КАК И КАКУЮ ВЫБРАТЬ, КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКОЙ – ДАЛЬНОМЕРОМ | Своими руками – Как сделать самому

Самодельный фазовый лазерный дальномер

КАК И КАКУЮ ВЫБРАТЬ, КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКОЙ – ДАЛЬНОМЕРОМ | Своими руками - Как сделать самому

В статье я расскажу о том, как я делал лазерный дальномер и о принципе его работы. Сразу отмечу, что конструкция представляет собой макет, и ее нельзя использовать для практического применения. Делалась она только для того, чтобы убедится в том, что фазовый дальномер реально собрать самому.

Теория

Часто приходится встречать мнение, что с помощью лазера расстояние измеряют только путем прямого измерения времени «полета» лазерного импульса от лазера до отражающего объекта и обратно. На самом деле, этот метод (его называют импульсным или времяпролетным, TOF) применяют в основном в тех случаях, когда расстояния до нужного объекта достаточно велики (>100м).

Так как скорость света очень велика, то за один импульс лазера достаточно сложно с большой точностью измерить время пролета света, и следовательно, расстояние. Свет проходит 1 метр примерно за 3.3 нс, так что точность измерения времени должна быть наносекундная, хотя точность измерения расстояния при этом все равно будет составлять десятки сантиметров.

Для измерения временных интервалов с такой точностью используют ПЛИС и специализированные микросхемы. Однако существуют и другие лазерные методы изменения расстояния, одним из них является фазовый. В этом методе, в отличие от предыдущего, лазер работает постоянно, но его излучение амплитудно модулируется сигналом определенной частоты (обычно это частоты меньше 500МГц).

Отмечу, что длина волны лазера при этом остается неизменной (она находится в пределах 500 — 1100 нм). Отраженное от объекта излучение принимается фотоприемником, и его фаза сравнивается с фазой опорного сигнала — от лазера. Наличие задержки при распространении волны создает сдвиг фаз, который и измеряется дальномером.

Расстояние определяется по формуле: Где с — скорость света, f — частота модуляции лазера, фи — фазовый сдвиг. Эта формула справедлива только в том случае, если расстояние до объекта меньше половины длины волны модулирующего сигнала, которая равна с / 2f.

Если частота модуляции равна 10МГц, то измеряемое расстояние может доходить до 15 метров, и при изменении расстояния от 0 до 15 метров разность фаз будет меняться от 0 до 360 градусов. Изменение сдвига фаз на 1 градус в таком случае соответствует перемещению объекта примерно на 4 см.

При превышении этого расстояния возникает неоднозначность — невозможно определить, сколько периодов волны укладывается в измеряемом расстоянии. Для разрешения неоднозначности частоту модуляции лазера переключают, после чего решают получившуюся систему уравнений.

Самый простой случай — использование двух частот, на низкой приблизительно определяют расстояние до объекта (но максимальное расстояние все равно ограничено), на высокой определяют расстояние с нужной точностью — при одинаковой точности измерения фазового сдвига, при использовании высокой частоты точность измерения расстояния будет заметно выше.

Так как существуют относительно простые способы измерять фазовый сдвиг с высокой точностью, то точность измерения расстояния в таких дальномерах может доходить до 0.5 мм. Именно фазовый принцип используется в дальномерах, требующих большой точности измерения — геодезических дальномерах, лазерных рулетках, сканирующих дальномерах, устанавливаемых на роботах.

Однако у метода есть и недостатки — мощность излучения постоянно работающего лазера заметно меньше, чем у импульсного лазера, что не позволяет использовать фазовые дальномеры для измерения больших расстояний. Кроме того, измерение фазы с нужной точностью может занимать определенное время, что ограничивает быстродействие прибора.

Наиболее важный процесс в таком дальномере — это измерение разности фаз сигналов, которая и определяет точность измерения расстояния. Существуют различные способы измерения разности фаз, как аналоговые, так и цифровые. Аналоговые значительно проще, цифровые дают большую точность.

При этом цифровыми методами измерить разность фаз высокочастотных сигналов сложнее — временная задержка между сигналами измеряется наносекундами (эта задержка возникает также, как и в импульсном дальномере).

Для того, чтобы упростить задачу, используют гетеродинное преобразование сигналов — сигналы от фотоприемника и лазера по отдельности смешивают с сигналом близкой частоты, который формируется дополнительным генератором — гетеродином. Частоты модулирующего сигнала и гетеродина различаются на килогерцы или единицы мегагерц.

Из полученных сигналов при помощи ФНЧ выделяют сигналы разностной частоты. Пример структурной схемы дальномера с гетеродином. М — генератор сигнала модуляции лазера, Г — гетеродин. Разность фаз сигналов в таком преобразовании не изменяется.

После этого разность фаз полученных низкочастотных сигналов измерить цифровыми методами значительно проще — можно легко оцифровать сигналы низкоскоростным АЦП, или измерить задержку между сигналами (при понижении частоты она заметно увеличивается) при помощи счетчика. Оба метода достаточно просто реализовать на микроконтроллере. Есть и другой способ измерения разности фаз — цифровое синхронное детектирование. Если частота модулирующего сигнала не сильно велика (меньше 15 МГц), то такой сигнал можно оцифровать высокоскоростным АЦП, синхронизированным с сигналом модуляции лазера. Из теоремы Котельникова следует, что частота дискретизации при этом должна быть в два раза выше частоты модуляции лазера. Однако, так как оцифровывается узкополосный сигнал (кроме частоты модуляции, других сигналов на входе АЦП нет), то можно использовать метод субдискретизации, благодаря которому частоту дискретизации АЦП можно заметно снизить — до единиц мегагерц. Понятно, что аналоговая часть дальномера при этом упрощается.

