Лазерный дальномер

Содержание

Дальномер. Виды и работа. Применение и как выбрать. Особенности

Дальномер – это прибор, предназначенный для определения расстояния между наблюдателем и удаленным объектом без необходимости приближаться к нему. Он широко используется в геодезии, а также в строительстве, топографии и прочих сферах. Также дальномерами пользуются военные для корректировки огня со снайперского оружия и минометных установок.

Кому пригодится дальномер, и его преимущества над измерительной рулеткой

Применение дальномеров имеет массу преимуществ над традиционными измерительными линейками и рулетками, поскольку дает возможность получить точные данные о расстоянии к объекту за считанные секунды. При этом оператор использующий прибор может находиться на одном месте. Это намного удобней и быстрее. При этом получаются точные показатели с минимальной погрешностью. К примеру, если измерять расстояние между двумя объектами на ландшафте, то при применении обыкновенной измерительной рулетки может возникнуть большая погрешность в связи с наличием на траектории движения неровностей и углублений. Дальномеры проводят измерения по идеально прямой линии, сводя на нет факторы, влияющие на точность.

Применение подобного оборудования в быту неоправданно. Его могут использовать строители, но только те, которые занимаются возведением зданий, а не внутренней отделкой. Стоимость подобного инструмента, а также затраты времени на его выставление, делают его применение для монтажной разметки на стенах неактуальным. В том же случае если необходимо обозначить границы для заливки фундамента или рытья большого котлована для крупных зданий, тогда естественно дальномер будет намного удобнее, чем рулетка.

Также дальномеры часто используют фотографы, которые предпочитают снимать пейзажи. Интересует это оборудование и астрономов, геодезистов, военных и мореплавателей. Это сугубо профессиональный инструмент, который не стоит покупать любителю, планирующему его использование от случая к случаю.

Виды дальномеров по принципу работы
По принципу работы существующие конструкции дальномеров разделяют на две категории:
  1. Активные.
  2. Пассивные.

Активные наводятся объективом на точку, к которой необходимо измерить расстояние, после чего отправляют на нее световой или звуковой сигнал. Достигнув поверхности предмета, тот отражается и возвращается обратно. Чувствительный элемент прибора улавливает волну и рассчитывает расстояние к объекту на основе времени, которое ушло на ее передвижение.

Активные дальномеры бывают следующих видов:
  • Звуковые.
  • Световые.
  • Лазерные.

Что касается пассивных, то они не посылают никаких сигналов. Определение расстояния осуществляется по совершенно другому принципу. Такие инструменты работают по законам геометрии. С помощью пассивных приборов осуществляется вычисление построенного равнобедренного треугольника, по параметрам которого можно высчитать расстояние.

Пассивные дальномеры бывают:
  • Оптические.
  • Нитевые.
Ультразвуковой дальномер

Является самым неточным устройством, работающим по активному принципу. Это оборудование имеет схожий метод с тем, что используют для ориентирования дельфины или летучие мыши. Прибор создает звуковую волну, направленную вперед на объект, к которому нужно померить расстояние. При достижении импульсом преграды создается эхо, которое отбивается и попадает на чувствительную часть ультразвукового устройства.

Такие приборы используют звук с высокой частотой около 40 Кгц. Он неуловимый уху человека, поэтому применение подобного дальномера не вызывает никакого дискомфорта. Это сравнительно недорогие устройства, но чтобы ими воспользоваться, необходимо правильно направить импульс, на что уходит время. Конечно, рулеткой мерить намного дольше, но лазерные инструменты более совершенные, чем ультразвуковые.

Лазерный дальномер

Один из самых востребованных. Он направляет на объект пучок света, который отбивается и возвращается на чувствительный сенсор устройства. По тому времени, которое уходит на движение пучка света туда и обратно прибор автоматически рассчитывает дистанцию. Таким образом, оператор просто считывает готовые цифровые данные с дисплея.

Такие устройства могут комплектоваться лазером различной мощности. Дальность измерения зависит именно от яркости излучателя. В продаже можно встретить строительные дальномеры с диапазоном действия от 20 до 50 м. Также бывают более мощные устройства, которыми пользуются геодезисты. Лазерные приборы очень надежные, а главное могут ремонтироваться. Практически любая деталь, которая вышла из строя, может быть заменена в сервисном центре.

Лазерные дальномеры являются электронным устройством, которое нуждается в источнике питания. В качестве него может выступать встроенная аккумуляторная батарея или обыкновенные пальчиковые батарейки. В плане экономии лучшее устройство на аккумуляторе, которое можно заряжать от электросети. Себестоимость обеспечения его работы намного ниже, чем при периодической покупке батареек для смены.

При использовании лазерного дальномера для измерения расстояния от очень удаленных объектом в несколько сотен метров устройство должно закрепляться на штативе. Дело в том, что дрожание рук при столь значительной дистанции не позволит оборудованию уловить отраженный сигнал, а также изначально направить его прямо в цель. Если же прибор будет закреплен неподвижно, то это позволит избежать подобных факторов влияющих на погрешность.

Точность измерения лазерным дальномером во многом зависит от условий, в которых осуществляется работа. Под открытым небом при хорошем солнечном освещении устройство теряет свою чувствительность, особенно если приходится действовать на большие дистанции. Также оно плохо работает в туман, но эта проблема присуща всем типам дальномеров, поскольку для них нужна прямая видимость.

Оптический дальномер

Работает по пассивному принципу. Такие устройства часто используют геодезисты, поскольку инструмент поддерживает измерения на дальние расстояния. При необходимости осуществлять топографические работы лучше выбрать оборудование этого типа. Такие приборы работают по всем известной теореме Пифагора, которая является одной из самых главных в геометрии.

Подобные инструменты не имеют датчика, который автоматически определяет расстояние. Смотря в окуляр оптического дальномера нужно визуально зафиксировать данные специальной шкалы, поэтому получение погрешности является неизбежной.

Хотя оптические дальномеры и весьма удачный вариант для дальних измерений, но если нужно померить дистанцию до отвесного объекта с рельефной поверхностью, к примеру отвесной скальной стены, то при взгляде через зрительную трубку данная поверхность будет выглядеть обычной плоскостью. В результате полученные параметры дистанции будут иметь значительную погрешность и показания расстояния в целом, а не к определенной точке отсчета.

Оптические дальномеры бывают монокулярными и стереоскопическими. Их принцип работы немного отличается, поскольку первые позволяют вычислять расстояние используя геометрические формулы для прямоугольного треугольника, а вторые для равнобедренного. Монокуляр стоит дешевле, чем дальномер с двумя зрительными трубками. Кроме этого он менее удобен, поскольку вызывает утомление оператора. Смотреть через стереоскопические дальномеры комфортнее, а кроме этого они способны определить расстояние до движущегося объекта.

Нитевый дальномер

Работает схожим принципом с оптическим. Для осуществления измерения применяются геометрические вычисления. Устройство применяется со специальной рейкой с нанесенной на нее шкалой делением в 2 см. Она переносится к той точке, до которой необходимо измерить расстояние. Планка устанавливается горизонтально. Она укапывается в грунт или поддерживается специальными подставками. В крайнем случае ее может удерживать напарник руками. После того как рейка установлена необходимо вернуться к точке от которой нужно провести измерение и посмотреть на шкалу планки через объектив устройства. Его зрительная труба имеет установленные тонкие горизонтальные нити. Просматривая через глазки дальномера нужно подсчитать, сколько делений на шкале планки помещается между двумя линиями. После получения данных остается провести расчет по специальной табличке или формуле, в зависимости от желания.

Такое оборудование является довольно точным, но весьма неудобным. Дело в том, что при его применении в любом случае придется отправиться к объекту, к которому нужно померить дистанцию, чтобы установить рейку со шкалой. После необходимо будет вернуться к устройству и посмотреть через зрительную трубку. Если речь идет о расстояниях в несколько сотен метров, то подобные переходы заберут много времени и сил. В связи с этим специалисты, которые пользуются подобными дальномерами, обычно действуют с напарником. Оборудование других типов позволяет работать одному.

Интересный принцип работы лазерного дальномера или как надо пользоваться измерителем

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

Для чего прибору нужна поверка и калибровка

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.

Что такое дальномер и для чего он нужен?

Сегодня в геодезии, строительных и ремонтных работах широко распространены лазерные дальномеры: применение этих приборов еще несколько лет назад было редкостью, а сегодня широко распространено. Для чего нужен дальномер, если существуют рулетки и измерительные ленты? Этот прибор позволяет измерять расстояние до объекта, не приближаясь к нему.

Преимущества лазерного дальномера

  • максимальная точность измерений;

  • время отклика прибора – несколько секунд даже при работе с расстояниями до 100 км;

  • для работы с рулеткой чаще всего нужны два человека, а дальномером можно пользоваться без помощников.

Как работает дальномер?

В момент включения излучатель прибора выпускает лазерный луч, который отражается от поверхности объекта и улавливается приемником. Затем прибор определяет расстояние до объекта и высвечивает его на дисплее.

По принципу действия выделяют импульсные и фазовые дальномеры. Импульсные определяют расстояние в зависимости от того, сколько времени лазерному лучу потребовалось для его прохождения, а фазовые – на основании разности фаз отраженного и отправленного сигналов. Они имеют более высокую точность измерений и используются обычно в профессиональных целях: геодезистами, топографами, строителями.

Сегодня существуют различные типы лазерных дальномеров с дополнительными функциями. Они могут запоминать результаты измерений или переводить их из одной единицы измерения в другую (например, метры в дюймы), выполнять сложные вычисления.

Для чего нужен лазерный дальномер, кроме измерения расстояний?

Современные приборы имеют множество различных функций, позволяющих вычислять площадь поверхностей и объем помещений даже сложной формы. Применение дальномера поможет, если вам нужно:

  • определить высоту здания или прямоугольной ниши;

  • подсчитать общую площадь стен помещения и количество необходимых для ремонта материалов;

  • измерить площадь многоугольного помещения, наклонного участка крыши сложной формы, фасада дома со скатной крышей;

  • определить максимальное и минимальное расстояние до объекта;

  • узнать угол наклона крыши;

  • разметить несколько отрезков одинаковой длины.

Как пользоваться дальномером?

Работать с прибором очень просто. После включения необходимо прислонить его к ровной плоскости (например, стене) и нажать на кнопку, включающую функцию измерения. Прибор направит луч к объекту и отразит данные замера на мониторе. Для отдельных функций, например, вычисления площади или объема, также есть свои кнопки. Современные дальномеры оснащены модулем способным передавать данные сразу в компьютер.

На нашем сайте представлены различные модели дальномеров от производителей Bosch, CST Berger и Stabila для применения в быту и профессионального использования. Наши сотрудники помогут вам с выбором подходящей модели, оптимально подходящей вам по соотношению функциональности и стоимости.

Дальномер

Стереоскопический дальномер ДЯ-6
Предназначен для определения дальности и высоты полёта цели, а также её угловых координат (азимут и угол места) при стрельбе зенитной артиллерии среднего и крупного калибра. База — 3 м. Пределы измерения: дальности — от 2 000 до 50 000 м; высоты — от 200 до 20 000 м; угла места цели — от −4 — 00 (−24°) до +15—00 (+90°). Оптические характеристики дальномера: увеличение — 8× поле зрения — 7°30′. Масса в боевом положении — 205 кг. Изготовлен в 1945 г. Военно-исторический музей артиллерии, инженерных войск и войск связи, Санкт-Петербург.

Дальноме́р — устройство, предназначенное для определения расстояния от наблюдателя до объекта. Используется в геодезии, для наводки на резкость в фотографии, в прицельных приспособлениях оружия, систем бомбометания и т. д.

Виды дальномеров

Дальномерные приспособления делятся на активные и пассивные:

  • активные:
    • звуковой дальномер
    • световой дальномер
    • лазерный дальномер
    • других конструкций
  • пассивные:
    • дальномеры, использующие оптический параллакс (напр. дальномерный фотоаппарат)
    • дальномеры, использующие сопоставление объекта какому-либо образцу (нитяной дальномер и т.д.)
    • других конструкций

Принцип работы

300pxУстройство и принцип работы оптического дальномера

Принцип действия дальномеров активного типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Скорость распространения сигнала (скорость света или звука) считается известной.

Измерение расстояний дальномерами пассивного типа основано на определении высоты h {\displaystyle h} равнобедренного треугольника A B C {\displaystyle ABC} , например по известной стороне A B = l {\displaystyle AB=l} (базе) и противолежащему острому углу β {\displaystyle \beta } (т. н. параллактическому углу). Одна из величин, l {\displaystyle l} или β {\displaystyle \beta } , обычно является постоянной, а другая — переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой.

  • A B = l {\displaystyle AB=l} — расстояние между объективами дальномера (база дальномера)
  • C {\displaystyle C} — объект, до которого надо определить расстояние
  • h {\displaystyle h} — расстояние между дальномером и объектом наблюдения

Артиллерийский дальномер

В конце 1860-х годов русским офицером и военным инженером Василием Фомичом Петрушевским был изобретён первый в мире прибор для точного определения дистанций до цели, применявшийся в береговой артиллерии. В 1868 году береговой артиллерийский дальномер Петрушевского прошёл успешные испытания на батареях в Кронштадте. Дальномеры Петрушевского значительно улучшили качество стрельбы береговой артиллерии.

Дальномеры различных конструкций

Матрос ВМФ СССР наблюдает в оптический дальномер за результатами бомбометания по подводным лодкам, 1943 Приставной дальномер для шкальных фотоаппаратов Дальномер фотоаппарата
«Зоркий-5»
Лазерный дальномер Лазерный целеуказатель-дальномер Портативный тепловизор-дальномер

Часы «Штурманские» («Океан»)

Некоторые модели часов имеют шкалу определения расстояний по светозвуковым сигналам (основана на разнице между скоростью света и скоростью звука). В СССР на Первом Московском часовом заводе выпускались наручные часы «Штурманские» — часы для военных лётчиков и штурманов. «Океан» — часы для моряков, вариант часов «Штурманские». Шкала определения расстояний по светозвуковым сигналам градуирована в кабельтовых и морских милях.

> См. также Дальномер:

  • Значения в Викисловаре
  • Медиафайлы на Викискладе
  • Дальномерный фотоаппарат
  • Радиодальномер

Примечания

  1. Денисов Аркадий Пантелеймонович, Перечнев Юрий Георгиевич. Русская береговая артиллерия. — Москва: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1956. — С. 32. — 47 с.
  2. allmines.net. ПЕТРУШЕВСКИЙ Василий Фомич (1829-1891) — Allmines (англ.). allmines.net. Дата обращения 26 января 2019.

Литература

  • Геодезические инструменты // Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  • Герасимов Ф. Я., Говорухин А. М. и др. Краткий топографо-геодезический словарь-справочник,1968; М. Недра.

Ссылки

  • Дальномеры // Военная энциклопедия : / под ред. В. Ф. Новицкого . — СПб. ; : Тип. т-ва И. Д. Сытина, 1911—1915.

Словари и энциклопедии

Самодельный фазовый лазерный дальномер

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 рассматриваетсяздесь (на английском)издесь (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, 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.
Видео 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:

Лазерный дальномер: ремонт, принцип работы и пример самодельного измерителя

Потребность проведения точных измерений, возникает практически во всех сферах деятельности современного человека: от мелкого ремесла, до крупного строительства. До недавних пор, самым актуальным и удобным прибором для определения размеров, считалась рулетка, оснащенная лентой с мерной шкалой. Массовое же развитие технологий, заложило основу инновационного принципа измерения, на котором базируются все современные лазерные дальномеры. В данной теме, мы проведем детальный разбор подобных устройств, расскажем, как они работают и какие могут иметь неполадки. Опишем способы устранения самых распространенных дефектов, а в завершении, дадим краткую инструкцию по изготовлению лазерного дальномера своими руками.

Как работает лазерный дальномер

Способ точного бесконтактного определения расстояния с выводом данных на дисплей, представляет собой сложную электронную схему. В основе конструкции лежит излучатель, приёмник, блок измерения времени и микропроцессор, чья совокупность позволяет нам в полной мере эксплуатировать лазерный дальномер. Устройство прибора, в более детальном разборе процессорных плат и модулей, имеет приличную сеть, чья структура лежит далеко за гранью понимания среднестатистического обывателя. Даже радиолюбители, увлекающиеся электроникой, собирают дальномеры из готовых элементов при помощи пайки и программирования.

Говоря по сути, принцип работы лазерного дальномера базируется на скорости света и времени прохождения луча до поверхности и обратно. Выпущенный из излучателя лазер, отражается от первого попавшегося на пути твердого объекта (даже с большим углом преломления), и частично возвращается к устройству, где его распознает принимающий модуль и фиксирует время, потребовавшееся ему для преодоления этого расстояния. Поскольку свет перемещается со скоростью 299 792 458 метров в секунду или 29.2 сантиметров в микросекунду (мкс), то, зная затраченное на путь время, можно легко вычислить длину проделанного им пути. Таким образом, основная формула, используемая дальномерами, имеет следующий вид.

L = ct/2 , где L – это искомая длина, c – скорость, t – время. В произведении данных величин заключается весь путь, проделанный лучом от прибора до объекта и обратно. Деление результата на 2, требуется для получения расстояния только в одну сторону.
Представленный выше принцип, относиться к импульсным дальномерам, имеющим максимально широкое представление на рынке строительного инструмента. Данные приборы имеют приличную точность с погрешностью от 0.5 до 3-х мм, в зависимости от встроенного датчика приема сигнала, чья скорость обработки должна быть молниеносно быстрой.

Помимо импульсного, существует ещё фазовый способ измерения, все также основанный на лазере, но кардинально отличающийся по способу получения информации. В основе данного принципа лежит частота испускаемого лазера, которая не превышает 450 МГц (в среднем от 10 до 150). Вместо времени, здесь определяется разница фаз (исходящей и принимаемой), на основе которой рассчитывается расстояние до объекта. Фазовому дальномеру требуется больше времени для получения значения, но точность измерений превосходит импульсный.

