Лазерная рулетка как работает


    Как работает лазерная рулетка: реверс-инжиниринг

    Ранее в своей статье я рассказывал о том, как устроены фазовые лазерные дальномеры. Теперь пришло время разобраться с тем, как работают бытовые лазерные рулетки. Разобраться — это не просто заглянуть, что же там внутри, а полностью восстановить всю схему и написать собственную программу для микроконтроллера. Большинство лазерных рулеток используют фазовый, а не импульсный (времяпролетный, TOF) метод измерения расстояния. Для целостности этой статьи процитирую часть теории из своей предыдущей статьи: В фазовом методе, в отличие от импульсного, 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 10 МГц, 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. Как я уже упоминал выше, для повышения точности нужно повышать частоту модуляции излучения лазера. Однако измерить разность фаз двух высокочастотных сигналов достаточно сложно. Поэтому в фазовых дальномерах часто применяют гетеродинное преобразование сигналов. Структурная схема такого дальномера показана ниже. Рассматриваемая мной лазерная рулетка устроена именно так.

    В состав дальномера входят два высокочастотных генератора, формирующие два сигнала, близких по частоте. Сигнал с одного из них подается на лазер, сигнал от другого (гетеродина) перемножается с сигналом, принятым фотоприемником. Получившийся сигнал подается на фильтр, пропускающий только низкие частоты (LPF), так что на выходе фильтра остается только сигнал разностной частоты. Этот сигнал имеет очень маленькую амплитуду, и его приходится усиливать, прежде чем подавать на микроконтроллер. Стоит заметить, что сделать низкочастотный усилитель с большим коэффициентом усиления намного проще, чем высокочастотный, что также является преимуществом гетеродинной схемы.

    Поскольку в фазовом дальномере измеряется именно разность фаз сигналов, то в конструкции нужен еще один сигнал — опорный. Его получают перемножением сигналов от обоих генераторов. Оба получившихся низкочастотных сигнала обрабатываются микроконтроллером дальномера, который вычисляет разность фаз между ними.

    Отдельно стоит упомянуть, что в большинстве лазерных дальномеров в качестве фотоприемников используются лавинные фотодиоды (APD). Они обладают собственным внутренним усилением сигнала, что уменьшает требования к усилительным узлам дальномера. Коэффициент усиления таких фотодиодов нелинейно зависит от питающего напряжения. Таким образом, если модулировать напряжение питания APD сигналом гетеродина, то смешивание (перемножение) сигналов происходит прямо в самом фотодиоде. Это позволяет упростить конструкцию дальномера, и уменьшить влияние шумов.

    В тоже время, у лавинных фотодиодов много недостатков. К ним можно отнести:
    • Напряжение питания должно быть достаточно высоким — сотня вольт и выше.
    • Сильная зависимость параметров от температуры.
    • Достаточно высокая стоимость (по сравнению с другими фотодиодами).

    Реверс-инжиниринг лазерной рулетки

    В качестве подопытного образца я использовал набор «50M DIY Rangefinder», найденный на просторах Aliexpress (справа приведена фотография включенной рулетки). Насколько я понял, этот набор — внутренности лазерной рулетки «X-40» (сейчас ее можно найти в продаже за 20$). Этот набор я выбрал только потому, что на его фотографиях было видно электронику устройства. По имеющейся у меня информации, схемотехника этой рулетки очень близка к схемотехнике рулетки U-NIT UT390B+, и другим китайским лазерным рулеткам и модулям лазерных дальномеров. Во время испытаний я смог проверить работу рулетки только на расстоянии в 10 м. Работала она при этом с большим трудом, время измерения было больше 5 секунд. Подозреваю, что даже расстояние в 20 метров она измерить бы уже не смогла, не говоря о заявленных производителем 50 м. Что же представляет из себя конструкция такой рулетки?

    Как видно из фотографий, она достаточно проста. Конструктивно рулетка состоит из блока лазерного дальномера, индикатора и платы с кнопками. Очевидно, что самое интересное — это блок дальномера. Вот так он выглядит вблизи:

    С верхней стороны платы расположены две основные микросхемы дальномера — микроконтроллер STM32F100C8T6 и сдвоенный PLL генератор Si5351. Эта микросхема способна формировать два сигнала с частотами до 200 МГц. Именно она формирует сигнал для модуляции лазера и сигнал гетеродина. Также на этой стороне платы расположен смеситель и фильтр опорного (REF) сигнала и часть деталей узла высоковольтного источника напряжения для APD (вверху фотографии). Так выглядит нижняя сторона блока дальномера:

    Из фотографии может быть не понятно, но на самом деле здесь видно две печатные платы — вторая очень маленькая и закреплена вертикально. На этой фотографии хорошо видно выводы лазерного диода, маленький динамик (он постоянно пищал при работе, так что позже я его выпаял). Кроме того, здесь находятся компоненты, формирующие питающие напряжения рулетки. На маленькой платке расположен лавинный фотодиод со встроенным интерференционным светофильтром и усилитель принятого сигнала. Вот так выглядит эта плата сбоку:

    На фотографии справа показан вид лавинного фотодиода через линзу-объектив рулетки. Следующий этап — восстановление схемы рулетки. Плата довольно маленькая и не очень сложная, хотя и многослойная, так что процесс восстановления схемы занял не очень много времени. Фото платы с подписанными компонентами:

    В одном из китайских интернет-магазинов мне удалось найти картинку с изображением печатной платы модуля лазерного дальномера (версия 511F), которая была очень близка по конструкции с моей платой (версия 512A). Разрешение картинки довольно низкое, зато на ней видно расположение проводников и переходных отверстий под микросхемами. В дальнейшем я подписал на ней номера компонентов и выделил проводники:

    К сожалению, по маркировке части SMD компонентов не удалось определить их названия. Номиналы большинства конденсаторов нельзя определить без выпаивания их из платы. Номиналы резисторов я измерял мультиметром, так что они могут быть определены неточно. В результате исследования у меня получилась вот такая структурная схема рулетки:

    Электрическую схему я разбил на несколько листов:

    Схема 1. Микроконтроллер, узел питания и некоторое простые цепи. Здесь все достаточно просто — тут показаны микроконтроллер STM32, некоторые элементы его обвязки, динамик, клавиатура, некоторые ФНЧ фильтры. Здесь же показан повышающий DC-DC преобразователь напряжения (микросхема DA1), формирующий напряжение питания рулетки. Рулетка рассчитана на работу от 2 батареек, напряжение которых может меняться в процессе работы. Указанный преобразователь формирует из входного напряжения VBAT постоянное напряжение 3.5 В (несколько необычное значение). Для включения и выключения питания рулетки используется узел, собранный на транзисторной сборке DA2. При нажатии кнопки S1 он включает DC-DC, после чего микроконтроллер сигналом по линии «MCU_power» начинает удерживать DC-DC включенным. Во время одного из измерений я случайно сжег микросхему этого DC-DC преобразователя (щуп мультиметра соскочил, и замкнул ее ножки). Так как я не смог определить название микросхемы, мне пришлось выпаять ее, и подавать на рулетку напряжение 3.5 В от внешнего источника напряжения. Снизу на краю платы есть 8 прямоугольных площадок, которые могут использоваться как отладочные или тестовые. Я отметил их на схеме «PMx». Из схемы видно, что все они подключены к выводам микроконтроллера. Среди них есть линии UART. Родная прошивка не ведет никакой активности на этих линиях, линия TX, судя по осциллографу, сконфигурирована на вход. Также на краю платы есть 6 отверстий-контактов. На схеме они отмечены «Px». На них выведены линии питания рулетки и линии программирования STM32.

    Схема 2. Узел PLL генератора, и узел управления лазерным диодом. Микросхема PLL генератора Si5351 формирует прямоугольный сигнал, поэтому, чтобы убрать лишние гармоники, сигналы с выхода PLL подаются на два одинаковых полосовых фильтра. Тут же показан смеситель сигналов, собранный на диоде D1 — сигнал с него используется в качестве опорного при измерении разности фаз. Как можно видеть из схемы, один из сигналов c PLL («LASER_signal») выводится на лазерный диод D3 без каких-либо преобразований. С другой стороны, яркость лазера (которая определяется величиной тока, текущим через него) стабилизируется при помощи аналогового узла, собранного на микросхеме DA3 и окружающих ее компонентах. Реальный уровень яркости лазера этот узел получает от встроенного в лазер фотодиода (он не показан на схеме). При помощи линии «laser_power» микроконтроллер может полностью отключить лазер, а при помощи линии «line10», соединенной с ЦАП микроконтроллера — регулировать яркость лазера. Исследование осциллографом показало, что рулетка постоянно удерживает на этой линии значение 1.4 В, и оно не меняется ни при каких условиях.

    Схема 3. Узел питания APD и усилитель сигнала с APD. Слева здесь показан линейный источник напряжения, формирующий питающее напряжение для усилителя фотодиода (DA5). Эта микросхема формирует напряжение 3.3 В, так что напряжение на ее входе должно быть выше 3.3 В. Насколько я понимаю, именно это служит причиной того, что остальная часть схемы питается от 3.5 В. Ниже показан повышающий DC-DC преобразователь, собранный на микросхеме DA4, формирующий высокое напряжение (> 80 В) для лавинного фотодиода. Микроконтроллер может изменять величину этого напряжения при помощи линии «MCU_APD_CTRL», соединенной с ЦАП контроллера. Название микросхемы DA4 мне не удалось установить, так что пришлось экспериментально определять, как зависит напряжение на APD от уровня управляющего сигнала. Эта зависимость получается какая-то странная, с ростом величины управляющего сигнала, выходное напряжение падает. В дальнейших экспериментах я использовал несколько константных значений ЦАП, для которых я знал соответствующие им выходные напряжения. Справа на схеме 3 показана схема маленькой печатной платы. Линиями M1-M8 показаны контактные площадки, соединяющие обе платы. Диод D6 — это лавинный фотодиод (APD). Он никак не промаркирован, так что определить его название и характеристики невозможно. Могу лишь сказать, что он имеет корпус LCC3. На катод APD по линии M8 подается высокое постоянное напряжение. Также можно видеть, что через конденсатор C41 по линии «APD_modul» к нему подмешивается высокочастотный сигнал от PLL. Таким образом, на APD смешиваются оптический сигнал и сигнал «APD_modul», имеющие разные частоты. В результате этого на выходе APD появляется низкочастотный сигнал, который выделяется полосовым фильтром (компоненты C55, R41, R42, R44, C58, C59). Далее низкочастотный сигнал усиливается операционным усилителем DA6B (SGM8542). Сигнал с выхода DA6B передается на АЦП микроконтроллера по линии M2. Также этот сигнал дополнительно усиливается транзистором T6 и передается на микроконтроллер по линии M1. Такое ступенчатое усиление нужно из-за того, что уровень входного сигнала меняется в очень широких пределах. Кроме того, рядом с APD установлен терморезистор R58, позволяющий определить температуру APD. Как я уже говорил, параметры APD сильно зависят от температуры, и терморезистор нужен для программной компенсации этой зависимости. В процессе работы APD нагревается, и даже это изменяет его характеристики. К примеру, при комнатной температуре из-за собственного нагрева усиление фотодиода падает более чем в 2 раза. В случае, когда уровня принимаемого сигнала не хватает, микроконтроллер повышает напряжение на APD, таким образом увеличивая усиление. Во время проверки работы рулетки с родной прошивкой я обнаружил, что там есть только два уровня выходного напряжения — 80 и 93 В. Однако в то время я не догадался, что эти уровни могу зависеть от температуры APD, и не проверил, меняются ли в рулетке какие-либо управляющие сигналы при нагреве. На фотографиях платы видно, что на ней есть контрольные площадки. Я отметил их на схеме и плате: «TPx». Среди них можно выделить:
    • TP3, TP4 — низкочастотный сигнал с усилителя фотодиода. Именно этот сигнал несет информацию о расстоянии до объекта. При помощи осциллографа можно увидеть, что сигнал имеет частоту 5 кГц, и содержит постоянную составляющую.
    • TP1 — опорный сигнал. Также имеет частоту 5 кГц и содержит постоянную составляющую. Амплитуда этого сигнала довольно мала — около 100 мВ.
    • TP5 — высокое напряжение питания лавинного фотодиода.

    Программирование

    Прежде чем пытаться сделать что-то с родной прошивкой контроллера, я решил снять логическим анализатором обмен между STM32 и PLL, который происходит по I2C шине. Для этого я припаял провода к подтягивающим резисторам шины:

    Мне без проблем удалось перехватить обмен между упомянутыми микросхемами и декодировать данные в передаваемых посылках:

    Анализ результатов показал, что контроллер всегда только записывает информацию в PLL, и ничего не считывает. При хорошем уровне сигнала один цикл измерений занимает около 0.4 секунд, при плохом уровне сигнала измерения идут значительно дольше. Видно, что микроконтроллер передает в PLL достаточно крупные посылки с периодом около 5 мс. Поскольку данных было много, для их анализа я написал специальную программу на Python. Программа определяла и подсчитывала посылки, определяла размер посылок, время между ними. Кроме того, программа выводила названия регистров PLL, в которые производится запись передаваемых байтов. Как оказалось, каждые 5 мс STM32 полностью перезаписывает основные регистры PLL (длина пакета 51 байт), в результате чего PLL меняет обе частоты. Никакой инициализации PLL рулетка не проводит — то есть пакеты передаваемых данных несут полную конфигурацию PLL. При хорошем уровне сигнала цикл измерений состоит из 64 передач данных. Далее я добавил в программу расчет частоты по данным, передаваемым в пакетах. Выяснилось, что в процессе измерений рулетка использует четыре частоты модуляции лазера:
    • 162.0 MHz
    • 189.0 MHz
    • 192.75 MHz
    • 193.5 MHz
    Частота гетеродина (второй выход PLL) при этом всегда имеет частоту, на 5 кГц меньшую, чем частота модуляции лазера. Судя по всему, 4 цикла переключения частот (по 5 мс каждый) позволяют обеспечить однократное определение расстояния. Таким образом, проведя 64 цикла, рулетка выполняет 16 измерений расстояния, после чего усредняет и фильтрует результаты, за счет чего повышается точность измерения. Далее я приступил к написанию своей программы для микроконтроллера рулетки. После подключения программатора к рулетке компьютер не обнаружил ее микроконтроллер. Насколько я понимаю, это значит, что в родной прошивке интерфейс SWD отключен программно. Эту проблему я обошел, подключив к рулетке линию программатора NRST и выбрав в настройках ST-LINK Utility режим «Connect under reset». После этого компьютер обнаружил контроллер, но, как и ожидалось, родная прошивка была защищена от чтения. Для того, чтобы записать в контроллер свою программу, Flash-память контроллера пришлось стереть. Первым делом в своей программе я реализовал включение питания аналоговой части дальномера, включение лазера и установку его тока, включение напряжения питания APD. После того, как я убедился, что все напряжения в норме, можно было экспериментировать с PLL. Для теста я просто реализовал запись в PLL тех данных, которые я ранее получил с рулетки. В результате после запуска своей программы я обнаружил, что на контрольных точках появился сигнал с частотой 5 кГц, амплитуда которого явно зависела от типа объекта, на которые светил лазер. Это значило, что вся аналоговая электроника работает правильно. После этого я добавил в программу захват аналогового сигнала при помощи АЦП. Стоит отметить, что для измерения разности фаз сигналов микроконтроллер должен захватывать уровни основного и опорного сигналов одновременно или с постоянной задержкой. В STM32F100 последний вариант можно реализовать, используя режим сканирования АЦП. Данные от АЦП при этом логично захватывать в память при помощи DMA, а для того, чтобы данные захватывались с заданной частотой дискретизации, запуск преобразования АЦП должен производиться по сигналу от одного из таймеров. В результате экспериментов я остановился на следующих параметрах захвата: — Частота дискретизации АЦП — 50 кГц, — Количество выборок — 250. — Суммарное время захвата сигнала — 5 мс. — Захваченные данные программа контроллера передает на ПК по UART. Для обработки захваченных данных я написал на C# небольшую программу:

    График синего цвета — принятый сигнал, график оранжевого цвета — опорный сигнал (его амплитуда на этом графике увеличена в 20 раз). На графике снизу показан результат FFT преобразования принятого сигнала. Используя FFT, можно определить фазу сигнала — нужно рассчитать фазовый спектр сигнала, и выбрать из него значение фазы в точке, соответствующей 5кГц. Отмечу, что я пробовал выводить фазовый спектр на экран, но он выглядит шумоподобным, так что я от этого отказался. В то же время в действительности на микроконтроллер поступают два сигнала — основной и опорный. Это значит, что нужно вычислить при помощи FFT фазу каждого из сигналов на частоте 5 кГц, а затем вычесть из одного результата другой. Результат — искомая разность фаз, которая и используется для расчета расстояния. Моя программа выводит это значение под графиком спектра.

    Очевидно, что использование FFT — не самый подходящий метод определения фазы сигнала на единственной частоте. Вместо его я решил использовать алгоритм Гёрцеля. Процитирую Википедию:

    Алгоритм Гёрцеля (англ. Goertzel algorithm) — это специальная реализация дискретного преобразования Фурье (ДПФ) в форме рекурсивного фильтра.… В отличие от быстрого преобразования Фурье, вычисляющего все частотные компоненты ДПФ, алгоритм Гёрцеля позволяет эффективно вычислить значение одного частотного компонента. Этот алгоритм очень прост в реализации. Как и FFT, он может возвращать комплексный результат, благодаря чему можно рассчитать фазу сигнала. В случае использования этого алгоритма также нужно рассчитать фазы основного и опорного сигналов, после чего вычислить их разность. Эта же программа для ПК позволяет вычислять разность фаз и амплитуду сигнала при помощи алгоритма Герцеля. Результаты экспериментов показали, что при хорошем уровне сигнала точность измерения разности фаз может доходить до 0.4 градусов (СКЗ по 20 измерениям). На следующем этапе я написал программу для микроконтроллера, которая сама рассчитывала разность фаз сигналов для трех разных частот модуляции (при помощи алгоритма Герцеля), и передавала результат на ПК. Почему использовались именно три частоты — я объясню позднее. За счет того, что расчеты производятся на самом микроконтроллере, нет необходимости передавать большой объем данных по UART, что значительно увеличивает скорость измерений. Для ПК была написана программа, которая позволяла захватывать принимаемые данные и логировать их.

    Именно на этом этапе я заметил сильное влияние температуры лавинного фотодиода на результаты измерения разности фаз. Кроме того, я заметил, что амплитуда принимаемого светового сигнала также влияет на результат. Кроме того, при изменении напряжения питания APD вышеуказанные зависимости явно изменяются.

    Честно говоря, в процессе исследований я понял, что задача определения влияния сразу нескольких факторов (напряжения питания, амплитуды светового сигнала, температуры) на разность фаз достаточно сложна, и, в идеале, требует большого и длительного исследования. Для такого исследования нужна климатическая камера для имитации различных рабочих температур и набор светофильтров для исследования влияния уровня сигнала на результат. Нужно сделать специальный стенд, способный автоматически изменять уровень светового сигнала. Исследования осложняются тем, что при уменьшении температуры растет усиление APD, причем до такой степени, что APD входит в режим насыщения — сигнал на его выходе превращается из синусоидального в прямоугольный или вообще исчезает. Такого оборудования у меня не было, так что пришлось ограничится более простыми средствами. Я проводил исследования работы дальномера только при двух рабочих напряжениях лавинного фотодиода (Uapd) в 82 В и 98 В. Все исследования шли при частоте модуляции лазера 160 МГц. В своих исследованиях я считал, что изменения амплитуды светового сигнала и температуры независимо друг от друга влияют на результаты измерения разности фаз. Для изменения амплитуды принимаемого светового сигнала я использовал специальный подвижный столик с прикрепленной заслонкой, которая могла перекрывать линзу-объектив фотодиода:

    С изменением температуры все было сложней. В первую очередь, как я уже упоминал ранее, у APD был заметный эффект саморазогрева, который хорошо отслеживался термодатчиком. Для охлаждения рулетки я накрыл ее коробом из пенопласта с установленным в нем вентилятором, и установил сверху емкость с холодной водой. Кроме того, я пробовал охлаждать рулетку на балконе (там было около 10 °C). Судя по уровню сигнала с термодатчика, оба метода давали примерно одинаковую температуру APD. С нагревом все проще — я нагревал рулетку потоком горячего воздуха. Для этого я использовал резистор, прикрепленный к кулеру — так можно было регулировать температуру воздуха. У меня не было никакой информации об установленном в рулетке терморезисторе, так что я нигде не пересчитывал результаты преобразования АЦП в градусы. При увеличении температуры уровень напряжения на АЦП падал. В результате получились такие результаты:
    • При увеличении Uapd (то есть с ростом усиления) заметно возрастает чувствительность APD к изменениям температуры и изменению уровня сигнала.
    • При уменьшении амплитуды светового сигнала появляется небольшой сдвиг фазы — примерно +2 градуса при изменении амплитуды от максимальной до минимальной.
    • При охлаждении APD появляется положительный сдвиг фазы.
    Для напряжения 98 В получилась такая зависимость фазового сдвига от температуры (в единицах АЦП):

    Можно видеть, что при изменении температуры (примерно от 15 до 40 градусов) разность фаз изменяется более чем на 30 градусов. Для напряжения 82 В эта зависимость получилась практически линейной (по крайней мере, в том диапазоне температур, где я проводил измерения). В результате, я получил два графика для двух Uapd, которые показывали связь между температурой и фазовым сдвигом. По этим графикам я определил две математические функции, которые использовал в микроконтроллере для коррекции значения разности фаз. Таким образом, я смог избавиться от влияния изменения внешних факторов на правильность измерений. Следующий этап — определение расстояния до объекта по трем полученным разностям фаз. Для начала, я решил сделать это на ПК. В чем тут проблема? Как я уже упоминал ранее, если частота модуляции достаточно высокая, то на определенном расстоянии от дальномера при попытке определить расстояние возникает неоднозначность. В таком случае для точного определения расстояния до объекта нужно знать не только разность фаз, но и число целых фаз сигнала (N), которые укладываются в этом расстоянии. Расстояние в результате определяется формулой:

    Из анализа работы заводской программы рулетки видно, что частоты модуляции лежат в диапазоне 160-195 МГц. Вполне вероятно, что схемотехника рулетки не позволит модулировать излучение лазера с меньшей частотой (я это не проверял). Это значит, что метод определения расстояния до объекта по разности фаз в рулетке должен быть сложнее, чем простое переключение между высокой и низкой частотами модуляции. Стоит заметить, что из-за того, что частоты модуляции разные, то число целых фаз сигнала в одних случаях может иметь общее значение N, а в других — нет (N1, N2 ...). Мне известны только два варианта решения этой задачи. Первый вариант — простой перебор значений N и соответствующих им расстояний для каждой используемой частоты модуляции. В ходе такого перебора ищутся такие значения N, которые дают наиболее совпадающие друг с другом расстояния (полного совпадения можно не получить из-за ошибок при измерении разности фаз). Недостаток этого метода — он требует производить много операций и достаточно чувствителен к ошибками измерения фаз. Второй вариант — использование эффекта биений сигналов, имеющих близкие частоты модуляции.

    Пусть в дальномере используются две частоты модуляции сигнала с длинами волн и , имеющие достаточно близкие значения.

    Можно предположить, что на дистанции до объекта количество целых периодов N1 и N2 равны между собой и равны некому значению N. В таком случае получается такая система уравнений:

    Из нее можно вывести значение N:

    Получив значение N, можно вычислить расстояние до объекта. Максимальное расстояние, на котором выполняется вышеупомянутое утверждение, определяется формулой:

    Из этой формулы видно, что чем ближе друг к другу длины волн сигналов, тем больше максимальное расстояние. В то же время, даже на указанной дистанции в некоторых случаях это утверждение (N1=N2) выполнятся не будет. Приведу простой пример.

    Пусть и .

    В таком случае . Но если при этом путь, который проходит свет, равен 1.53м, то получается что для первой длины волны N1 = 0, а для второй N2 = 1. В результате расчета величина N получается отрицательной. Бороться c этим эффектом можно, используя знание, что

    .

    В таком случае можно модифицировать систему уравнений:

    Используя эту систему уравнений, можно найти N1. Применение этого метода имеет определенную особенность — чем ближе друг друг к другу длины волн сигналов модуляции, тем больше влияние ошибок измерения разности фаз на результат. Из-за наличия таких ошибок значение N может вычисляться недостаточно точно, но, по крайней мере, оно оказывается близким к реальной величине. При определении реального расстояния до объекта приходится производить калибровку нуля. Делается она достаточно просто — на определенном расстоянии от рулетки, которое будет принято за «0», устанавливается хорошо отражающий свет объект. После этого программа должна сохранить измеренные значения разности фаз для каждой из частот модуляции. В дальнейшей работе нужно вычитать эти значения из соответствующих значений разностей фаз. В своем алгоритме определения расстояния я решил использовать три частоты модуляции: 162.5 МГц, 191.5 МГц, 193.5 МГц — по результатам экспериментов, это было наиболее подходящее количество частот. Мой алгоритм определения расстояния состоит из трех этапов:
    1. Проверка, не попали ли разности фаз в зону «нулевого» расстояния. В области, близкой к нулю калибровки, из-за ошибок измерения значение разности фаз может «прыгать» — от 0 градусов до 359 градусов, что приводит к большим ошибками при измерении расстояния. Поэтому, при обнаружении, что все три разности фаз одновременно получились близкими к нулю, можно считать, что измеряемое расстояние близко к нулевому значению, и за счет этого отказаться от вычисления величин N.
    2. Предварительное вычисление расстояния по биениям сигналов с частотами 191.5 МГц и 193.5 МГц. Эти частоты выбраны близкими, за счет чего зона определенности получается достаточно большой: , но и результат вычислений сильно подвержен влиянию ошибок измерений. При низком уровне принимаемого сигнала ошибка может составлять несколько метров (несколько длин волн).
    3. Вычисление расстояния методом перебора по разностям фаз сигналов с частотами 162.5 МГц и 191.5 МГц.

      Поскольку на предыдущем этапе уже определено приблизительное расстояние, то диапазон перебираемых значений N можно ограничить. За счет этого уменьшается сложность перебора и отбрасываются возможные ошибочные результаты.

    В результате у меня получилась вот такая программа для ПК:

    Эта программа позволяет отображать данные, передаваемые рулеткой — амплитуду сигнала, напряжение APD, температуру в единицах АЦП, значения разности фаз сигналов для трех частот и вычисленное по ним расстояние до объекта. Калибровка нуля производится в самой программе при нажатии кнопки «ZERO». Для автономно работающего лазерного дальномера важно, чтобы усиление сигнала можно было менять, так как при изменении расстояния и коэффициента отражения уровень сигнала может очень сильно меняться. У себя в программе микроконтроллера я реализовал изменение усиления за счет переключения между двумя напряжениями питания APD — 82 В и 98 В. При переключении напряжения уровень усиления менялся примерно в 10 раз. Я не стал реализовывать переключение между двумя каналами АЦП — «MCU_signal_high», «MCU_signal_low» — программа микроконтроллера всегда использует сигнал только с канала «MCU_signal_high». Следующий этап — окончательный, заключается в переносе алгоритма расчета расстояния на микроконтроллер. Благодаря тому, что алгоритм был уже проверен на ПК, это не составило особого труда. Кроме того, в программу микроконтроллера пришлось добавить возможность производить калибровку нуля. Данные этой калибровки микроконтроллер сохраняет во Flash памяти. Я реализовал два различных варианта прошивки микроконтроллера, отличающихся принципом захвата сигналов. В одной из них, более простой, микроконтроллер во время захвата данных от АЦП ничего не делает. Вторая прошивка — более сложная, в ней данные от АЦП одновременно записываются в один из массивов при помощи DMA, и в то же время при помощи алгоритма Герцеля обрабатываются уже захваченные ранее данные. За счет этого скорость измерений повышается практически в 2 раза по сравнению с простой версией прошивки. Результат вычислений микроконтроллер отправляет по UART на компьютер. Для удобства анализа результатов я написал еще одну маленькую программу для ПК:

    Результаты

    В результате мне удалось точно выяснить, как устроена электроника лазерной рулетки, и написать собственную Open source прошивку для нее. Для меня в процессе написания прошивки наиболее важным было добиться максимальной скорости измерений. К сожалению, повышение скорости измерений заметно сказывается на точности измерений, так что требуется искать компромисс. К примеру, код, приведенный в конце этой статьи, обеспечивает 60 измерений в секунду, и точность при этом составляет около 5-10 мм. Если уменьшить количество захватываемых значений сигнала, можно повысить скорость измерений. Я получал и 100 измерений в секунду, но при этом влияние шумов значительно увеличивалось. Конечно же, внешние условия, такие как расстояние до объекта и коэффициент отражения поверхности сильно влияют на отношение сигнал-шум, а следовательно, и на точность измерений. К сожалению, при слишком низком уровне светового сигнал даже увеличение усиления APD не сильно помогает — с ростом усиления растет и уровень шумов. В ходе экспериментов я заметил, что внешняя засветка лавинного фотодиода тоже значительно увеличивает уровень помех. В модуле, который был у меня, вся электроника открыта, так что для уменьшения помех его приходится накрывать чем-нибудь непрозрачным.

    Еще одна замеченная особенность — из-за того, что оптические оси лазера и объектива фотодиода не совпадают, на близких расстояниях (

    habr.com

    Как выбрать хорошую лазерную рулетку: устройство, функции, выбор - СибНовСтрой

    Рулетка — инструмент, незаменимый во время ремонта. Его основное назначение заключается в измерении расстояний, но лазерная рулетка, в отличие от обычной рулетки, может быть использована для решения и некоторых других задач.

    Как выбрать лазерную рулетку? Принцип работы и правила пользования

    Например, с ее помощью можно вычислить площадь помещения, передавать информацию компьютеру и даже делать замеры объектов, которые недоступны. Кроме того, такая рулетка не боится ударов, пыли и влаги — с ней можно работать в любых условиях.

    Как выбрать рулетку

    Выбор лазерных дальномеров очень обширный. Чтобы подобрать для себя оптимальный инструмент, нужно учесть такие его параметры:

    • Бытовой или профессиональный класс рулетки? Для ремонта квартиры бытового вполне хватит. Профессиональные инструменты — это рулетки для измерения больших расстояний, открытых объектов и прочего. Их отличие от бытовых тесно связано со следующим показателем.
    • Дальность замеров. Максимальная дальность работы рулетки может составлять до 200 м — именно на такое расстояние могут работать профессиональные дальномеры. Однако для ремонта достаточно и рулетки с дальностью действия в 30 м, больше вам просто не пригодится.
    • Функциональная насыщенность: рулетки могут иметь встроенную память, функцию вычисления площади и т.д. Это будет зависеть от конкретной модели инструмента.
    • Производитель — какая марка выпустила рулетку?

    Последний пункт заслуживает более подробного обсуждения.

    Выбор рулетки в зависимости от фирмы-производителя

    Одним из лучших производитель рулеток является фирма Bosch. Лазерная рулетка Bosch может быть и профессионального, и бытового класса. Но профессиональный класс стоит на порядок дороже, и в нем нет никакой необходимости: бытового класса хватит с головой.

    Хорошим выбором будет, например, рулетка Bosch PLR 30 — она легко помещается в кармане, работать с ней просто, к тому же, оснащена дополнительными функциями вроде вычисления площади. Рулетки Bosch точные, комфортные и надежные.

    Также внимания заслуживает лазерная рулетка Leica: устройства этой фирмы внешне неотличимы от мобильных телефонов. Дальномер Leica Disto D5, например, располагает такими удобными возможностями, как способность отображать габариты объекта или углы.

    Рулетки этого бренда отлично подходят для замеров больших расстояний, кроме того, они отличаются большой точностью работы.

    Популярные бренды

    Leica и Bosch — всегда хороший выбор, если вы ищите рулетку, но не забывайте, что у этих брендов много профессиональных инструментов, которые вам просто ни к чему. У других марок тоже найдется хорошая лазерная рулетка (дальномер), при этом стоимость ее будет куда скромнее.

    Одним из лучших брендов является также Hilti. Наиболее популярны именно профессиональный дальномеры этого бренда, стоимость которых начинается от 8 тысяч рублей.

    Конечно, лазерная рулетка «Хилти» станет неплохим приобретением, потому что отличается большой точностью (недаром профессионалы любят этот бренд), но поищите все-таки именно бытовой прибор «Хилти» — поверьте, он будет работать просто прекрасно.

    Наконец, для ремонта квартиры идеально подойдет лазерная рулетка Skil: этот бренд выпускает множество отличных инструментов для домашнего пользования. Например, некоторые рулетки имеют дальность действия 20 м. Поскольку вряд ли ваша квартира размерами напоминает Зимний, то этих 20 метров хватит, как говорится, с головой. При этом рулетка работает с минимальной погрешностью.

    Самыми популярными являются, пожалуй, изделия японского бренда Makita. Лазерная рулетка «Макита» обойдется вам не так уж дорого, при этом рулетка наверняка будет измерять не только расстояния, но еще и площадь, объем и расстояния до недоступных объектов. В конце концов, это один из самых надежных вариантов.

    Как выбрать лазерную рулетку при таком многообразии хороших вариантов?

    Просто прикиньте, какие функции вам действительно будут необходимы. Самая «навороченная» рулетка — не обязательно и самая лучшая, не имеет смысла переплачивать за функции, которые, в конечном счете, вам все равно не потребуются.

    Вопрос цены

    Конечно, чтобы определиться с брендом, надо разобраться с ценами. Сколько стоит лазерная рулетка от производителей, упомянутых выше?

    Профессиональный инструмент от Leica может «затянуть» на все 28 тысяч, но можно найти варианты и в два раза дешевле, а если не выпендриваться, то можно подобрать дальномер этой марки и за 7 тысяч. Bosch обойдется вам в 4-10 тысяч рублей, а «Макита» держится в пределах 5 тысяч.

    Преимущества лазерной рулетки

    Лазерная рулетка стоит намного дороже обычной. Но ведь у нее перед привычной, классической рулеткой есть масса преимуществ:

    1. Вам не нужен помощник, чтобы проводить измерения
    2. Вы можете измерить даже объекты, до которых не можете дотянуться
    3. Рулетка работает быстро и намного точнее, чем обычная
    4. Можно определять и другие величины, не только расстояние

    Словом, приобретение хорошее и полезное. Другой вопрос: какая лазерная рулетка лучше? На это счет единого мнения не существует. Мы перечислили лучших производителей  — смело выбирайте инструмент одного из них. В конце концов, спор, какой выбор самый лучший, идет именно между рулетками названных выше брендов.

    Как работает лазерная рулетка

    Работать с лазерной рулеткой несложно: нужно просто установить прибор на ровную поверхность и включить. Рулетка настроит и генерирует красный луч, который укажет, как указкой, в ту точку, расстояние до которой нужно измерить. На дисплее сразу же появятся сведения о расстоянии до объекта.

    Так выглядит работа дальномера со стороны, а вот принцип работы лазерной рулетки заключается в другом, он напоминает эхолот, который уже много лет верой и правдой служит кораблям, подводным лодкам и даже летучим мышам: прибор посылает импульсы, а потом по времени, которое проходит от отправки до отражения импульса, вычисляет расстояние.

    Что еще нужно знать?

    1. Пользоваться лазерной рулеткой удобно и безопасно, но не направляйте ее на человека. Если лазерный луч попадет на сетчатку глаза, это может вызвать ожог.
    2. Яркий солнечный свет может сделать невидимой лазерную указку.Это никак не отражается на точности измерений, но вы не сможете рассмотреть при ярком свете дня, куда именно вы направили луч.
    3. Дальномер всегда должен быть установлен надежно и устойчиво. Не измеряйте расстояние, держа инструмент в руках, — это снижает точность результата.

    Источник:

    Выбираем лазерную рулетку: на какие моменты следует обратить внимание

    В домашнем хозяйстве рулетка относится к таким же необходимым предметам, как отвертка или молоток. Потребность в ней возникает довольно часто: то новый шкафчик поставить, то обои переклеить, то шторы поменять. Что же говорить о строительной, геодезической и многих других сферах жизни, где без измерений обойтись невозможно.

    Обычной рулеткой пользоваться неудобно: чтобы она не соскакивала с точки отсчета при измерении, потребуется помощник, да и погрешность у нее великовата. На смену традиционной рулетке пришла лазерная – с множеством полезных и удобных функций, с высокой точностью измерений, удобная и простая в использовании.

    Компактный легкий приборчик проведет необходимые замеры и подсчеты площади, объема, расстояния и углов самостоятельно, причем быстро и точно.

    Приобрести лазерную рулетку можно в магазинах, торгующих строительными и электротоварами или в интернет-магазинах, например, http://lasertools.com.ua/distancemeter.html.

    Разница в цене выпускаемых моделей объясняется количеством функций и дальностью действия.

    Основные характеристики лазерных рулеток

    Прежде всего, требуется разграничить эти устройства на любительские модели и профессиональные. Для домашних нужд, включая работы в квартире, в доме и на приусадебном участке вполне достаточно бытовой рулетки, рассчитанной на расстояние до 30-60 м, диапазон погрешности у них составляет 3 мм. У профессиональных моделей дальность действия доходит до 300 м при погрешности всего 1 мм.