Более подробно (с всеми нужными формулами) этот метод рассматривается здесь (на английском) и здесь (на русском).

В первой статье указывается, что если частота дискретизации сигнала (fsp) связана с частотой модуляции (fo) следующим соотношением: где p — целое число, то процесс вычисления фазы значительно упрощается. Достаточно взять N выборок сигнала X[i], после чего разность фаз можно вычислить по следующим формулам: Отмечу, что оба вышеуказанных метода часто применяются вместе — низкочастотные сигналы подаются напрямую на АЦП, высокочастотные переносятся в область более низких частот за счет гетеродинного преобразования, и также подаются на АЦП. Именно второй вариант фазометра, с использованием частоты модуляции 10МГц я и решил реализовать в своем макете дальномера.

Практика

Структурная схема моего дальномера: Фактически, вся конструкция состоит из 3 частей — отладочной платы с микроконтроллером, усилителя сигнала лазера с самим лазером, и фотоприемника с усилителем и фильтром. В вышеописанной теории предполагалось, что излучение лазера модулируется синусоидальным сигналом.

Сформировать такой сигнал частотой 10Мгц с использованием контроллера непросто, поэтому в своей конструкции я подаю на лазер меандр частотой 10МГц. После усиления сигнала с фотоприемника от полученного сигнала отсекаются лишние гармоники полосовым LC-фильтром, настроенным на частоту 10МГц, в результате чего на выходе фильтра возникает сигнал, очень близкий к синусоидальному.

Схема аналоговой части (усилителя лазера и приемной части):
Схема была взята из проекта лазерной связи Ronja, описание на русском. В этом проекте как раз реализована передача данных со скоростью 10Mbit, что соответствует выбранной частоте модуляции. Как видно из схемы — усилитель мощности для лазера простейший, собран на микросхеме 74HC04 (содержит 6 инверторов).

Включение микросхемы не совсем корректное, но оно работает. Ток через лазер ограничивается резисторами (тоже не самое лучшее решение). Напряжение питания 5В для усилителя берется с отладочной платы. Для того, чтобы сигнал с усилителя не наводился на остальную часть схемы, корпус усилителя сделан металлическим, все провода экранированы.

Сам лазер (красного цвета) взят из пишущего DVD-привода, его мощность можно установить достаточно высокой, и он гарантированно будет работать на частоте 10МГц. Приемник состоит из фотодиода и усилителя, собранного на полевом транзисторе и микросхеме-высокоскоростном усилителе.

Так как с увеличением расстояния освещенность фотодиода сильно падает, то усиление должно быть достаточно большим (в этой схеме оно примерно равно 4000). Кроме того, с ростом частоты заметно падает сигнал на выходе фотодиода (сказывается его емкость). Отмечу, что усилитель в данной конструкции — важнейшая и наиболее капризная часть.

Как оказалось, его усиления явно не хватает. Изначально я предполагал, что коэффициент усиления можно будет менять (чтобы ослаблять сигнал при его слишком большой величине), используемая схема позволяет это делать, меняя напряжение на втором затворе транзистора.

Однако оказалось, что при изменении усиления достаточно сильно изменяется вносимый усилителем сдвиг фаз, что ухудшает точность измерения расстояния, так что пришлось установить коэффициент усиления на максимум, подавая на затвор транзистора напряжение 3В с батарейки.

Приемнику для работы требуется напряжение 12В, так что для его питания приходится использовать отдельный блок питания. Усилитель очень чувствителен к внешним наводкам, так что он тоже должен быть экранированным.

Я взял готовый корпус от нерабочего оптического датчика, и разместил усилитель в нем (белая полоска — фольга для дополнительного экранирования фотодиода): Отмечу, что наводка сигнала от лазера на приемник довольно сильно ухудшает точность измерения разности фаз, так что нужно контролировать, чтобы такая наводка отсутствовала.

LC-фильтр, используемый в дальномере — взят от приемника. Так как фильтр отсекает постоянную составляющую сигнала, а АЦП отрицательные сигналы не воспринимает, то ее приходится добавлять при помощи резисторного делителя R15, R16. Постоянное напряжение, подаваемое на делитель, берется c отладочной платы (VCC).

Отладочная плата — STM32F4-DISCOVERY. Ее выбрал потому, что для формирования двух достаточно различающихся частот нужен генератор достаточно высокой частоты (PLL STM32F4 может давать частоты больше 100МГц). В формуле, связывающей частоту модуляции и дискретизации, коэффициент «p» я принял равным 6, так что при частоте модуляции 10МГц частота дискретизации должна быть 1.6МГц. Для формирования частоты 10МГц используется таймер TIM2, работающий в режиме формирования ШИМ сигнала. При системной частоте 160МГц его период — 16 «тиков». АЦП получает запросы на запуск от таймера TIM2. Для формирования частоты 1.6МГц его период — 100 «тиков». Все данные от АЦП при помощи DMA сохраняются в массив, размер которого должен быть равен двойке в N степени. Оба таймера, АЦП и DMA запускаются один раз при включении и больше уже не отключаются. Таким образом, так как таймеры тактируются от одного источника, а одному периоду измеряемого сигнала соответствуют четыре выборки данных, получается, что в массив всегда попадет целое число периодов сигнала. Так как останавливать DMA не желательно (это упрощает управление захватом данных), при заполнении первой половины массива генерируется прерывание. Обнаружив, что половина массива заполнена, контроллер копирует ее содержимое в другой массив (в целях упрощения программы вторая половина основного массива при этом не используется). После этого полученные данные обрабатываются — вычисляется средняя амплитуда и фаза сигнала, проводится пересчет фазового сдвига в расстояние. Полученные величины выводятся на ЖК индикатор от кассового аппарата, также подключенный к отладочной плате. Дальномер должен знать где находится начало отсчета. Для его калибровки при включении на «нулевом» расстоянии от дальномера устанавливается объект, после чего на отладочной плате нужно нажать кнопку, при этом измеренное значение дальности записывается в память, после чего это значение будет вычитаться из измеренной дальномером дальности. Как я уже отмечал выше, реализовать автоматическое управление усилением не удалось. При этом изменение амплитуды принятого сигнала приводит к изменению фазовых сдвигов в усилителе, и следовательно, к дополнительным ошибкам. Поэтому мне пришлось регулировать освещенность фотодиода при помощи механической заслонки, поворачиваемой сервоприводом — при слишком большой освещенности заслонка перекрывает световой поток. ШИМ сигнал для управления приводом формируется таймером TIM3. Про оптику. Без нее дальномер невозможен. Ее конструкция хорошо видна на фотографиях ниже. Лазер находится внутри пластиковой трубки, установленной вертикально. В нее вставлена небольшая втулка с зеркальной призмой. Втулку можно поворачивать, поднимать и опускать, перемещая таким образом луч лазера. Так как я догадывался, что усиления не хватит, то для приема сигнала использовал крупную линзу Френеля. Так так лазер, линза и фотодиод установлены соосно, то на близких расстояниях лазер закрывает от фотодиода собственный луч. Для компенсации этого эффекта я установил вторую линзу (лупа с оправой), хотя полностью эффект не устраняется, поэтому максимальный сигнал наблюдается на расстоянии примерно 50-70 см от лазера. А вот и фотографии получившейся конструкции: На индикаторе первое число — амплитуда в единицах АЦП, второе число — расстояние в сантиметрах от края доски. работы дальномера: Дальность работы у получившегося дальномера вышла достаточно небольшая: 1,5-2 м в зависимости от коэффициента отражения объекта. Для того, чтобы увеличить дальность, можно использовать специальный отражатель, на который нужно будет направлять луч лазера. Для экспериментов я сделал линзовый отражатель, состоящий из линзы, в фокусе которой расположена матовая бумага. Такая конструкция отражает свет в ту же точку, откуда он был выпущен, правда, диаметр луча при этом увеличивается. Фотография отражателя: Использование отражателя: Как видно, расстояние до отражателя — 6.4 метра (в реальности было примерно 6.3). Сигнал при этом возрастает настолько, что его приходится ослаблять, направляя луч лазера на край отражателя. Точность получившегося дальномера — 1-2 сантиметра, что соответствует точности измерения сдвига фаз — 0,2-0,5 градуса. При этом, для достижения такой точности, данные приходится слишком долго усреднять — на одно измерение уходит 0.5 сек. Возможно, это связано с использованием PLL для формирования сигналов — у него довольно большой джиттер. Хотя я считаю, что для самодельного макета, аналоговая часть которого сделана довольно коряво, в котором присутствуют достаточно длинные провода, даже такая точность — довольно неплохо. Отмечу, что я не смог найти в Интернете ни одного существующего проекта фазового дальномера (хотя бы со схемой конструкции), что и послужило причиной написать эту статью.

Программа контроллера: ссылка

  • лазерный дальномер
  • stm32
  • stm32f4discovery

Источник: https://habr.com/post/213749/

Как выбрать лазерный дальномер (2019) | Блог | Клуб DNS

КАК И КАКУЮ ВЫБРАТЬ, КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКОЙ – ДАЛЬНОМЕРОМ | Своими руками - Как сделать самому

Лазерный дальномер способен значительно облегчить жизнь строителя или мастера-отделочника.

Если отдельную деталь пока еще проще померить обычной рулеткой, то, как только дело доходит до размеров комнат, высоты потолков или расстояний между конструкциями, лазерный дальномер становится вне конкуренции.

А многие модели еще и умеют запоминать измерения и вычислять по ним площадь или кубатуру помещения. Поэтому лазерные дальномеры стали незаменимыми помощниками многих специалистов, оперирующих в своей деятельности площадями и объемами комнат. Так что область применения этих приборов очень широка:

  • строительство и отделка;
  • монтаж конструкций и коммуникаций;
  • дизайн помещений и ландшафтный дизайн;
  • земляные работы;
  • проектирование вентиляции и кондиционирования;
  • инспекционные работы;
  • охота;
  • и т.д.

Ну и понятно, что дальномер, используемый землемером и дальномер, используемый дизайнером квартир – это совершенно разные дальномеры с разными характеристиками.

Характеристики лазерных дальномеров

Тип.

Лазерный дальномер улавливает отраженный от препятствия лазерный луч и вычисляет расстояние по сдвигу фазы сигнала, которым этот луч модулируется. Лазерные дальномеры отличаются высокой точностью измерений – до десятых долей миллиметра.