Неисправности лазерного дальномера

Производство электронных измерительных приборов, подразумевает высочайшую точность сборки с обязательным контролем качества каждого изделия. Сложную конструкцию лазерных рулеток, стараются максимально изолировать от контакта с внешней средой и обезопасить от грубого физического воздействия. Поскольку эксплуатация устройств зачастую проходит в условиях повышенной опасности (в мастерских, на производствах или стой-площадках), они нередко подвергаются ударам и сильным вибрациям, способным нанести фатальный ущерб мельчайшим узлам устройства.

Несмотря на общий принцип действия лазерных дальномеров, они зачастую имеют уникальный набор компонентов и программного обеспечения. Даже если корни неисправности будут схожими, то конструкция самой детали или схемы будет индивидуальной для каждой отдельно взятой модели. Проблемы физического характера, могут быть связаны с расфокусировкой лазерного луча, изломом откидной скобы, деформацией кнопок или корпуса. При желании и умелых руках, подобные дефекты можно устранить самостоятельно.

Ремонт электронных компонентов требует куда более специфичных навыков, и даже специального образования. Неисправности такого рода, часто выражаются в проблемах с включением устройства, дисплеем, приёмником сигнала, определением заряда батареи. Количество дефектов, пропорционально функционалу, которым оснащен конкретный дальномер. Ремонт прибора своими руками, в случае неисправной электроники, не удастся выполнить без определенных познаний, и лучше будет отнести его в специализированный сервис на диагностику.

Ремонт лазерного дальномера

Если повреждения несут в основном физический характер, а электроника работает исправно, прибор можно восстановить самостоятельно, при наличии желания и смекалки. В первую очередь необходимо установить источник проблемы, исходя из имеющегося дефекта. В данной теме, мы рассмотрим 2 случая поломок на конкретных моделях, и приведем рекомендации по их устранению.

Основываясь на изложенных далее принципах, можно отремонтировать практически любой лазерный дальномер. Разборка подобных приборов, зачастую имеет свои уникальные особенности, в связи с многообразием видов корпуса. В некоторых случаях, компоненты снимаются очень легко, но иногда приборы изначально задумываются неразборными и добраться до поломки бывает проблематично. Именно второй тип устройств рассмотрим далее.
В качестве первого пациента выступает дальномер Bosch DLE 50, с поврежденной фокусировкой луча в следствии падения со 2-го этажа. Вместо сконцентрированной точки, лазер принял форму фонарика с размытым пятном света. Измерительная способность устройства сократилась до 70 см, и при попытке измерения больших расстояний дисплей отображает ошибку “Error”. Задача заключается в калибровке фокусирующей линзы по отношению к измерительному каналу. Все элементы расположены внутри корпуса, поэтому разбирать необходимо.
Вполне вероятно, что производители модели Bosch DLE 50, исключили надобность в самостоятельном ремонте ещё на стадии проектирования. Корпус прибора, имеет всего 3 внешних резьбовых соединения (2 под батарейками и 1 на откидной скобе), в то время, как остальные элементы спаяны или приклеены. Разумеется, в гарантийном сервисе, разборка и сборка подобного монолита происходит без проблем, однако в быту этот процесс может вызвать затруднение. Потребуется паяльник, для отсоединения контактов питания, и термофен, для снятия приклеенной клавиатуры. Все соединительные элементы, представлены на приведенных ниже фотографиях, в порядке разборки инструмента.
Добравшись до линзы и блока привода штоки, можно приступать к фокусировке. Для этого отмеряем расстояние от 5 до 15 метров (чем больше, тем лучше), и в конце дистанции, располагаем ровный объект с хорошим отражением. Подключаем лазер к источнику питания (преобразователю) и начинаем аккуратно шевелить линзу, пока пучок света не примет вид точки. Процесс настройки достаточно кропотливый и стоит запастись терпением. При достижении оптимальной фокусировки, линзу следует зафиксировать термоклеем. Таким образом, можно продлить срок службы дальномеру с поврежденным лазером.
В качестве второго примера, рассмотрим поломку откидной скобы прибора того-же бренда “Bosch”, по уже под маркой “GLM 80”. Пластиковый элемент сломан пополам и подлежит замене. Крепление скобы к инструменту осуществляется винтом, поэтому процесс извлечения старой и установки новой детали, не составит труда. Загвоздка заключается в поиске и приобретении замены. Можно заказать новый крепежный комплект, который обойдется порядка 400 рублей (для данной модели), и с большой вероятностью будет доступен в крупных мегаполисах.
Альтернативным вариантом будет изготовление детали посредством печати на 3D-принтере. В таком случае, требуется провести точные измерения всех граней скобы и создать трехмерную модель в программе “Tinkercad” или ей подобной. Если у вас нет опыта моделирования, можно отнести лист с измерениями и сломанную деталь в ближайший сервис, где предоставляют услуги 3D-печати. Качество подобного изделия сравнимо с обычным гибким пластиком, чего вполне хватает для выполнения поставленных задач.
В большинстве случаев, ремонт лазерных дальномеров требует индивидуального подхода к каждой отдельно-взятой поломке. Разбор всех возможных неполадок займет объем стандартного учебника, что не возможно уместить в одну статью ознакомительного характера. Если вы хотите определить причину или узнать способ устранения поломки, изложите симптомы устройства к комментариях ниже. Наш мастер обязательно подскажет, где и как следует разбираться. Если же вы не уверены в своих навыках или терпении, то лучше всего будет обратиться в специализированный сервис.

Лазерный дальномер своими руками

Даже при поверхностном разборе дальномера, быстро приходит понимание сложности конструкции, состоящей из уникальных микросхем, плат и различных компонентов. Точное измерение расстояния, с выводом данных на дисплей, требует навыков уверенного радиолюбителя (минимум), и знаний программирования. Большинство элементов, выпускается индивидуально для производителей подобных устройств, и в открытой продаже не встречается, что осложняет процесс самостоятельной сборки.
По последним данным, на сегодняшний день, существует не много свободно распространяемых модулей лазерного измерителя, один из которых “CJMCU-530”, используемый в робототехнике, бытовых приборах, компьютерах и автофокусе камер. Производителем заявлена дистанция измерения до 2-х метров, но после 1.3 м, точность заметно падает. На оптимальной дистанции, погрешность составляет ± 1-3 мм. Подобные возможности мало подходят для строительных работ, и модель зачастую используется в автоматизации бытовых условий, как индикатор уровня воды в бочке, открывания дверей, лазерной сигнализации и прочих, разнообразных проектах.
Чтобы изготовить подобный дальномер своими руками, специализированные навыки не требуются. Достаточно иметь в наличии паяльник и компьютер для загрузки программы. Работает модель только в совокупности с аппаратной платформой (например, Arduino Uno), от напряжения 3.3 вольта. Первым делом, к модулю необходимо припаять штырьки, идущие в комплекте, и соединить его с ардуино кабелями DuPont, по следующей схеме.
По завершению соединения контактов, устанавливаем официальное программное обеспечение arduino и подключаем платформу к компьютеру через micro-USB. В текстовый редактор программы, помещаем нижеприведенный код и кликаем по кнопке загрузки. Когда данные будут преданы, на мониторе появиться окно с числовыми значениями, обозначающими расстояния от датчика до ближайшей поверхности, на которую он направлен.
Программа для загрузки в arduino:

При необходимости, собранный мини-дальномер, можно подключить к автономному источнику питания (аккумулятору или батарейному блоку). Для отображения результатов измерения, устройство должно соединяться с компьютером. При желании и более глубоких познаниях, его можно подключить к компактному дисплею, превратив в полностью портативный прибор.

Малый диапазон измерений и постоянной контакт с персональным компьютером, значительно сокращают область применения подобного модуля. Если самостоятельно собрать беспроводной дальномер, рекомендуем обратить внимание на ультрозвуковые датчики. В отдельной статье (), мы объяснили процесс сборки измерителя, основанного на этом принципе.
статья из рубрики Рейтинг

Лазерные дальномеры — устройства для измерения расстояния с широкой сферой применения

Лазерными дальномерами называют небольшие электронные приборы, основным предназначением которых является измерение расстояния до удалённого объекта. Современные устройства оснащаются широким функционалом, который позволяет рассчитать множество дополнительных параметров. При выборе конкретной модели необходимо чётко определить задачи, для которых приобретается дальномер.

Принцип действия

По принципу работы лазерные дальномеры подразделяются на 2 больших категории: импульсные и фазовые. Этими особенностями определяется область использования приборов.

Импульсные

Схемная реализация таких приборов является наиболее простой. Работа основана на принципе обнаружения, который используется в радиолокации. На объект направляется короткий радиоимпульс, после чего устройство принимает обратно отражённый сигнал.

Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович Особенность лазерных импульсных дальномеров заключается в том, что вместо источника излучения используется лазер. Это позволяет увеличить точность измерений и определения местонахождения объекта. Однако при этом страдает угловая расходимость и повышается влияние атмосферного шума на сигнал.

Импульсные дальномеры обычно используются при необходимости точно измерить большое расстояние (100 и более км).

Сферами применения являются:

  • Навигация.
  • Геодезия.
  • Военное дело.
  • Астрономия и т.д.

Чтобы определить параметры объекта, удалённого менее чем на 80 км, импульсные приборы должны быть оснащены дорогостоящими элементами (специализированными микросхемами, программируемыми логическими интегральными схемами).

Фазовые

Благодаря отсутствию дорогих компонентов (ПЛИС, сверхточных таймеров) они стоят значительно дешевле, чем импульсные модели.

Дальномеры при работе постоянно излучают сигнал, частота которого не превышает 500 МГц. Волна имеет неизменную длину (500-1100 нанометров). Фотоприёмник принимает отражающийся от объекта импульс. Расстояние определяется на основании расчёта разницы между изначальной и конечной фазами сигнала. Такие приборы обеспечивают высокую точность измерений при удалённости объекта не более 1 км.

Сферы применения таких приборов обусловлены их способностью производить точные измерения на небольших расстояниях:

  • Строительство.
  • Некоторые виды геодезических работ.
  • Сканеры.
  • Робототехника и т.д.

Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович В повседневной жизни обычно используют именно фазовые дальномеры. Также в строительстве широко применяется их разновидность – лазерная рулетка.

Характеристики прибора

Вне зависимости от того, какими дополнительными опциями оснащён лазерный дальномер, он обладает следующими характеристиками:

  • Диапазон измерений (показывает максимальное расстояние, на котором прибор может измерить параметры объекта с точностью, заявленной производителем. У современных моделей этот показатель достигает 100 м).
  • Точность (допустимая погрешность в измерениях. Обычно находится в пределах 3 мм).
  • Питание. Обычно осуществляется от элементов АА или ААА (так называемых «пальчиковых» или «мизинчиковых» батареек). Некоторые модели питаются от аккумуляторов или элементов питания нестандартных типов, однако лучше выбрать прибор на классических батареях, которые без труда можно найти в магазине.
  • Масса. Современные компактные дальномеры весят до 150 грамм. Более тяжёлые модели неудобны в использовании, особенно если с прибором приходится работать постоянно.

Дополнительные функции

Помимо основной функции (измерение расстояния), современные модели могут оснащаться опциями, которые позволяют им решать множество других задач: рассчитывать объём и площадь, выполнять математические действия и т.д..

Наиболее популярными являются следующие дополнения:

  • Уровень (с его помощью можно определить отклонения плоскостей по вертикали и горизонтали).
  • Угломер (в совокупности с уровнем позволяет производить одновременно несколько измерений).
  • Защита от пыли и влаги. Дальномеры являются точными электронными устройствами. Попадание внутрь пыли или влаги может привести к выходу его из строя. Защищёнными корпусами оснащаются практически все современные модели. Однако если прибор планируется эксплуатировать в неблагоприятных условиях, рекомендуется выбрать вариант с повышенной защитой. Дополнительно можно приобрести специальный чехол.
  • Подсветка. Даже на дорогостоящих моделях со множеством дополнительных опций иногда можно встретить монохромный дисплей и клавиатуру без подсветки. Такие приборы не очень удобны в эксплуатации. Лучше выбрать устройство с активируемой либо постоянной подсветкой и цветным дисплеем.
  • Дальномер, оснащённый этой функцией, можно подключить к смартфону, планшету или ноутбуку для сохранения, анализа и передачи данных. Если выполнять все эти действия вручную, темп работы существенно снизится.

Критерии выбора лазерного дальномера

Главное, чтобы прибор мог справиться с поставленной задачей. Чтобы не ошибиться, рекомендуется обратить внимание на несколько важных факторов.

Место проведения измерений

При ярком солнечном свете лазерный луч можно визуально распознать на расстоянии до 10 м. Для замеров на более дальних дистанциях в дальномер должен быть встроен оптический или цифровой визир.
При работе на больших открытых площадках следует выбирать устройства с повышенной дальностью и точностью. В помещениях можно использовать любую модель.

Точность и диапазон

Стандартные дальномеры обеспечивает точность 1-3 мм на расстоянии от 50 см до 100 м. Более мощные приборы встречаются достаточно редко, при их выборе лучше проконсультироваться со специалистом.

В процессе выбора покупатели изучают различные модели, сравнивают их стоимость, характеристики и дополнительные опции.

Условия

Уровень защиты большинства современных дальномеров — IP54. Первая цифра обозначает степень пыленепроницаемости. Показатель 5 говорит о том, что попадание пыли внутрь корпуса в малых количествах не исключается, однако работе прибора это не помешает.

Вторая цифра – защита от влаги. Дальномер с уровнем 4 вряд ли выдержит полное погружение в воду, однако вполне может работать под дождём и брызгами.

В большинстве случаев таких параметров бывает достаточно для бесперебойной работы устройства. Однако если на площадке в большом количестве присутствует мелкая пыль или на прибор может попасть вода, рекомендуется выбрать модель с усиленной защитой либо купить специальный чехол.

Стоимость

Каким лазерным дальномером пользуетесь Вы? ФазовымИмпульсным

Дополнительные опции существенно увеличивают стоимость устройства. Цена наиболее функциональных моделей составляет несколько десятков тысяч руб. При этом многие дополнения не используются покупателем в работе. При отсутствии особых требований к дальномеру лучше приобрести устройство стоимостью 2-8 тыс. руб. С простым измерением расстояний оно справится ничуть не хуже, чем прибор за 50 тыс. руб.

Покупка дорогостоящих моделей целесообразна в следующих случаях:

  • Дальномер является основным рабочим инструментом.
  • Требуются нестандартные функции, отсутствующие в более дешёвых устройствах.
  • Сложные условия эксплуатации.
  • Крайне важна точность измерений.

Если дальномер используется лишь время от времени и только для измерения расстояний между объектами в обычных условиях, то нет смысла переплачивать за неиспользуемые функции.

Популярные модели

Ассортимент лазерных дальномеров очень широк. Модели отличаются по стоимости и функционалу.

ADA Cosmo MINI А00410

Компактное устройство весом 110 гр. позволяет производить измерения с погрешностью до 3 мм. Функция автоотключения обеспечивает экономию заряда батареи. Управление осуществляется при помощи трёх клавиш, поэтому пользоваться им сможет даже новичок. Корпус оснащён защитой от пыли и влаги, информация на дисплее хорошо читается даже при ярком свете. Устройство относится ко второму классу.

Стоимость – около 3000 руб.

Bosch GLM 40 Professional 0.601.072.900

Профессиональный инструмент с ударопрочным корпусом и функциями измерения длины, площади и объёма. Весит всего 90 гр., показатель погрешности – 1,5 мм. Присутствует защита от влаги и пыли.

Стоимость – около 5000 руб.

Ryobi PHONEWORKS RPW-1000

Особенностями этого устройства являются возможность отправки данных по e-mail или СМС и сенсорный экран. Погрешность – 2мм. Вес – 70 гр. Отсутствует защита от пыли и воды.

Примерная стоимость – 6000 руб.

Metabo LD 60 606163000

Прибор оснащён функциями непрерывного измерения и вычисления площади. Корпус имеет защиту от внешних повреждений, влаги и пыли. Погрешность – 1,5 мм, масса – 110 гр.

Приблизительная стоимость – 7000 руб.

AEG LMG50 447680

Особенностью прибора являются функции безостановочного измерения, вычисления площади и запоминания результатов (до 20 последних замеров). Вес – 98 гр., погрешность – 1,5 мм. Оснащается ударопрочным корпусом.

Можно купить примерно за 8000 руб.

ADA Cosmo 100

Профессиональный, но очень простой в использовании инструмент. Измеряет параметры объекта даже при очень ярком свете на расстоянии до 100 м с погрешностью 1,5 мм. Весит 120 гр., оснащается уклономером.

Примерная цена – 9000 руб.

Leica Disto D110 808088

Прибор весит 92 грамма. Может соединяться с мобильными гаджетами через Bluetooth. Погрешность составляет 1,5 мм. Позволяет производить замеры на улице даже при низкой температуре (до -10 градусов).

Продаётся в комплекте с защитным чехлом примерно за 11 тыс. рублей.

Вывод

Выбирать ту или иную модель следует только после чёткого определения целей, для которых приобретается прибор. С простейшими замерами отлично справятся бюджетные дальномеры, тогда как за дополнительные функции придётся переплачивать.

>Оптические дальномеры

Основное назначение оптического дальномера

Спектр применения дальномера невероятно широк. Прибор поможет определить не только дистанцию до дичи, но и ширину водоёма, расстояние до ориентира, высоту дерева и т.п. Игрок в гольф сможет оценить расстояние до лунки, а инженер — размеры строительной площадки.

Залог успешной работы или отдыха — правильно подобранные аксессуары. Здесь мы поможем вам подобрать дальномер, с которым вы не захотите расставаться.

Характеристики оптического дальномера

Две ключевые характеристики — измеряемая дистанция и уровень защищённости от воздействия среды.

Дистанция

Может быть:

  • малой — до 500 метров (Nikon ACULON AL11);
  • средней — до 900-1000 метров (RGK D900);
  • высокой — до 2000 м и даже более.

Точность измерения, как правило, остаётся в пределах ±0,8-2 метров у всех моделей на любой дистанции.

Уровень защищённости

Практически любой прибор этого класса будет грязе- и водостойким. Но водостойкость и водонепроницаемость — не одно и то же: бюджетный оптический дальномер выдержит дождь и брызги, а дорогой продолжит работать и после падения в воду целиком.

Собираетесь макать дальномер в воду и возить в грязи? Ищите стандарт защиты не ниже IP67 (Nikon Prostaff 7i).

Дополнительный функционал менее важен, но может сыграть решающую роль при выборе между несколькими аналогичными моделями. Оптический дальномер может обладать следующими функциями:

Термометр и барометр

Температура и давление — базовые параметры для расчёта баллистической поправки при стрельбе на средние и большие дистанции.

Не менее полезны они будут рыбаку — от них зависит клёв — и туристу, предчувствующему грозу.

Уклономер

Даёт несколько важных преимуществ: расчёт горизонтального расстояния, высоты и всё ту же баллистическую поправку — на сей раз, угловую.

Важно помнить, что при измерении высоты к результату понадобится прибавить ваш рост.

Измерение скорости

Редкая, но полезная функция для охотников и рыбаков.

Оптический дальномер измеряет относительную скорость независимо от того, кто движется: цель или вы сами. Так, вы легко определите свою собственную скорость, наведя прибор на берег.

Ближняя и дальня цель

Режим выполняет две задачи: измерить расстояние до далёкой цели, игнорируя попутные ветки и кусты, или до ближней цели, слишком маленькой для автофокуса.

Непрерывное сканирование

Будет полезно для «ведения» движущейся цели или просто последовательных измерений дистанции до нескольких объектов.

Баллистический калькулятор

Встречается только у дорогих моделей, но значительно облегчит вам жизнь: оптический дальномер сам посчитает поправку, и вам останется только ввести данные в прицел.

Как выбрать оптический дальномер?

Кто вы? Умелый охотник? Опытный турист? Заядлый рыбак? Или дальномер вам нужен для работы — проектирования, контроля или картографирования? Для каждого из этих случаев потребуется свой прибор.

Для охотников важны дополнительные функции: расчёт горизонтальной дистанции и уклона, температуры, режим ближней и дальней цели. А вот дистанция измерений нужна небольшая — до 500 метров: дальше охотничьи ружья всё равно не берут.

Для туристов потребуется гораздо большая дистанция: от 1000 метров и более. Такой оптический дальномер позволит определить расстояние до ближайших ориентиров и найти своё местоположение по карте — на случай, если навигатора с собой не оказалось.

Для рыбаков дистанция и функционал отходят на второй план: главное, чтобы прибор выдержал падение в воду. И, желательно, всплыл обратно. Также может пригодиться функция измерения скорости, температуры и давления.

Для спортсменов понадобятся средние дистанции — около 1000 метров, а также особые функции. Например, режим «Гольф» у Nikon Laser Rangefinder 1000 AS выводит сразу несколько данных: горизонтальное и реальное расстояния и высоту.

Для инженеров, геодезистов и строителей потребуется функция уклономера, позволяющая определять высоту строений, зато можно ограничиться 500 метрами.

Цена оптического дальномера

На стоимость оптического дальномера влияют, в первую очередь, дополнительные функции. Если главное для вас — расстояние измерений, вы легко найдёте себе бюджетную модель, не опасаясь потерять в качестве. А если вы хотите купить оптический дальномер для ответственной работы или любимого хобби — все ваши вложения окупятся сторицей!

Как выбрать дальномер. Критерии правильного выбора лазерной рулетки

Если Вы решили приобрести дальномер, но не знаете какой выбрать, то это статья однозначно для Вас. Итак, начнём с того, что такое дальномер в принципе.

Дальномер — это дистанционный измеритель расстояния до объекта. Разделяют два основных вида пассивные и активные, которые в свою очередь делятся на подвиды.

Их существует нет так уж и мало видов, но в строительстве применяется оптический, ультразвуковой и лазерный, на последнем остановимся по подробнее, и разберём несколько важных критериев подбора такого дальномера.

Оптический дальномер относится к пассивному виду, в строительных приборах применяется в , и другом оборудовании. Здесь он также называется нитяной дальномер, так как расстояние вычисляется благодаря оптике и сетке нитей.

Расстояние вычисляется как разница между рисками умноженная на 100, так получается искомое расстояние до .

Ультразвуковой дальномер — одни из первых появившихся на рынке измерительных строительных приборов, но так и не с умевшие завоевать признание у строителей. Относится он к активным дальномерам, у которых расстояние вычисляется на основании времени и скорости прохождения сигнала от источника сигнала до объекта и обратно до приёмника сигнала, т.е. от прибора до препятствия и обратно до дальномера.

Приобретение ультразвукового дальномера довольно сомнительное решение, так как такой инструмент имеет много минусов, один из которых низкая точность, и чем больше расстояние, тем выше погрешность.

В основном точность у них указывается в процентах, к примеру +/- 0,5% от результата.

Второй жирный минус заключается в том, что звуковой сигнал распространяется не сконцентрированным пучком, а с большим рассеиванием в разные стороны от центра.

Поэтому точно навестись на определённую точку практически не возможно, отсюда и такая большая погрешность. Хотя в таких дальномерах встроен лазерный целеуказатель, которым визуально можно навестись на цель, но опять же это не может гарантировать высокую точность в пару миллиметров.

Выходит, что такими дальномерами удобно мерить расстояние только до плоских ровных поверхностей, типа стены, но ни как не до углов или тонких изогнутых элементов.

Лазерный дальномер — точный прибор, востребованный как профессиональными строителями, так и домашними мастерами. По сравнению с ультразвуковыми, лазерные рулетки имеют массу преимуществ по точности и функционалу.

Сейчас на рынке представлено огромное количество различных моделей лазерных измерителей расстояний от разных производителей. Но даже в таком количестве, можно выделить бесспорного лидера в производстве этого инструмента, это лазерные дальномеры фирмы Leica.

Если вы посмотрите на их последние модели, то сразу поймёте, что это уже не дальномеры, а маленькие тахеометры в компактном корпусе. Таких функций вы ни встретите не в каких лазерных рулетках других фирм.

Лазерные дальномеры бывают не только строительными с дисплеем, на котором выводится результат измерений, но и монокулярными, это дальномеры для охоты. Такие приборы быстро высчитывают расстояние до цели на дистанции до 2000 метров, а результаты выводятся прямо в окуляре.

Кроме этого они могут иметь ряд профильных функций, таких как, баллистический калькулятор для вычисления поправок, и функцию расчета скорости движущегося объекта. Для строительных задач такие дальномеры не подходят, так как погрешность у них +/- 1 метр.

Принцип работы лазерного дальномера для охоты абсолютно такой же, как у строительного или ультразвукового, основанный на времени и скорости прохождения сигнала от прибора до цели и обратно. Делать дальномер своими руками ни кому не рекомендую, так как функционал и точность самопала будет крайне низки.

Критерии выбора лазерного дальномера

И так, давай те разберём несколько основных пунктов, которые помогут правильно выбрать дальномер для строительства.

В первую очередь надо определиться, где вы будете в основном им работать, на улице или в помещении. Если для замеров в помещениях или ангарах подойдёт буквально любая лазерная рулетка — дальномер, то для работы на улице надо выбирать модель с визиром. Это важно, так как днём на улице буквально уже на 10-15 метрах точку не видно, и поэтому не понятно до куда делается замер.

Встроенный визир поможет избежать таких проблем. Он бывает оптическим и цифровым. Оптический визир в последнее время применяется редко, но всё же встречается в свежих моделях дальномеров, к примеру

Такой прицел, как правило имеет 2-х кратное увеличение, таким образом при замерах на улице вы смотрите в этот глазок, как в прицел и перекрестием наводитесь на нужное место, до которого нужно сделать замер, при этом саму лазерную точку видеть не обязательно. Хорошее более дешёвое решение, только не всегда удобно смотреть в глазок, если замер делается не со штатива.

Второй более дорогой, но и более удобный визир, это цифровой. По сути это встроенная камера с зумом, изображение от которой выводится на экран. Таким образом вы смотрите на дисплей дальномера и перекрестием направляетесь на точку, до которой требуется сделать замер.

Такой визир на много удобнее оптического, допустим если приложить лазерную рулетку внизу стены, то в глазок оптического визира посмотреть будет проблематично, в то время как смотреть просто на дисплей будет довольно удобно. Плюс ко всему приближение цели у цифрового визира в 2 раза больше оптического. Примеры дальномеров с цифровым визиром: все дальномеры Leica DISTO начиная с модели D410 и выше, но соответственно это премиум сегмент и цены на эти модели высокие.

Самый доступный на сегодня в России дальномер с подобным функционалом, это модель RGK D120, но если Вы хотите по настоящему сделать рациональную покупку, то рекомендуем рассмотреть лазерную рулетку с цифровым визиром из Китая, а именно модель SNDWAY SW-S120.

С этим определились, чтобы выбрать дальномер учитываем, где будем им измерять, если на улице, то берём с визиром, если в помещении, то подойдёт любой.

Во-вторых определяемся с максимальной и минимальной длиной замеров. Тут каждый решает сам какой длины будет достаточно, благо выбор дальномеров большой от 30 до 300 метров.

Стоит обратить внимание на минимальную измеряемую длину, так большая масса лазерных рулеток считают от 5 сантиметров, но также много дальномеров, которые рассчитывают только от 50 см.

Причем такая разница в минимальных расстояниях, ни как не сказывается на цене в отличие от максимальной длины, где цена растёт пропорционально увеличению этого показателя. Поэтому лучше будет выбрать рулетку, которая способна измерять от 5 см.

Третий критерий на который следует обратить внимание — это точность измерений. Большинство приборов до 6 000 тысяч рублей имеют точность в пределах +/- 1,5-3 мм в зависимости от конкретного варианта.

Более дорогие модели обладают минимальной погрешностью +/- 1мм. Сразу надо оговориться, что такая точность сохраняется не на всей длине измеряемого расстояния, и зависит от таких факторов, как солнечный свет, измеряемое расстояние, неподвижность прибора во время замера.

Таким образом, чем больше расстояние, тем диаметр лазерного пятна становится больше, соответственно погрешность увеличивается, поэтому при замере, к примеру пятидесяти метров, погрешность будет несколько миллиметров, а не 1мм.

В-четвёртых следует решить для себя какой функционал лазерной рулетки потребуется в работе. Здесь тоже ни чего сложного нет, так как условно по функциям все дальномеры можно разделить:

Первая группа: Самые простые рулетки, способные только вычислять расстояние на максимальное расстояние 30 метров.

Вторая группа: Основной кластер лазерных дальномеров с максимальным замеряемым расстоянием до 80 метров. В рулетках применяется стандартный набор функций, таких как: сложение / вычитание / объем / площадь / 2-3 косвенных вычислений по Пифагору / трекинг или max-min / пятка / 2 или более точек отсчёта / изменяемые единицы измерения / память на несколько последних измерений / подсветка экрана / звук. Редко, но может ещё встречаться таймер.

Третья группа: Это дорогие продвинутые дальномеры, в которых помимо всех выше перечисленных функций, встроены алгоритмы со сложно математическими вычислениями, такими как, вычисление длины или высоты недоступного отрезка, замер длины изогнутой линии, вычисление цифровых значений углов, площадь треугольника, вычисление координат точек и расстояния между двумя любыми точками, как к примеру в лазерном дальномере Leica Disto S910 и др.

Как правило такие дальномеры измеряют максимальные расстояния от 100 до 300 метров, и все имеют интегрированную видео камеру или оптический визир для комфортной работы на улице.

Ответ на вопрос, как выбрать дальномер, кроется в этих четырёх основных моментах, которые следует продумать до покупки прибора. Конечно же стоит обратить внимание и на цену лазерной рулетки, но как раз цена, напрямую зависит от выше перечисленных критериев.

Рекомендуемые обзоры и статьи

This entry was posted in Ремонт. Bookmark the <a href="https://kabel-house.ru/remont/lazernyj-dalnomer/" title="Permalink to Лазерный дальномер" rel="bookmark">permalink</a>.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *