El IC ultrasónico de tiempo de vuelo incluye transductor y procesamiento

Bloque IC de alcance ultrasónico TDK ICU-10201

"ICU-10201 ofrece la sensibilidad necesaria para evitar obstáculos o detectar proximidad, que se utiliza con frecuencia en robótica, drones y robots aspiradores", según la empresa. "El sensor proporciona mediciones de alcance con precisión milimétrica a objetivos a distancias de hasta 1.7 m, en cualquier condición de iluminación, incluida la luz solar plena, independientemente del color y la transparencia óptica del objetivo, como vidrio o espejos".

1.7 m es hasta una pared, reduciéndose a 1.1 m para un poste de 58 mm de diámetro. La precisión se ve afectada por la velocidad de la deriva del sonido de 0.2%/°C. El alcance mínimo es de 100 mm, aunque se pueden detectar objetos y, a veces, alcanzar hasta 30 mm.

El chip mide 1.26 mm de alto y en su parte superior tiene un puerto de sonido central cuyo campo de visión es aproximadamente hemisférico, pero se puede reducir usando una bocina externa donde el aumento del diámetro da como resultado haces estrechos; la compañía ofrece datos de diseño para varias bocinas. La operación sonora es nominalmente de 175 kHz; la resonancia varía entre 173 y 181 kHz según la tolerancia de fabricación.

El microcontrolador interno de 40 MHz puede procesar las lecturas sin procesar del sensor dentro del rango (simultáneamente para varios objetos) o eventos como la presencia. Esto se comunica a un host a través de SPI que opera a 13 MHz y 1.8 o 3.3 V.

"Varios algoritmos disponibles pueden procesar aún más la información del eco para una variedad de casos de uso en una variedad de aplicaciones que incluyen búsqueda de alcance, presencia humana y enfoque de activación", dijo TDK.

SonicLib es un software de controlador asociado para el microcontrolador host, escrito en C y pensado para ser independiente del compilador y del microcontrolador.

Controla una o más ICU-10201 conectadas a uno o más puertos SPI host en el procesador host y permite programar, configurar, activar y leer datos de los sensores. "El controlador sólo requiere que el cliente implemente una capa de E/S que se comunique con el hardware SPI y GPIO del procesador host", dijo TDK.

Hay técnicas disponibles para permitir que varios dispositivos funcionen en el mismo lugar; no se necesitan precauciones más allá de una separación de 4 m.

Hay disponible una versión especial: ICU-10201-PC ("pitch-catch") para situaciones en las que un dispositivo necesita actuar como transmisor para otro o varios dispositivos cercanos. Tiene una variación de frecuencia de resonancia de parte a parte más estrecha (176 a 178 kHz).

Se necesitan tres rieles de alimentación: analógico (1.71 a 1.89 V), digital (igual) e IO (1.71 a 3.63 V).

El consumo (analógico+digital, no IO) de un único CU-10201 depende del alcance y la velocidad de actualización. Algunos ejemplos son: 14 µA (0.5 m máximo, 1 muestra/s), 17 µA (1 m máximo, 1 muestra/s, 212 µA (0.5 m máximo, 50 muestras/s) o 320 µA (1 m máximo, 50 muestras/s).

El funcionamiento oscila entre -40 y 85 °C.

Las posibles aplicaciones son: evitación de obstáculos para robots y drones, protección contra acantilados para aspiradoras, identificación de superficies blandas y medición de nivel de líquidos (esta última en máquinas de café, por ejemplo).