Удобно то, что дальномер измеряет расстояние именно до той точки, которая подсвечена лазером.

Из недостатков можно отметить частую для лазерных инструментов «нелюбовь» к яркому солнечному свету и невозможность определения расстояния до прозрачных объектов (окон, стеллажей и пр.

) Впрочем, если вдруг возникает необходимость измерить расстояние именно до поверхности стекла, на него всегда можно прилепить кусочек бумаги.

Ультразвуковой дальномер, вообще-то, к лазерным устройствам не относится – для измерений он использует принцип эхолокации – определяя расстояние по запаздыванию отразившейся от препятствия звуковой волны.

С лазерными дальномерами его роднит только использование лазерного светодиода для создания световой отметки, облегчающего «прицеливание» на объект, до которого измеряется расстояние. Однако, следует понимать, что испускаемый дальномером звуковой пучок расходится довольно широко и может отражаться от различных поверхностей, внося искажения в результат.

К примеру, если измерять расстояние до балки, расположенной на некотором расстоянии от стены, дальномер покажет расстояние до стены (хотя лазерный «зайчик» будет на балке), поскольку отраженный от неё сигнал будет сильнее.

Кроме того, по дальности и точности ультразвуковой дальномер сильно уступает лазерному – звук затухает намного быстрее лазерного луча, и скорость его зависит от погодных условий.

Несколько лет назад ультразвуковые дальномеры были заметно дешевле лазерных, но сегодня это уже не так.

Преимуществами ультразвуковых дальномеров остаются только невосприимчивость к яркому свету и возможность измерения расстояния до прозрачных плоскостей.

Максимальное расстояние измерений определяет область применения прибора.

Специалистам, работающим в квартирах и помещениях частных домов, будет вполне достаточно 20 м.

При работе в больших помещениях уже нужна возможность измерения на расстояниях до 40 м.

Максимум в 100 метров и более потребуется при работе на открытом воздухе или в очень больших помещениях (ангарах, складах, стадионах и т.п.)

Но имейте в виду, что на открытом воздухе световую отметку невооруженным глазом не видно уже метров с 15-20 (зависит от освещения), да и точность на таком удалении при измерении с рук будет невысока. Поэтому для работы на расстояниях от 40 метров желательно наличие видоискателя с зумом и крепления на штатив.

Многие модели ограничены и минимальным расстоянием измерений – оси передатчика и приемника обычно разнесены, поэтому, при малом расстоянии до точки отражения, отраженный луч просто не попадает в приемник. Обратите на это внимание, если вам важна возможность измерения небольших расстояний.

Погрешность определяет точность прибора. Для ультразвуковых дальномеров погрешность составляет 3-5 мм, для лазерных меньше, в среднем – 1-2 мм. Впрочем, бывают и специализированные охотничьи модели, которым высокая точность не требуется – они могут иметь погрешность до 1 метра.

Обычно дальномер считает расстояние до объекта от заднего торца прибора. Это удобно при работе внутри помещения.

Но иногда бывает удобнее использовать другую точку начала отсчета – передний торец прибора при работе с внешними углами снаружи здания или точку крепления штатива – при работе со штатива.

Количество точек для начала отсчета как раз и определяет возможность измерения от различных точек относительно самого прибора.

Длина волны лазера определяет цвет его луча. В лазерной технике обычно используются два вида лазеров – зеленые, с длиной волны 535-550 нм и красные – с длиной 635-650 нм.

Это обусловлено тем, что человеческий глаз лучше всего видит именно красный и зеленый цвета.

Причем зеленый чуть лучше, но этот цвет часто встречается в окружающем пространстве, а на нем зеленая точка хуже различима, чем красная, поэтому красный лазер используется чаще.

Следует отметить, что измерение расстояния происходит не мгновенно, – в зависимости от быстродействия устройства и измеряемого расстояния, прибор может потратить на это несколько секунд. Если такая задержка для вас неприемлема, обратите внимание на максимальное время измерения при подборе дальномера.

При замере множества расстояний бывает удобно, если у прибора есть возможность хранения замеров во встроенной памяти. Количество сохраняемых замеров у различных приборов может изменяться от одного до нескольких сотен.

Основное, что отличает дорогие профессиональные модели от простых бытовых – это расширенный набор функций. Самые простые дальномеры способны измерять только расстояние до подсвеченной точки.

Модели подороже способны на основе проведенных измерений автоматически подсчитать площадь или объем помещения.

Модели среднего ценового сегмента могут иметь следующие возможности:

  • Функция Пифагора: возможность косвенного измерения различных величин по двум или более точкам. Например, для измерения высоты здания с некоторого расстояния производится измерение сначала расстояния до точки у основания, а затем – у верхушки здания. После чего электроника дальномера вычисляет искомую высоту. Более точный расчет высоты доступен для моделей с жидкостным уровнем или датчиком угла наклона – это позволяет определить точку пересечения горизонтальной линии от дальномера с измеряемой высотой.
  • Функция маляра: автоматический подсчет суммарной площади нескольких стен. Функция бывает полезна при подсчете количества требуемых стеновых покрытий, например, обоев или плитки.
  • Определение минимума и максимума. Любой дальномер показывает расстояние до подсвеченной точки. Но иногда бывает нужно не узнать расстояние до определенной точки, а найти максимум или минимум каких-либо размеров. В этом случае поможет данная функция – она показывает не измеренное расстояние, а максимальное или минимальное из нескольких измерений. Определение минимума позволяет быстро найти длину перпендикуляра до стены, а определение максимума – так же быстро определить длину диагонали комнаты.
  • Измерение трапеции позволяет вычислить длину одной из сторон трапеции по трем другим сторонам. С помощью этой функции можно посчитать, например, длину стропил, проходящих на большой высоте от пола.
  • Разметка равных отрезков позволяет разделить заданную длину на некоторое количество одинаковых отрезков. Эта функция может помочь при установке балясин, столбиков, посадке деревьев и кустов на одинаковых расстояниях и пр.

Профессиональные модели способны и на более сложные вычисления:

  • Подсчет площади по нескольким точкам позволяет подсчитать площадь сложных фигур, находясь на расстоянии десятков метров от них.
  • Подсчет углов наклона линий и плоскостей по нескольким измеренным точкам. Функция приближает прибор по возможностям к лазерным нивелирам и может быть полезна многим специалистам: от отделочников и строителей до геодезистов и ландшафтных дизайнеров.
  • Создание фотографий объектов с наложенными результатами измерений.

Отдельным набором функции снабжаются охотничьи дальномеры: например, баллистический калькулятор, определяющий снижение траектории полета пули на измеренной дальности; функция «игнорирования листвы», отсеивающая отражения от листьев и травы на близких расстояниях и т.д.

Если вы приобретаете прибор для профессиональной деятельности, и результаты измерений будут вноситься в официальные документы, будет нелишним, если дальномер внесен в Госреестр средств измерений (в некоторых областях деятельности это даже оговорено нормативными документами). В любом случае, наличие прибора в Госреестре СИ позволяет проводить его поверку в метрологических центрах, что обеспечит юридическое подтверждение достоверности измерений.

Как и всякий строительный инструмент, дальномер подвержен воздействию различных неблагоприятных факторов, в том числе – пыли и влаги.

Поэтому при его выборе нелишним будет обратить внимание на степень защиты.

Она определяется маркировкой IPXY, IP (Internal Protection – внутренняя защита), X – уровень защиты от твердых предметов и частиц, Y – уровень защиты от влаги. Чем больше число, тем выше уровень защиты:

Варианты выбора лазерных дальномеров

Если вы ищете инструмент, который бы с успехом заменил строительную рулетку, но при этом стоил ненамного дороже, выбирайте среди простых лазерных дальномеров с минимумом функций.

https://www.youtube.com/watch?v=iyiLOU31niY

Если вам важна точность измерений, обратите внимание на [url=”https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9cb5b16404e77/dalnomery/?f=aewu-2g2v]модели с низкой погрешностью измерений.

Для работы в квартирах и частных домах будет достаточно дальномера с [url=”https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9cb5b16404e77/dalnomery/?order=1&groupBy=none&stock=2&f=2fjs&fr=12-20]максимальным измеряемым расстоянием до 20 м.

Все лазерные дальномеры имеют собственный источник питания. Если вам проще сменить комплект батареек, чем таскать с собой зарядное устройство, выбирайте [url=”https://www.dns-shop.

ru/catalog/17a9cb5b16404e77/dalnomery/?order=1&groupBy=none&stock=2&f=2fwh]модель с питанием от батарей. В обратном же случае делайте выбор среди [url=”https://www.dns-shop.

ru/catalog/17a9cb5b16404e77/dalnomery/?order=1&groupBy=none&stock=2&f=2fwg]аккумуляторных моделей.

Лазерный дальномер с максимальным измеряемым расстоянием от 100 метров наиболее универсален: он будет одинаково полезен и в помещениях любого размера, и на улице.

Если вы увлекаетесь охотой, то лазерный дальномер с максимальным расстоянием в 500-1500 метров поможет вам совершить удачный выстрел.

Источник: https://club.dns-shop.ru/post/19466

Принцип работы лазерного дальномера

КАК И КАКУЮ ВЫБРАТЬ, КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКОЙ – ДАЛЬНОМЕРОМ | Своими руками - Как сделать самому

При выполнении измерительных работ применяются линейки или рулетки. Несмотря на то, что такому методу измерения уже много лет, его постепенно вытесняет лазерная методика.

В основе такой методики лежит прибор, который называется лазерный дальномер. Этот прибор позволяет осуществлять измерения, находясь только в одной точке.

Как работает лазерный дальномер, а также принцип его функционирования узнаем в материале.

Общая информация об измерительном приборе

Лазерный дальномер, или еще называют лазерная рулетка, нашел свое активное применение при выполнении строительных работ, а также в сфере ландшафтного дизайна, агрономии, топографии и других областях. При проведении строительных работ инструмент активно пользуется как при выполнении наружной отделки, так и внутренней.

Услышав впервые о дальномере, возникает вопрос о том, зачем и для чего же он нужен? Главным его предназначением является измерение расстояний, находясь только в одной точке. Такой инструмент предназначен не только для облегчения физического труда человека, так как выполнить замеры больших расстояний с помощью рулетки совсем не просто, но еще и повысить точность измерений.

Помимо измерения расстояния, дальномеры (в зависимости от функционала) могут выполнять следующие функции:

  • вычисление площади помещения;
  • определение объема помещения;
  • измерения по теореме Пифагора.

Устройство лазерного дальномера включает в себя такие ключевые элементы, как светодиодный излучатель красного или зеленого цвета, а также оптические элементы различной формы.

Прибор представляет собой конструкцию, напоминающую мобильный телефон, только в несколько раз толще. Приборы оснащаются ЖК-дисплеями, на которых отображается измеряемая информация.

В зависимости от модели, устройства могут быть оснащены визирами, а также видеокамерой или прочими оптическими устройствами.

Принцип работы такого прибора, как лазерный дальномер, основывается на изменении времени, за которое проходит луч до отражателя и обратно.

Такой принцип действия прибора позволяет не просто измерять расстояния, но и делать это с большей точностью. Электромагнитная волна создает лазерный луч, который отражается от рабочей плоскости.

Луч возвращается в приемник, после чего осуществляется обработка информации.

Чтобы воспользоваться прибором, его изначально следует включить. После этого нужно приложить устройство к одной точки измеряемой поверхности, а затем навести луч на объект, к которому следует отмерить расстояние и нажать на кнопку. Таким простым способом определяют расстояние с помощью дальномера.

Полученные значения можно увидеть на мониторе дальномера в таких единицах измерения, которые были предварительно выставлены.

Важно знать! Первые дальномеры появились достаточно давно, а принцип их функционирования основывается на ультразвуковых колебаниях. Такие устройства не получили широкого распространения, так как имеют большие погрешности в работе.

Стандартные дальномеры стоимостью до 6 000 рублей способны мерить расстояния до 30 метров. Более дорогие модели позволяют производить измерения расстояний до 250-300 метров.

При измерении расстояний на больших объектах требуется применение специального штатива, посредством которого можно установить прибор максимально точно. Точность измерительных действий намного выше в темное время суток, чем днем, что обусловлено низкой видимостью лазерного луча.

В дорогостоящих моделях применяются визиры или видеокамеры, посредством которых повышается возможность хорошо видеть луч.

Как пользоваться лазерной рулеткой

Пользоваться лазерным дальномером достаточно просто.

К каждому прибору прилагается инструкция по эксплуатации, в которой описаны такие шаги по проведению измерительных работ:

  1. Для начала нужно включить прибор путем нажатия кнопки «on/off».
  2. После этого требуется выбрать необходимую функцию.
  3. Выбирается единица измерений, в которой прибор отобразит конечное значение.
  4. Теперь нужно расположить рулетку ровно в точку, от которой нужно замерять, и лучом направить в точку, до которой нужно померить.
  5. Когда прибор установлен в нужном положении, необходимо нажать на кнопку измерения.
  6. В течение нескольких секунд информация будет отображена на экране устройства.

Достичь эффективной работы лазерной рулетки можно путем использования ее в теплых помещениях с умеренным уровнем влажности и достаточным освещением. Инструменты предназначаются для измерения прямых расстояний, поэтому при наличии углублений в стене, потребуется дополнительно воспользоваться рулеткой.

Если планируется выполнить измерения на улице, то немаловажно обратить внимание на следующие рекомендации:

  1. Для таких целей должны использоваться дальномеры, максимальная длина измерений у которых составляет 200-300 м.
  2. Понадобится воспользоваться мишенью, так как луч на 200-300 метров не сможет пройти. Такие мишени обычно имеются в комплекте дальномеров для больших расстояний.
  3. Осуществлять измерительные работы на улице рекомендуется с применением штатива.

Прибор имеет прямую зависимость от погодных условий:

  • При наличии солнечной погоды измерения получаются не точными, так как ухудшается видимость луча. Рекомендуется проводить работы во время пасмурной погоды или в вечернее время.
  • Если во время использования прибора наблюдается туман или сильная загазованность воздуха, то это также негативно отражается на точности измерений.
  • Во время ветреной погоды рекомендуется дальномер фиксировать на штативе, так как любые колебания прибора в руке отражаются на качестве измерений.

Использовать инструмент можно как внутри помещений, так и снаружи, но при проведении наружных измерений, следует обязательно учитывать погодные условия.

В заключение важно отметить, что такой инструмент является отличной альтернативой для замены обычной рулетки. Применяя современный дальномер можно не только облегчить физический труд, но и ускорить процедуру измерений.

Также рекомендуем почитать: как пользоваться лазерным уровнем, про выбор лазерной рулетки.

Источник: https://InstrumentyvDom.ru/izmeritelnyj/kak-rabotaet-lazernyj-dalnomer

Интересный принцип работы лазерного дальномера или как надо пользоваться измерителем

КАК И КАКУЮ ВЫБРАТЬ, КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКОЙ – ДАЛЬНОМЕРОМ | Своими руками - Как сделать самому

С каждым днем в нашей повседневной жизни появляется все больше техники, позволяющей решать множество задач. Простые привычные в обиходе предметы сменяются более усовершенствованными инновационными новинками. Вот и традиционной рулетке нашлась современная альтернатива – лазерный дальномер.

Это электронный оптический прибор, который используется для измерения длины, высоты, площади, объема, расстояний между объектами. При помощи этого оборудования замеры плоскостей выполняются с максимальной точностью.

Лазерный дальномер, кроме строительной сферы, широко применяется в ландшафтном дизайне, в военной промышленности, в космической и авиационной геодезии, астрономии и других отраслях. Зная принцип работы устройства, можно использовать лазерный прибор в своих целях с максимальной эффективностью.

Технологии стремительно развиваются, но и требования к качеству строительной техники постоянно растут. Современные модели измерительных приборов оснащены дополнительными полезными опциями и улучшенными рабочими характеристиками. В продаже можно встретить лазерные дальномеры с оптическим и цифровым визиром.

Какое предназначение инструмента

Лазерная линейка – еще одно название оптического прибора для измерения расстояний между предметами. Многие по привычке называют его лазерная рулетка. В любом случае, под этими именами скрывается один и тот же прибор. В основе работы устройства лежит измерение интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом отражения от объекта.

Инженерно-геодезические измерения – основополагающая строительных работ. Мероприятия проводятся задолго до начала возведения зданий и сооружений.

Вопрос точности выполненных геодезических работ играет важную роль, и по итогу определяет качество и надежность построенных объектов. Вот почему в строительстве так важна точность измерений.

Лазерный дальномер выполняет замеры с высочайшей точностью, а по уровню показаний значительно превосходит стандартные измерительные приборы (рулетки, мерные ленты).

Лазерный дальномер – находка для строителей. С его помощью можно:

  • Быстро определить площади стен помещений, определить необходимое количество стройматериалов
  • Вычислить высоту здания
  • Определить максимальное и минимальное расстояние до объекта
  • Вычислить угол наклона крыши
  • Сохранить полученные данные или сбросить на компьютер
  • Замерить удаленные объекты, не приближаясь к ним

Какой принцип работы у лазерных дальномеров

Конструктивно оптический прибор состоит из следующих элементов:

  • Излучателя – излучает лазерные лучи на выбранный объект
  • Приемника – принимает лазерные лучи от объекта
  • Микропроцессора – конвертирует световой сигнал в цифровую величину
  • Дисплея – экран, где отображаются цифровые значения

Все элементы заключены в пластиковый или металлический корпус. Последний – выходит дороже, но долговечнее. На поверхности имеются кнопки управления и ЖК-дисплей.

По габаритам прибор выглядит не больше мобильного телефона. Но встречаются и совсем миниатюрные модели лазерных дальномеров, которые к тому же стоят дешевле. Работает устройство от аккумуляторных батареек.

Их запаса хватает, чтобы выполнить около двух тысяч измерений.

При включении лазерного прибора и наведении его на нужный объект, электромагнитная волна генерирует лазерный луч, который отражается от исходной зоны. Тут же сигнал возвращается в приемник, после чего происходит обработка данных.

В основе работы оборудования заложен подсчет временного интервала, за который лазерный луч проходит расстояние от исходной точки до объекта, и обратно. Полученное время прохождения сигнала микроконтроллер умножает на скорость лазерного луча, затем делит эту величину пополам.

Полученный результат выводится на дисплей за доли секунды в понятной единице измерения (сантиметрах, миллиметрах, дециметрах или метрах). Расстояния для электронного измерителя длины также не есть проблемой.

Он с такой же точностью выдаст результаты, даже если человек находится вдали от объекта.

Виды рассматриваемых измерителей

Лазерный дальномер или рулетка, по типу обработки излучаемого сигнала, бывает двух видов:

  1. Фазовый – метод измерения расстояния основан на разнице фаз между излученным и полученным сигналом
  2. Импульсный – определяет время, за которое лазерный импульс проходит расстояние от объекта и обратно

Лазерный измерительный прибор, в основе которого лежит фазовый метод обработки сигналов, обладает необычайно высокой точностью измерений и пользуется спросом у геодезистов, топографов, строителей. Это дорогое профессиональное оборудование. Импульсные дальномеры более доступны в цене, потому пользуются большей популярностью.

Преимущества рулетки лазерного типа

Только представьте себе, сколько неудобств вы испытываете при использовании традиционной рулетки.

Ограниченность размера полотна, вечные надломы при замерах на расстоянии, невозможность измерить дистанцию до нужной плоскости в одиночку.

Чтобы зафиксировать результаты приходиться иметь под рукой калькулятор, карандаш и блокнот. Сама скорость измерения оставляет желать лучшего, а значит падает производительность работ на строительном объекте.

А что делать в том случае, если к объекту невозможно добраться обычной рулеткой ? Это могут быть аварийные здания, представляющие угрозу для жизни, опасные участки и т.д.

«Умная» рулетка поможет избежать всех этих неудобств, облегчив и ускорив процесс. Теперь не придется крепить конец металлического полотна, следить за его натяжением и контролировать, чтобы он не слетел.

Преимущества лазерной рулетки:

  • Возможность проведения всех измерительных операций одним человеком, увеличивая скорость замеров
  • Оперативность получения достоверных значений
  • Возможность сохранения данных на внутренней памяти устройства
  • Точная фокусировка на объектах
  • Есть возможность приобрести устройство с различной дальностью действия от 15 м до 300 м
  • Стабильная работа в жару и холод
  • Широкий функционал
  • Небольшие габариты и маленький вес

Есть отечественные мастера, которые создают лазерный дальномер своими руками. Самодельный прибор используют в бытовых условиях.

По каким параметрам выбирать

Как выбрать лазерную рулетку при настолько широком ассортименте ? При покупке конкретной модели нужно заранее знать ее технические характеристики и на какие задачи она способна.

Лазерный дальномер делится на два класса: бытового и профессионального назначения. Первый вариант – доступен каждому, имеет базовый набор функций, вполне подходит для домашнего ремонта и строительства. Второй класс – из разряда профессионального оборудования и его функциональные возможности куда шире. А цена – оправдана высокая. Тут уж за качество придется платить.

Но это вовсе не означает, что бюджетные модели стоит сразу «отмести» и копить средства на вариант подороже. Посудите сами, какой смысл покупать дорогущий прибор с оригинальными «примочками», если в них нет никакой необходимости. Ведь можно купить лучший лазерный дальномер для дома, не переплачивая за ненужные функции.

Критерии выбора устройства:

  1. Цена – напрямую зависит от функционала и рабочих характеристик. Готовьтесь к тому, что стоимость качественных приборов будет выше. Выбор делаете вы, исходя из собственных возможностей
  2. Дальность измерений – определитесь где вы будите делать замеры дальномером. Если эксплуатация предполагается только в помещении модели с дальностью измерения до 40-50 м будет вполне достаточно. Для работы на открытом пространстве следует выбирать измеритель с дальностью до 150-250 м
  3. Точность показаний – если требуется прибить дома полку в ванной, погрешность измерений не так важна. Другое дело, к примеру прокладка канализационных труб, где точность показаний играет большую роль. Модели с минимальной погрешностью (-/+ 1 мм) относятся к более высокой ценовой категории.

Полезные дополнительные опции, которыми оснащаются модели «побогаче»:

  • Таймер – отсрочка времени начала замеров
  • Широкодиапазонный уклономер – датчик точного измерения углов наклона
  • Bluetooth – для передачи данных на персональный компьютер или ноутбук с целью их дальнейшей обработки или хранения
  • Расчеты по Пифагору – опция, способная выполнять более сложные автоматические расчеты
  • Видоискатель – оптический усилитель, отвечающий за точную фокусировку сгенерированного лазерного луча на объекте
  • Пыле– и влагонепроницаемый корпус для защиты внутренних элементов от негативного воздействия окружающей среды

Как пользоваться в помещении и на улице – отличия

Работа прибора на улице и в помещении несколько отличается. Дальномер для улицы должен оснащаться отражающей пластиной – визиром. Для работы в солнечный день не обойтись без специальных красных очков.

Они помогут обнаружить лазерный луч на плоскости при ярком дневном свете. Рулетка лазерного типа для улицы чаще имеет прочный корпус, специально предназначенный для работы на открытом воздухе. Цена дальномера для дома и улицы несколько различается. Последний будет стоить немного дороже.

В остальном же действия измерительных приборов – идентичное.

Погрешность большинства бюджетных моделей дальномера составляет всего ничего –  1-3 мм.

На некорректность выдаваемых показаний и увеличение погрешности влияют несколько факторов:

  • Конструктивная особенность модели
  • Дальность измерения (чем она больше, тем выше будет погрешность)
  • Ошибки в работе с прибором

Рулетка электронного типа никакой сложности в работе не представляет. Включить прибор, нажать кнопку и наблюдать результаты на дисплее – что может быть проще. Но есть все же некоторые правила, которых стоит придерживаться:

  1. В процессе замеров важно, чтобы дальномер был неподвижен. Добиться этого можно при помощи штатива
  2. Следить за уровнем заряда батареи. Приборы со слабым зарядом могут негативно влиять на результат
  3. Объект, на который направлен лазерный луч не должен обладать высокой (зеркало, фольга) и низкой (пластик) отражательной способностью, иначе точность выданных показаний будет под сомнением

Лазерные рулетки относятся к высокотехнологичным средствам измерения, и перед началом эксплуатации подлежат процедуре поверки (аттестации). Метрологическая аттестация проводится с целью подтверждения заявленных характеристик прибора и дальнейшей его регистрации в едином государственном реестре измерительных устройств.

Это мероприятие выполняется в таких случаях:

  • Прибор был только приобретен и планируется использоваться по назначению
  • Если есть подозрения на некорректную работу прибора (ошибки, допущенные при хранении, транспортировке)
  • По собственному желанию владельца

Поверка происходит в несколько этапов:

  1. Внешний осмотр прибора, где возможно выявить все явные дефекты
  2. Проверка прибора в работе – оценка эффективности его работы
  3. Опробование – определяется мощность лазерного луча и его диаметр, длина волн
  4. Выявление погрешности

По итогу аттестации выдается свидетельство, подтверждающее точность измерений дальномера в пределах установленной погрешности.

Процедуры поверки и калибровки носят один и тот же характер, только последняя выполняется в частном порядке по желанию владельца. Есть фирмы, предоставляющие услуги калибровки владельцам приборов, которые не внесены в государственных реестр, так же с выдачей на руки свидетельства.

Теперь вы знаете по каким критериям нужно выбирать дальномер лазерного типа, чтобы выполнять быстрые и точные замеры. Осталось найти надежного продавца, который предложит вам качественный и сертифицированный товар.

Верного помощника в точных измерениях предлагает купить онлайн-магазин Cylinder. Заказать лазерный строительный дальномер с доставкой можно, оформив заявку прямо на сайте. Листая страницы онлайн-каталога, возможно, вы найдете и другие полезные для себя товары для дома, работы и отдыха.

Делать покупки на сайте одинаково удобно с любых уголков нашей страны. Мы стараемся отправлять товары в день заказа, понимая, как для вас важно получить его как можно быстрее.

Источник: https://cylinder.com.ua/blog/interesnyy_printsip_raboty_lazernogo_dalnomera_ili_kak_nado_polzovatsya_izmeritelem

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.