SHARP GP2Y0A21YK0F DISTANCE MEASURING SENSOR

Quem leu o Manifesto do Solucionática pode ter se perguntado como ensinar Física e outras matérias por meio de montagens eletrônicas. O projeto mostrado abaixo serve como um bom exemplo do uso de teorias da Física Moderna na construção de dispositivos e sensores eletrônicos cada vez mais sofisticados.

Aqui temos um "simples" sensor de distância, que equipa alguns equipamentos de segurança ou mesmo um prosaico controle de porta automática. A Sharp fabrica alguns sensores que unem vários conceitos importantes da Física e da Matemática com uma microeletrônica avançada e com o Processamento Digital de Sinais (DSP).

O GP2Y0A21YK0F mede a distância a um determinado ponto calculando o reflexo do feixe de um led infravermelho, enviado pelo sensor, até um outro LED especial, também localizado no sensor, que tem a propriedade de detectar o foco desse mesmo feixe, ou seja, reversamente polarizado o led faz as vezes de um fotossensor. Sabendo-se das dimensões desse sensor (é um quadrado com alguns milímetros de lado) é possível determinar o ponto x,y em que o foco atingiu o sensor na volta, por meio da variação da corrente em seus terminais. Ao contrário dos leds e diodos comuns este pode ter mais que quatro terminais.

Complicou? Que tal uma figura? A da esquerda mostra o princípio de funcionamento. A outra figura é o sensor propriamente dito.

Ao contrário de alguns sensores de distância que medem a intensidade do feixe de luz emitido, o da Sharp mede o ângulo em que o raio refletido chega no sensor. É isso que ele faz: Trigonometria. Semelhança de triângulos etc. Conhecendo-se as dimensões do sensor (diodo: PSD - Position Sensitive Diode) e a separação entre ele e o led infravermelho (IRLED), por semelhança de triângulos calcula-se o ângulo de incidência

Parte da mágica acontece porque ao atingir o sensor, o feixe infravermelho de luz , reflete um ponto quase do mesmo tamanho do ponto que atinge o objeto ao qual queremos medir a distância (870 nm +- 70nm). É praticamente o mesmo led dos controles remotos de tv.

A outra parte da mágica deve-se ao sensor, que gera duas correntes I1 e I2, que são proporcionais à posição em que o feixe refletido atingiu o sensor. Exatamente no centro I1=I2. Acima do centro I1>I2 e abaixo, I2>I1. Aí, entra o DSP, que acondiciona o sinal, de modo a ter uma tensão de 0.4 a 2,4 V (equivalente a 80cm e 10cm, respectivamente) na saída do sensor.Abaixo de 10cm o sensor não tem um comportamento linear (melhor dizendo, linearizável), como mostra a figura abaixo, retirada do manual da Sharp: