tema10 el sensor gp2d120 rev291110 - … · diagrama de bloques el sensor calculala...

(c) Domingo Llorente 2010 1

EL sensor de distancias GP2D120


Características del sensor

� Salida analógica (Vo)

� Alimentación a +5v

� Rango efectivo de medida de 4 a 40 cm

� Tiempo típico de respuesta 39ms

� Retardo típico de comienzo 44ms

� Consumo medio 33mA


Diagrama de bloques

� El sensor calcula la distancia midiendo el ángulo de reflexión recibido

Diagrama de bloques


Curva derespuesta

� La respuesta NO es lineal

� Es necesario utilizar algúnmétodo de interpolación

� El sensor NO da lecturasfiables por debajo de 4cm.


Métodos de interpolación

� Experimental. (Realizando lecturas de tensión en función de la distancia).

� Interpolación lineal. Método de la recta punto pendiente.

� Interpolación lineal. Método de los mínimos cuadrados.

� Interpolación polinómica.


Interpolación experimental (no recomendable)

� Realizar experimentalmente lecturas de tensión del sensor

colocando un objeto a distancias conocidas.

� Cuantas más lecturas realicemos mejores resultados obtendremos.

� Luego guardar los resultados en dos tablas.

float V[n]={0.3 ,0.4 ,0.5 ,…… }; // Valores de tensión

float D[n]={40.0 ,30.0,25.8,…… }; // Valores de distancia

� En tiempo de ejecución para cada lectura de tensión del sensor

consultaremos el valor más próximo almacenado en la tabla V[n] y

su valor de distancia asociado en D[n].


Interpolación lineal. Recta punto pendiente

� El método de la interpolación lineal consiste en tomar dos lecturas, parejas (Tensión,distancia). (x1,y2),(x2,y2)

� Con dos puntos se puede calcular matemáticamente la ecuación de la recta que pasa por dichos puntos:

(y-y1)=m(x-x1) donde m=(y2-y1)/(x2-x1)

� Al resolver la ecuación tendremos una función que nos devolveráel valor de la distancia en función del valor de tensión que nos da el sensor.

� Si tomamos N medidas podemos calcular las ecuaciones de N-1 rectas y así sustituir la curva NO lineal por un conjunto de rectasconocidas.



Tomando 7 puntos vamos a convertir la curva de respuestano lineal del conversor en 6 rectas.

Nota: Vamos a considerar como eje X el valor de tensión y como eje Y el valor de distancia para sacar las ecuaciones y=f(x), es decir, distancia=f(tensión);



Aplicando la ecuación de la recta cada dos puntos obtenemos:

R1) y= 12 – 3xR2) y= 16 – 5xR3) y= 21 – 8.57xR4) y= 32.32 – 19.35xR5) y= 41.53 – 31.81xR6) y= 60.45 – 68.18x

Donde:y= Distancia en cmx= Tensión Vo del sensor GP2D120



Ahora ya solo queda programar las ecuaciones en CCS:

voltios=5.0*valor_adc/1023;

if(voltios <=3.00 && voltios >2.00) dist=12.00-3.00*voltios; // Tramo R1






printf(lcd_putc,”\fVsal:%f”,voltios”);

printf(lcd_putc,”\nDist:%f”,dist”);


Interpolación lineal. Mínimos cuadrados


Interpolación lineal. Mínimos cuadrados (II)

Se trata de encontrar la ecuación de la recta quepase, lo más cercaposible, de todos los puntos.


Interpolación lineal. Mínimos cuadrados (III)

Completamos la tabla con los valores tomados de forma experimental


Interpolación lineal. Mínimos cuadrados (IV)

La recta buscada es:

Y=0.935x + 0.36

En nuestro caso:Podríamos fijar grupos de tres o cuatro puntos de la gráfica del sensory calcular las ecuaciones de las rectas por este método


Interpolación Polinómica.

Base matemática:Dados N puntos del plano siempre existirá un polinomio de ordenN-1 que pase por dichos puntos.

Para dos puntos: p1 y p2 existe un polinomio de grado 1 (recta) que pasa por los dos. Y=ax+b

Para tres puntos: p1,p2 y p3 existe un polinomio de grado 2 (parábola) que pasa por los tres. Y=ax2+bx+c

El método consiste en plantear las N ecuaciones con N incognitaspara calcular los valores de a,b,c,…

El método consigue polinomios que “suavizan” las curvas entre los puntos pero suelen ser inestables según vamos subiendo de ordeny el cálculo se complica.


Ejemplo de programa

Diseñar un programa que esté, constantemente, leyendo valor Vo del sensor GP2D120 conectado a la entrada analógica AN3 y mostrando en el LCD de la placa el valor de la tensión y la distancia en cm. Utilizar el método de interpolación lineal dividiendo la curvade respuesta del sensor en 6 rectas.


Solución en CCS (I)

Comenzamos utilizando elasistente “PIC Wizard”

Luego creamos la carpeta para nuestro proyecto y damos un nombre al archivo con extensión .pjt


Solución en CCS (II)

Elegir:Pic: PIC17F877AFrecuencia del oscilador: 4MhzFuses: Crystal osc <=4MhzMemoria de programa: No protegida


Solución en CCS (III)

En la pestaña de “Analog” configurar:• Resolución: 1024 (10bits).

• Fuente de reloj parala conversión: Internal

• La entrada analógica: A0 A1 A3


Solución en CCS (IV)

En la pestaña “Code” podemos ver el código que se añadirá en nuestro programa.


Solución completa:


Valores obtenidos

tema10 el sensor gp2d120 rev291110 - … · diagrama de bloques el sensor calculala...

Documents