3duilabのアイコン画像

フォトリフレクタで距離を検出、回路と原理(非接触空間センサー)

3duilab 2022年01月14日に作成  (2022年01月15日に更新) 製作品 製作品

フォトリフレクタで距離を検出、回路と原理(非接触空間センサー)

概要

非接触空間センサーのセンシング部分、スイッチングフォトリフレクタの実験回路です。マイコンが無いので距離をLEDの光で表現しています。これは2019年に私が発明した簡易距離センサーで、小型、ピンポイント、高速検出が特徴です。トリックではなくフォトリフレクタで約20センチの距離検出をするメカニズムをご覧ください。※回路図にミスがあり訂正しました。R4:10k →800Ω
双方向ハンドセンサー https://interactive-hand-sensor.com/root/

動画

ここに動画が表示されます

ブロック図

スイッチングフォトリフレクタブロック図

解説

赤外線LEDドライブ回路

発振回路をトリガーに10uSのパルスを発生させ赤外線LEDをオーバードライブして強い赤外線を放射します。この時間が一瞬でも長くなると赤外線LEDが壊れるので絶対壊れないようにハードウェアで時間管理しています。パルス状にスイッチする高性能Pチャネル-MOSFETや100uFのセラコンなど最新の部品で可能になりました。

フォトトランジスタ出力電圧

フォトトランジスタは光の強さを電流に変換します。この電流を抵抗で電圧に変換しています。動画、波形B(水色)の出力電圧ピークが距離に相当する光の強さです。このように不安定なので正確な距離は測れません。ここではピークホールドし、増幅して緑のLEDを光らせています。製品では12bitADコンバータでこの不安定な電圧を測定しています。これでもセンサーアレイにすると手の動きを検出することができます。高インピーダンスなので製品の波形と全く同じではありませんがこんな感じです。

回路図

スイッチングフォトリフレクタ回路図

終わりに

これは魔法やSFをヒントに開発したSFプロトタイピングです。AIカメラなどの現代のデバイスを使うと簡単でほとんどの試作品や製品開発はこのタイプですが、これは魔法を具体化する妄想ドリブンで発明した方式です。マイコン付きの製品では「紙飛行機コントロール」や「忍びの地図」など文字通り「魔法」のような使い方が簡単にできます。このように妄想ドリブンの製品は普及すればイノベーションを起こす可能性があります。
 コモディティ化が進み、電機産業の衰退が止められない現在、妄想ドリブンで想像力を使って創造するみたいな発明なしではこの先挽回できないように思います。アニメの世界ではユニークな作品が多いので開発でも妄想ドリブンが可能だと思います。開発のために勉強するのではなく、妄想してみるもアリかもしれません。

2
3duilabのアイコン画像
赤外線フォトリフレクタを利用した次世代の非接触空間センサー「双方向ハンドセンサー」を開発しています。電子回路と組込みソフトウェアのエンジニアです。事故で指先を失いました(冬山で凍傷になって)😁 動画まとめ https://imgur.com/user/3duilab/posts  website https://interactive-hand-sensor.com/root/
ログインしてコメントを投稿する