los dos sensores de luz (es decir. LED infrarrojo y Fotodiodo). En realidad estoy diseñando un dispositivo basado en el principio de GPS para el control de la posición del ratón en mi pc el sistema. Aquí está el diagrama esquemático de lo que estoy tratando de hacer:

He puesto 3 fotodiodos receptores (Rojo,Verde,Azul) y un led infrarrojo (Amarillo), tengo que encontrar la posición de led de infrarrojos para el que tengo que calcular la distancia entre el LED y Fotodiodos, a través de la distancia que fácilmente se pueden crear círculos imaginarios alrededor de los fotodiodos y los puede encontrar fácilmente la posición de LED (Los puntos en común de los círculos)

Esta pregunta podría ser off-topic de este foro, pero le he pedido aquí porque creo que es el lugar adecuado para ello.

Answer 1

Búsqueda de distancias precisas para un par de mm, no va a funcionar con Led y fotodiodos. La luz tarda alrededor de 1 ns por pie. Para medir la distancia con la hora de llegada, usted necesita una resolución de apenas un par de ps. No sólo ordinario Led y fotodiodos de no reaccionar tan rápido, pero el circuito de interpretar esas señales tendría que ser muy, muy especial, incluso si pudieran.

Usted puede ser capaz de conseguir lo que desea mediante el uso de ultrasonido en lugar de la luz. Alrededor de las 3 ms por metro, usted tiene la oportunidad de llegar resolución razonable. Los típicos hoteles de transductores de ultrasonido son de resonancia alrededor de 40 kHz. Aquellos que probablemente no sea lo suficientemente bueno, porque el limitado ancho de banda se interponga en el camino de la resolución de tiempo que usted necesita. Usted debe buscar en la más alta frecuencia del ultrasonido de transmisores y receptores que son también más amplio espectro. Usted podría tener una oportunidad con aquellos.

De lo contrario, hay otras técnicas que el tiempo de llegada para determinar la posición. Usted todavía puede utilizar la luz, si usted puede determinar la dirección de la luz en lugar de intentar miden el tiempo de propagación de las diferencias. Dos cámaras que busque la ubicación de la baliza, en teoría sería lo suficientemente bueno.

Answer 2

Si usted modular el LED con un tono puro, al decir de 100 MHz, en principio, es posible medir la posición mediante la comparación de la fase de la señal recibida en cada uno de los sensores.

Una de las dificultades que va a ser que la señal viaja a la velocidad de la luz, 3x10^8 m/s, por lo que una fase de medición de 100 MHz señal da una medición de la distancia de 3 m por ciclo. Si desea mayor a 1 cm (no demasiado buena para un mouse (ratón) la precisión de la posición, se necesita una fase de la exactitud de la medición de alrededor de 1 grado (no es tan fácil como parece). Si desea 1 mm de precisión (más razonable para un mouse (ratón), necesitará de 1 GHz modulación (no es probable que con un LED) o 0,1 grado mediciones de fase (algo que en la provincia de precisión de metrología empresas como Renishaw).

Pero digamos que usted puede hacer esto. Entonces, usted no sabe la distancia absoluta de cualquier sensor del ratón, pero te darás cuenta de la diferencia entre las distancias entre el ratón y cualquiera de los dos sensores. Por lo que tendría dos independientes de los valores medidos, que voy a llamar \$m_1\$\$m_2\$, con

\$m_1 = d_2-d_1\$

y

\$m_2 = d_2 - d_1\$

donde \$d_n\$ es la distancia desde el ratón a la n-esima del sensor.

Si \$(x_m, y_m)\$ son las coordenadas del ratón, usted también tiene

\$d_n = \sqrt[]{(x_m - x_n)^2 - (y_m - y_n)^2}\$

para cada uno de los 3 sensores.

Así que usted tiene 5 incógnitas (\$d_1\$, \$d_2\$, \$d_3\$, \$x_m\$, y \$y_m\$) y 5 ecuaciones. Trabajar el álgebra para resolver estas ecuaciones es algo que debes hacer por sí mismo, sin embargo.