    Бытовые модели обладают самым необходимым набором функций для проведения простейших измерений, минимальная цена их около 3 т.р. Стоимость профессиональных рулеток уже совершенно в другом диапазоне: 10-30 т.р.

    Благодаря встроенной памяти и программному обеспечению они осуществляют самые сложные расчеты, применяют различные системы измерений, запоминают некоторое количество проведенных измерений, подсчитывают размеры, используя только косвенные показатели (по теореме Пифагора), что дает возможность проводить измерения объектов, доступ к которым затруднен.

    Лазерная рулетка работает от обычных батарей или аккумуляторных; хороший показатель, когда на одной зарядке можно произвести 3-5 тыс. измерений.

    Если инструмент подбирается для проведения строительных работ, всегда есть риск его падения и воздействия природных факторов, поэтому желательно, чтобы корпус был герметичным с резиновыми вставками и накладками, чтобы обезопасить рулетку от попадания пыли, влаги и падений.

    Дополнительные возможности

    Чем больше у розетки функций, тем оперативней и проще осуществлять измерения, решать технически сложные задачи. Но это непосредственным образом сказывается на стоимости модели в сторону повышения.

    Из удобных дополнений можно отметить автозапуск (замеры можно выполнить в автоматическом режиме), наличие специального штатива для получения более точного результата и встроенного или съемного визира: он помогает более точно направить лазерный луч на объект, что уменьшает погрешность.

    Для наружных измерений не помешает датчик измерения температуры воздуха для анализа погрешности, полезными будут индикатор зарядки батареи и подсветка экрана для работы в темноте.

    Лазерная рулетка может быть совмещена с мобильными устройствами или компьютером, тогда становится возможной передача на них полученной информации в режиме он-лайн, благодаря чему данные могут быть сохранены в разных форматах и незамедлительно обработаны.

    Среди производителей подобных устройств лидерство принадлежит Bosch и Leica, высоким качеством, но более доступной ценой отличаются модели марок Hilti, Skil и Makita. Если бюджет позволяет, то лучше приобрести многофункциональное устройство, работающее наиболее эффективно и точно.

    Источник:

    Выбор и принцип работы лазерной рулетки. Как выбрать лазерную рулетку?

    Классификация лазерных дальномеров

    Лазерные дальномеры  отличная альтернатива обычным рулеткам. Они обладают целым рядом преимуществ:

    • функция вычисления объема и площадей
    • возможность передачи данных на ПК
    • возможность использования для отдаленных объектов
    • не засоряются
    • противоударные
    • влагоустойчивые
    • работает в неблагоприятных условиях

    В зависимости от области использования, лазерные рулетки можно разделить на дальномеры, которые применяются в строительстве и для рыбалки. В зависимости от принципа действия дальномеры делятся на импульсивные и фазовые.

    Принцип действия лазерной рулетки

    Принцип работы лазерного дальномера заключается в излучении инфракрасных волн, которые при достижении определенной цели мгновенно отображают информацию на мониторе. Работают дальномеры на батарейках, заряда которых хватает на длительный период эксплуатации прибора.

    Импульсивные лазерные дальномеры работают  на основе  встроенного  импульсивного лазера и детектора излучения.

    Принцип действия заключается в том, что сначала запускается счетчик, который измеряет промежуток времени, необходимый, чтоб инфракрасная волна достигла своей цели и затем обратно.

    Отключение счетчика происходит автоматически сразу после возвращения инфракрасного луча. После чего, учитывая время, зафиксированное прибором и скорость инфракрасной волны, рассчитывается расстояние до объекта.

    Фазовые лазерные рулетки отличаются высокой точностью расчетов. В основу принципа их действия положен синусоидальный закон, следуя которому высчитывается разность между фазами отправленного и отраженного сигналов.

    Режимы дальномеров

    Лазерные рулетки работают в четырех разных режимах:

    • стандартном (нормальные условия работы)
    • сканирования показателей объектов (в случае усложненных задач измерения)
    • дождя (работа в плохих погодных условиях)
    • зеркальном (для расчетов и замеров отражающегося объекта)

    Лазерные рулетки – незаменимый прибор и полезная вещь особенно в условиях, где обычная рулетка совсем не справится, например, при замерах глубины колодцев, тоннелей, шахт или недоступных объектов.

    Как правильно выбрать лазерную рулетку?

    Прежде чем выбрать лазерную рулетку, необходимо точно знать, что вы будете с ней делать. Поскольку от функционала и предназначения будет зависеть и ее стоимость. Например, если вам нужна рулетка для личного использования в бытовых условиях, нет смысла покупать дорогостоящий профессиональный дальномер, так как это пустая трата средств и набор ненужных функций.

    Профессиональные лазерные дальномеры отличаются возможностью измерять объекты на расстоянии до 200 метров, вычислением объемов и площадей, функцией косвенных измерений, наличием запоминающего устройства, выполнением сложных математических действий.

    Профессиональные дальномеры предназначены для работы в более жестких условиях, поэтому они более прочные, нежели бытовые. Также они отличаются высокой ценовой категорией.

    Швейцарский производитель LEICA Geosystems выпускает целый ряд профессиональных лазерных измерительных приборов, которые отвечают высоким стандартам качества и зарегистрированы в Государственном реестре.

    Бытовые лазерные рулетки, предназначены исключительно для использования в быту и измерений на небольших расстояниях.

    В таких дальномерах, как правило, стандартный ограниченный набор функций и сравнительно невысокая ценовая категория. Высокого качества бытовые рулетки выпускает американская фирма «condtrol».

    Работает бытовая рулетка на расстоянии не более 60 метров и оснащена функцией измерения труднодоступных и недоступных объектов.

    При выборе лазерной рулетки нужно ориентировать исключительно на набор необходимых функций, поскольку расширенный функционал может быть абсолютно бесполезным и довольно затратным. Но экономить на дальномере конкретной категории также не стоит, поскольку вы платите не за количество функций, а за качество прибора.

    Источник:

    Стоит ли покупать лазерную рулетку?

    Трудно найти хотя бы один дом, в котором нет измерительной рулетки. Этот прибор необходим как для ремонтно-строительных работ, так и для простых житейских потребностей.

    Измерить размеры ниши под стенной шкаф, узнать, хватит ли на балконе места, чтобы поставить на зиму велосипед, отмерить отрезок профиля необходимой длины при монтаже гипсокартонной перегородки, для всего этого необходима рулетка.

    До недавнего времени, этот прибор представлял собой довольно незатейливое приспособление, но все изменилось с открытием лазерного излучения. Активное использование их свойств во многих отраслях, в частности и в строительстве, привело к созданию лазерного измерительного оборудования.

    Наиболее простой и часто используемый прибор, созданный на базе этой технологии – лазерная рулетка. Используя различные комбинации лазерных приборов с классическими инструментами и приспособлениями, производители вынесли на суд потребителей целый ряд новых измерительных приборов, среди которых и рулетка с лазерным уровнем.

    Конструкция лазерной рулетки

    По сравнению со своей предшественницей, оснащенной металлической измерительной лентой, пружиной и фрикционным тормозным элементом, конструкция современного лазерного дальномера значительно сложнее.

    Корпус изготавливается из высокопрочного пластика, а для придания эргономических параметров лазерной рулетке в соответствующих местах применяются резиновые или латексные вставки для предупреждения выскальзывания во время работы. Часто предусматривается шнурок для страховочного крепления рулетки на запястье. Помимо удобства, резиновые составляющие обеспечивают демпфирование прибора в случае падения, чем обеспечивают дополнительную защиту.

    Еще одним важным элементом конструкции лазерного дальномера является система обеспечивающая отсутствие конденсата на поверхности линзы.

    Кроме этого, в комплектность рулетки поставки входит защитный чехол, предостерегающий приспособление от механических повреждений в процессе работы.

    В некоторых моделях чехол выполняется таким образом, что снимать его для проведения замеров нет необходимости.

    Генерированный прибором лазерный луч направляют на объект, расстояние до которого необходимо измерить. Достигнув цели, он отражается от препятствия и возвращается обратно в корпус прибора, где улавливается особым устройством. Время, за которое луч преодолел расстояние до объекта измерений, делится с помощью процессора на скорость света, таким образом, определяя интересующее расстояние.

    Здесь нужно оговориться: скорость света чрезвычайно велика, поэтому строительные дальномеры работаю несколько иначе.

    Лазерная рулетка виды

    Принцип работы импульсного дальномера был изложен выше, но для определения коротких временных интервалов необходимы дорогостоящие таймеры, что делает использование этого принципа в строительных лазерных рулетках с лазерным уровнем нецелесообразным.

    Современные лазерные рулетки и дальномеры используют фазный принцип, который заключается в засечке величины сдвига фаз между отправленным и принятым лучами.

    Зная частоту импульса и частоту несложно определить расстояние до объекта.

    Погрешность измерений, как правило, не превышает половины длины волны, иными словами находится в пределах 1-1,5 мм на метр, что для строительных работ вполне допустимо.

    Какие преимущества имеет лазерный дальномер от обычной рулетки

    Главные преимущества лазерной рулетки сказываются при замере расстояний более 1,5м. Прежде всего, для замера не нужен второй человек, кроме этого, нет необходимости переходить с места на место.

    Дальность измерений даже для самых недорогих моделей составляет порядка 40 м, причем провести такой замер можно не сходя с места.

    Некоторые модели лазерных рулеток позволяют проводить измерения до 260 м с приемлемой точностью, чем охватывают практически весь спектр строительных и геодезических измерений.

    Принцип работы рулетки с лазерным уровнем

    Что касается принципа работы прибора, он ничем не отличается от лазерной рулетки, но вот назначение у него несколько иное. В принципе изделие может выполнять три функции:

    • Измерять расстояние при помощи металлической ленты;
    • Использование в режиме уровня для нанесения лазерной разметки;
    • При снятой линзе может функционировать как лазерная указка.

    Покупать такую рулетку ради измерений и лазерной указки, безусловно, не целесообразно, а вот нанесение разметки может оказаться весьма полезным при различных ремонтно-строительных работах.

    Прежде чем покупать такой измерительный прибор необходимо уяснить для себя ряд вопросов.

    Как правильно выбирать лазерную рулетку

    Поскольку стоимость изделия в зависимости от набора функций может существенно отличаться, необходимо уяснить, для чего конкретно нужна лазерная рулетка. Дело в том, что проводить измерения в пределах до 3 м целесообразней обычной рулеткой, а не оплачивать функционал, который вряд ли будет востребован.

    Если же ведутся ремонтные работы, пусть даже на бытовом уровне, либо имеет место дачное строительство, лазерный прибор может значительно повысить точность измерений, особенно на длине более 5м и сократить время проведения замеров.

    Что касается выбора модели лазерной рулетки, то здесь нужно учитывать следующие факторы:

    • Убедитесь, что дальность указанная производителем, несколько превосходит предполагаемый диапазон предполагаемых измерений, поскольку обычно в этом вопросе изготовители несколько лукавят;
    • Не стоит переплачивать солидные средства за параметры, которые вам явно не понадобятся, или будут использоваться крайне редко;
    • Поскольку лазерная рулетка является довольно сложным инструментом, убедитесь в наличии инструкции на понятном языке;
    • Учитывая техническую сложность прибора, практически исключающую самостоятельный ремонт, убедитесь в возможности гарантийного обслуживания.

    Даже при наличии инструкции на рулетку, несколько советов будут не лишними.

    Как пользоваться лазерным дальномером

    Для проведения замеров лазерной рулеткой необходимо:

    1. Убедиться, что на пути луча нет препятствий способных преждевременно отразить лазерный луч, или изменить его направление;
    2. Снять защитный чехол с линзы, если таковой имеется, навести рулетку на объект и включить дальномер;
    3. При появлении на дисплее неправдоподобных и сомнительных результатов проведите контрольный замер;
    4. При работе с любыми лазерными приборами недопустимо попадание луча на сетчатку глаза.

    Надеемся, что полученной информации будет достаточно для выбора лазерного прибора или другого оборудования, и все же обобщим основные моменты.

    Учитывая высокую стоимость изделия, перед покупкой тщательно выберете набор необходимых функций, это позволит сэкономить значительные средства. Крайне важно во время работы не допускать попадания лазерного луча на сетчатку глаза, это может нанести непоправимый вред зрению.

    Если выполнять все правила техники безопасности и соблюдать инструкции изготовителя рулетка с лазерным уровнем станет хорошим помощником в строительно-ремонтных работах.

    Источник:

    Лазерная рулетка: на что обратить внимание при выборе инструмента

    Семь раз отмерь – один отрежь. Так гласит народная мудрость, позволяющая выполнять работы по изготовлению чего-либо точно и без погрешностей.

    Именно для этого и был создан такой измерительный инструмент, как рулетка – за время своего существования она претерпела ряд значительных изменений.

    В старину она представляла собой обычную палку-мерялку, в век механики она приобрела вид скрученной ленты, а в наш век электроники она представляет собой небольшой приборчик, работающий по принципу отражения сфокусированного светового потока (лазерного луча).

    Лазерная рулетка отличается высокой точностью и широкими возможностями, о которых пойдет разговор в данной статье. Вместе с сайтом stroisovety.org мы разберемся с устройством и принципом работы данного измерительного инструмента, изучим его возможности и критерии выбора.

    Лазерная рулетка: устройство и принцип работы

    Принцип работы лазерного дальномера (рулетки) довольно простой и основан он на способности твердых тел отражать сигналы различного типа – практически так же работает и масса других подобных приборов. Например, эхолот или металлоискатель – разница между ними заключается только в типе используемого излучения.

    В случае с дальномером используется сконцентрированный световой поток, именуемый лазерным лучом. Специальный излучатель рулетки выпускает луч, который отражается от твердого тела и возвращается назад – отражение улавливает приемник и на основе задержки во времени между выпущенным и принятым сигналом рассчитывается расстояние.

    Погрешность при этом, в зависимости от расстояния до цели, может составлять максимум 1мм.

    Как устроена такая рулетка? Стандартно она представляет собой набор следующих компонентов.

    1. Корпус. В большинстве случаев пластиковый, с противоскользящими и противоударными вставками. Как правило, защищает само устройство от проникновения пыли и влаги.
    2. Лазерный излучатель – в серьезных профессиональных инструментах дополняется оптикой с защитой от запотевания.
    3. Приемник (он же оптический фильтр). Служит для приема отраженного сигнала. Также оборудуется защищающей от запотевания оптикой.
    4. Преобразователь сигнала. Конвертирует световой сигнал в цифровой сигнал.
    5. Дисплей для вывода данных измерения. Как правило, черно-белый, жидкокристаллический.
    6. Блок управления – рабочая плата, запрограммированная в особый режим работы.

    Кроме всего прочего, строительный лазерный дальномер укомплектовывается и различными вспомогательными приспособлениями – например, профессиональные модели измерителя комплектуются оптическим прицелом, без которого не обойтись в процессе измерений на большие расстояния.

    К слову говоря, профессиональные модели лазерной рулетки могут работать на расстоянии до 250м – зрительно (без оптики) правильно определить наводку луча человек физически не в состоянии. Также зачастую применяется штатив, различные пузырьковые уровни и многое другое.

    В общем, по итогу профессиональное оборудование данного типа может представлять собой полноценный измерительный комплекс.

    Как выбрать лазерную рулетку: возможности решают все

    Современная измерительная лазерная рулетка может многое, но самое важное из того, что она может делать, это производить точные измерения на определенном расстоянии. Именно на определенном, так как у каждого инструмента имеется свой предел – так называемая дальнобойность.

    В зависимости от нее, рулетки данного типа разделяются на бытовые и профессиональные – первые способны производить измерения на расстояниях максимум до 60мм, а дальнобойность вторых достигает 250м. Мало того, и тот и другой класс лазерных измерителей расстояний имеет свои ограничения – рулетки производятся с определенной дальностью. Самая «короткая» из них работает на расстоянии до 18м.

    Дальше они могут иметь различия в дальнобойности с шагом в 10м – чем больше у рулетки этот показатель, тем ее стоимость выше.

    Это не единственная возможность инструмента данного типа. Кроме этого, электронная лазерная рулетка может делать и следующие вещи.

    1. Сохранять в памяти сделанные измерения и посредством средств коммуникации передавать их на компьютер – в большинстве случаев здесь используется проводное соединение.
    2. Производить расчеты площади, объема и даже периметра – складывать их или вычислять разницу. В большинстве случаев касательно строительства именно к этому и сводятся все производимые измерения.
    3. Производить косвенные вычисления, используя теорему Пифагора. Довольно важная функция в процессе измерений объектов, к которым нет прямого доступа. К примеру, стоя перед зданием и направляя луч рулетки в его стену, измеритель достаточно легко, а главное с высокой точностью, может определить его высоту.
    4. Вычисление диагоналей – функция именуется «Поиск максимального расстояния». А измерение диагоналей – это лишь ее приятное приложение.
    5. Серьезные дальномеры могут оборудоваться даже автоматическим режимом работы, при котором замерщику приходится только ходить и устанавливать специальные мишени в необходимых местах.Лазерная рулетка фото

    Как ни странно, это еще далеко не все возможности современных лазерных дальномеров – по большому счету, они могут быть дополнены любыми вычислительными программами, которые в быту и в некоторых сферах строительства могут оказаться лишними.

    Именно по этой причине и существует стандартная комплектация, включающая в себя описанные выше возможности инструмента.

    Следует понимать, что чем больше возможностей имеет лазерная строительная рулетка, тем больше денег придется выложить за инструмент.

    Как выбрать лазерный дальномер: на что обратить внимание

    По большому счету, критериев выбора лазерной рулетки не так уж и много – как говорится, их можно сосчитать на пальцах одной руки.

    1. Необходимая дальнобойность. Переплачивать деньги и приобретать рулетку с максимальной дальностью инструментов смысла нет никакого. Если инструмент приобретается для бытового использования дома, то можно останавливать выбор на минимальной дальности. Также измерения на большие расстояния не производятся и в процессе выполнения квартирного ремонта – здесь, конечно, можно взять небольшой запас в пределах десяти-двадцати метров максимум.
    2. Точность измерений. Она зависит от двух факторов – от заводских установок и качества самой рулетки. К примеру, китайская продукция данного типа стоимостью до 20$ не то что точно измерять не умеет, а противоречит сама себе – одно и то же расстояние при каждом измерении показывает разным. Здесь следует быть очень осторожным при выборе.
    3. Функционал. Выбор здесь большой, и человеку придется определиться с самыми важными вещами – как и говорилось выше, наличие определенной функции в инструменте влечет за собой повышение его стоимости. Для бытовых нужд и в процессе ремонта квартир и домов вполне нормально обходиться базовыми комплектациями (это измерение и вычисление площади, периметра и объема).Электронная лазерная рулетка фото

    Это что касается основных моментов выбора, кроме которых существуют и другие, так сказать, не менее важные. К примеру, если планируете часто пользоваться измерителем, то не лишним будет обратить свое внимание на эргономичный дизайн дальномера – как минимум он должен быть удобным в эксплуатации.

    Если измерения производятся на строительных объектах, то наличие мягкого резинового буфера лишним не окажется – защищенная от ударов при падении рулетка прослужит намного дольше. Естественно, производитель, от которого в полной мере зависит качество продукции – лучше отдать предпочтение дальномеру от известного производителя.

    Особенно если вы приобретаете его для ежедневного использования.

    И в заключение темы о том, как выбирается лазерная рулетка, скажу несколько слов по поводу дополнительной комплектации – в некоторых ситуациях без нее не обойтись.

    Речь идет как минимум о штативе с возможностью установки площадки в уровень горизонта – на больших расстояниях отклонение от мишени даже на десяток сантиметров влечет за собой большую погрешность. Также на точность измерений оказывает влияние и дрожание руки.

    В общем, до 60 метров вполне реально обойтись без штатива, а вот при измерениях на большие расстояния он нужен обязательно.

    Источник:

    Как выбрать лазерную рулетку

    Что такое рулетка обычная объяснять никому не надо. Инструмент этот предельно простой и есть почти в каждом доме. Пользуются им все, если нужно замерить какое-то расстояние: то ли при расстановке мебели, то ли при планировке участка, то ли при разбивке грядок на даче.

    Что и говорить — нужная вещь, но не всегда удобная: одному здесь не справиться, ведь держать надо с двух сторон. Времени занимает много, а чем больше замеряемая площадь, тем больше неточностей допускается.

    Благодаря возможности использовать лазер, появилась лазерная рулетка, имеющая много дополнительных возможностей.

    Преимущества перед обыкновенной рулеткой

    Лазерные рулетки могут быть двух типов:

    1. Используемые при проведении строительных и ремонтных работ;
    2. Те, что используют охотники и рыбаки.

    Мы рассмотрим первый тип лазерных рулеток. Привычная всем рулетка не идет ни в какие сравнения с лазерной потому, что имеет ряд очевидных преимуществ:

    • возможность вычислять площади;
    • передать данные на компьютер;
    • возможность замера недоступных объектов;
    • устойчивость к пыли, ударам, влаге, низким температурам.

    Конструкция дальномера

    В основе работы лазерной рулетки лежат инфракрасные волны. Волна, направленная к какому-то предмету или препятствию, позволяет получить мгновенный результат

    Конструкция следующая:

    • В пластиковом корпусе рулетки находятся: кнопка  «on/off» — включить/выключить;
    • монитор;
    • излучатель;
    • отражатель;
    • процессор (микроскопический);
    • штатив
    • очки (линзы с эффектом противозапотевания)
    • программное обеспечение;
    • ватерпас.

    Чтобы дальномер заработал, нужны аккумуляторные батарейки 1,5 В, тип АА. Этот экономичный источник питания обеспечивает непрерывную работу на достаточно длительный период.

    Импульсный способ дальнометрирования

    Рулетка лазерная принцип работы, которой построен на основе импульсного лазера и детектора излучения, называется импульсным дальномером. Это самый простой вид. Действует следующим образом:

    • Запускается счетчик времени;
    • измеряется время, за которое лазерный луч проходит до отражателя и назад. При возвращении луча счетчик отключается;
    • время, которое отразилось на дисплее, делится на скорость света;
    • определяется расстояние до объекта.

    По такому же принципу работает эхолот.

     Фазовый дальномер

    Принцип действия фазового дальномера построен на синусоидальном законе. Фазы сигнала отправленного и отраженного сравниваются. Их разность и есть измеряемое расстояние. Эти лазерные дальномеры рулетки очень точные.

    Режимы

    • стандартный — используется для обычных замеров;
    • сканирования — используется, если нужно получить результат по нескольким точкам;
    • дождя — используется, если замеры производятся в неблагоприятных погодных условиях;
    • зеркальный — если объект обладает отражающим свойством.

    Дальномер, как еще называют лазерную рулетку, измеряет любые расстояния почти идеально. Подвластны этому инструменту измерения горизонтальные и вертикальные, открытые и закрытые пространства. Чем, как не этим прибором можно замерять глубину колодца, шахты, длину тоннеля.

    По каким признакам выбирать?

    Сначала определитесь, для чего лазерная рулетка нужна вам. Одно дело, если вы будете использовать ее в своей профессиональной деятельности, а другое — применять в быту.

    Что умеют лазерные дальномеры профессиональные

    • Измерять большие расстояния: до 0,2 км;
    • вычислять объемы и площади с использованием функции косвенных измерений;
    • благодаря наличию памяти, может сохранять данные десятков измерений;
    • выполнять действия по сложению и вычитанию;
    • определять положение недоступных объектов, используя теорему Пифагора.

    Эксплуатируют этот инструмент в условиях довольно жестких, поэтому и требования к нему повышенные и цена соответствующая. Прибор, у которого имеется сертификат, стоит дороже, чем тот, который  не включен в Госреестр средств измерений.

    К профессиональным дальномерам с высоким уровнем надежности и точности относятся лазерные дальномеры, выпускаемые швейцарской компанией LEICA Geosystems . Это:

    Leica DISTO A5:

    • укомплектован многопозиционной скобой, позволяющей производить измерения, где отправной точкой являются углы, балки, стены,
    • если требуется, то его можно установить на  штатив.
    • Имеет двукратный оптический прицел.

    Leica DISTO A6 :

    • точно измеряет как большие, так и малые расстояния: от 50 мм  до 0,2 км
    • погрешность замеров ±1.0 мм.

    Leica DISTO A8:

    • выполняет не простые контрольно-измерительные задачи;
    • имеет цифровой видоискатель и электронный датчик угла наклона;
    • по сравнению с предыдущими двумя, имеет больше функциональных возможностей.

    Рулетка измерительная лазерная бытовая

    От бытовой рулетки не требуется выполнения измерений на длительных расстояниях. Многофункциональность тоже не всегда является главным требование, так как большинством функций вы пользоваться не будете, а значит и нет смысла платить за них.

    К сравнительно недорогим, но качественным моделям относятся лазерные рулетки, выпускающиеся в Америке — «condtrol».

    Если взять одну из моделей этого ряда: «Сondtrol-60», то в ней, как и в профессиональных дорогостоящих моделях есть следующие функции:

    • определять длины в местах трудных для доступа (функция Пифагора);
    • определять самые меньшие и большие расстояния.
    • Максимальное расстояние, на которое распространяется действие лазерного луча — 0,06 км.

    LEICA Geosystems тоже выпускает модели, которые можно использовать, как бытовые, правда они дороже американских. По сравнению с остальными моделями этой компании, которые используют профессионалы, они проще. Например:  LEICA Disto D2:

    • точность ее меньше —  ±1.5 мм;
    • корпус более простой;
    • дальность — 60 м.

    Как пользоваться лазерной рулеткой

    Работать с таким совершенным прибором, как лазерная розетка, вовсе не сложно:

    • выбираем ровную плоскость и устанавливаем прибор;
    • приводим в действие измерительную функцию ;
    • рулетка сама способна настроить луч и направит к объекту, расстояние до которого нужно измерить;
    • данные замера сразу появятся на мониторе.

    Это будет полезным

    • Лазерная рулетка — прибор не безопасный: нужно избегать попадания лазерного луча на человека. Последствием  может стать ожог сетчатки глаза;
    • лазерный луч не видно при ярком солнечном освещении, поэтому трудно определить его направление;
    • замер будет неточным, если держать дальномер в руках;
    • при замерах больших расстояний, нужна специальная пластинка (отражатель). Так лучше видно точку от посылаемого луча.

    Лазерный уровень с рулеткой

    Этот прибор способен выполнить три операции:

    • измерять. Для этого и существует рулетка. Это лента с разбивкой, но шире, чем в обыкновенной, а значит жестче;
    • функция уровня. К примеру: часто при обшивке стен квартиры гипсокартоном, требуется четкая длинная линия на одном уровне. Здесь идеально подойдет лазерный уровень с рулеткой.
    • если снять линзу, то прибором можно пользоваться, как указкой.

    Уровень лазерный с рулеткой имеет не очень большую стоимость, поэтому есть смысл иметь его в своем арсенале. Например: очень удобно использовать при ремонте призменный уровень с рулеткой IN-001. Его особенностью является то, что проецируемый при помощи призмы луч, может повторять изгибы в виде углов.  Производят этот прибор в Китае. Имеет следующие технические характеристики:

    • мощность луча на выходе —  5mW;
    • длина рулетки — 250 см;
    • уровень жидкостный, имеет 3 уровня;
    • показывает отклонения по горизонтали и вертикали;
    • габариты: 19,3х6,2х2,8 см;
    • масса — 0,22 кг;
    • питается от батареек  AG13 — 3 шт.

    Источник:

    Лазерная рулетка дальномер. Как выбрать

    Практически у каждого, кто занимается домашним хозяйством, имеется в арсенале рулетка, которой в случае необходимости можно измерить ширину или высоту шкафа, ширину коридора или диаметр бочки. Рулетки бывают разными по длине: от одного до десятков метров.

    Если нужно померить стену, то достаточно пяти или семиметровой рулетки. Для домашнего ремонта ее тоже достаточно. Если вы захотите сделать забор для дачи, то вам потребуется уже рулетка более длинная – 20-метровая. Конечно, этот инструмент, рулетка, удобен для измерения расстояний около метра.

    На сколько хватает ширины рук человека. Если необходимо измерить большее расстояние, то обычно измеряют вдвоем. Это не очень удобная процедура – надо натягивать рулетку, занимать правильные позиции, договариваться, переругиваться. Однако прогресс не стоит на месте.

    Изобретена лазерная рулетка дальномер.

    Как выбрать лазерную рулетку дальномер

    Цена на профессиональный инструмент достаточно высока. От 8 до 10 тысяч рублей. Но есть и достойные дешевые аналоги из Китая. Например, рулетка UNI-T UT391. В интернет-магазинах такую можно приобрести за 3500 тысячи рублей.

    А на электронном аукционе E-bey можно найти за 2500 тысячи. Эта недорогая лазерная рулетка дальномер близка к характеристикам рулеток от известных брэндов. Например, расстояние измерения до 60 метров. Погрешность менее 2 мм.

    Но цена соответственно почти в три раза меньше.

    Отличия лазерного и ультразвукового дальномеров

    При покупке главное не ошибиться и купить именно лазерный дальномер, а не более дешевый ультразвуковой дальномер с лазерным прицелом. Ультразвуковой дальномер можно заказать на аукционе всего за 400 рублей. Но это будут выброшенные впустую деньги.

    Если честный лазерный дальномер основан принцип работы на измерении изменения фазы света и благодаря этому достигается узкая направленность и высокая точность. Ультразвуковой же дальномер может измерить не более 10 метров и имеет погрешность около 2 см.

    Он измеряет не расстояние, указанное указателем, а минимальное расстояние до препятствия. Также он плохо измеряет неровные и даже шероховатые поверхности.

    Как работает лазерная рулетка

    Чтобы измерить рулеткой, нужно поднести ее к объекту, от которого расстояние надо измерить, и направляем луч на тот предмет, до которого надо измерить.

    Когда ты навел, нажимаешь кнопку и ждем, пока пискнет через несколько секунд и отобразит на экране результаты измерения. В рулетке два режима измерений: измерять от передней грани прибора или от задней.

    (Тогда если приставить прибор к стене, то он измерит расстояние именно от стены, а не от того места, откуда выходит луч).

    Кроме того, у лазерной рулетки есть дополнительные, вспомогательные функции. Например, встроенный калькулятор, благодаря которому можно сразу увидеть площадь помещения, измеренного по длине и ширине, либо объем, если измерена еще и высота.

    Если вам по работе приходится часто измерять какие-то объекты, площади или объемы, то данная лазерная рулетка дальномер может в разы облегчить вам работу.

    Соседние записи в этой категории:

    • Ступенчатое сверло по металлу
    • Индикаторная отвертка или бесконтактный пробник фазы?

    Источник:

    Как и какую выбрать, как пользоваться лазерной рулеткой – дальномером

    Рулетками эти приборы названы по аналогии с измерительными лентами. На профессиональном языке их называют безотражательными лазерными дальномерами, которые представляют собой довольно сложные технические устройства.

    Основные узлы прибора — небольшой по габаритам лазер, вычислительное устройство, жидкокристаллический дисплей и клавиатура для управления режимами работы.

    В качестве элементов питания используются две или четыре батарейки типа АА, что обеспечивает выполнение 3-10 тыс. измерений.

    Не просто дальномер

    Набор дополнительных элементов, которыми оснащена рулетка, определяется целями и задачами прибора. Инструменты для профессионального использования оборудованы встроенной памятью для хранения результатов измерений. Объем памяти разный — от 15 до 1 тыс. значений.

    Ряд моделей имеют интерфейс для подсоединения к компьютеру. С помощью кабелей можно переносить все данные из памяти дальномеров и затем обрабатывать их на ПК.

    Известные производители рулеток разработали специальное программное обеспечение, используя которое, можно создать на компьютере трехмерную модель измеренного помещения.

    Некоторые дальномеры оснащены уровнем горизонтирования и оптическим визиром для наведения лазерного луча в нужную точку на удаленном объекте. Корпус лазерных рулеток термостойкий, влаго- и пылеизолированный.

    Жидкокристаллический дисплей большинства моделей оборудован подсветкой для работы в темноте. Некоторые дальномеры имеют функции предупреждения о разрядке батареи и автоматического выключения прибора через 5 мин. после прекращения эксплуатации.

    Рулетки предназначены для измерения расстояний в довольно широком диапазоне: ближняя граница составляет 0,2-0,3 м, а дальняя — 100-200 м. Точность измерения при такой дальности очень высокая: у моделей попроще — ±3 мм, а у профессиональных — ±1,5 мм. Для одного замера надо от 0,5 до 4 сек. Габариты и вес приборов достаточно малы, что позволяет управляться с ними одной рукой.

    Ведущие производители лазерных рулеток предлагают потребителям множество дополнительных аксессуаров и принадлежностей, таких как чехол, ремешок для крепления на руку, короткие алюминиевые штативы, отражатели лазерного сигнала для увеличения дальность действия, телескопические прицелы-насадки, интерфейсные кабели, оптические визиры и т. д.

    Используем лазерный дальномер на практике

    У всего есть свои достоинства и недостатки. Начнем с достоинств. Во-первых, эти рулетки обеспечивают более высокую точность и надежность, чем традиционные измерительные технологии.

    Во-вторых, процесс измерения значительно ускоряется и упрощается: контакт с объектом не нужен, достаточно навести на него луч лазера и нажать на кнопку измерений.

    Такой способ работы позволяет производить замеры в труднодоступных или опасных местах.

    Что касается недостатков, основной из них заключается в том, что технические возможности лазерных рулеток в яркий солнечный день снижаются. Вместо декларированных изготовителем 100-200 м, как показывает практика, можно измерить максимум 30-50 м.

    Это связано с тем, что спектры солнечного излучения и лазерного сигнала пересекаются и отраженный сигнал ослабевает. Кроме того, дальность работы определяется поглощающей способностью поверхности предмета, расстояние до которого измеряется.

    Чтобы получить паспортную дальность, надо использовать специальные светоотражатели, которые продаются не в комплекте с лазерной рулеткой, а отдельно.

    Двукратный оптический визир малой мощности, как правило, не обеспечивает максимальной дальности работы. Выносной визир с четырех- или семикратным увеличением, позволяющим работать на полной дальности, стоит чуть меньше рулетки.

    Простота лазерных рулеток в использовании, о которой твердят изготовители, несколько преувеличена.

    Дополнительные функции лазерной рулетки – дальномера

    Дальномер может не только вычислять площадь и объем, но и выполнять дополнительные функции:

    • определять высоту и ширину здания по двум наклонным и одному перпендикулярному расстоянию, а также высоту и ширину различных элементов на фасадах зданий;
    • находить высоту и длину по двум измерениям, устанавливать кратчайшее расстояние при слежении (перпендикуляр к поверхности);
    • определять максимальное расстояние (диагональ помещения), среднее значение из восьми измерений с максимальной точностью, на какую способен прибор;
    • вычислять площадь треугольника по стороне и высоте, по трем измеренным сторонам;
    • рассчитывать тупой угол треугольника по трем сторонам;
    • вычислять площадь круга;
    • рассчитывать площадь стены с наклонным потолком (крышей дома);
    • определять угол наклона потолка (ската крыши), длину ската крыши.

    Популярные марки и производители лазерных дальномеров – рулеток

    • Laserliner
    • Leica
    • Bosh
    • Hilti
    • Staley
    • Disto
    • Skill

    Еще немного о лазерных приборах:

    Снаружи дома следует использовать профессиональные лазерные нивелиры. Их радиус действия достигает 300 м, что позволяет контролировать разработку фундамента и наружных инженерных сетей. Приборы оборудованы системой дистанционного управления. Чтобы не тратить крупную сумму на дорогую измерительную технику, можно взять нивелир в аренду в специализированной фирме.

    Чтобы измерительные устройства служили долго, нужно выполнять простые правила:

    • Использовать лазерные уровни, нивелиры и рулетки по назначению и обязательно в так как это рекомендовано производителем иинструмента.
    • Не допускать переувлажнения, переохлаждения и перегрева приборов (использовать только в оговоренном производителем диапазоне температуры и влажности).
    • Хранить приборы и инструменты в чехлах.
    • Беречь от царапин, падений, ударов и других негативных воздействий.
    • Использовать только фирменные комплектующие и аксессуары.

    Лазерные нивелиры не нуждаются в предварительной выверке с помощью пузырьковых ватерпасов. Такие приборы оснащены функцией самонивелирования. Готовить к работе их нужно в строгом соответствии с инструкцией производителя. Приборы закрепляются на стене или другой конструкции, а также устанавливаются на штатив.

    Перед началом штукатурных работ с помощью стандартного строительного уровня проверяют вертикальность блочной перегородки

    Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

    • Выбираем дальномер, уровень и нивелир для стройки Какие бывают и какие лучше…
    • Лучшая рулетка – какая она? Выбираем между лазерной и ленточной Ленточные рулетки и лазерные измерителиРулетку…
    • Если сломалась рулетка (возвратная пружина) Реанимируем старую рулетку – используем…
    • Лазерный гравер в качестве резака в домашних условиях – тест Применение лазерного гравера – тестирование…
    • Как повысить точность измерений и избежать ошибок в размерах Мебель своими руками – точные…
    • Необходимые инструменты в мастерской: измерение и разметка Инструменты для измерений и разметки Ваша…
    • Строительный уровень – как и какой выбрать и как пользоваться Какие бывают строительные уровни, какой…

    Источник:

    sibnovostroy.ru

    Принцип работы лазерного дальномера

    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.

    instrumentyvdom.ru

    Устройство и выбор лазерной рулетки и работа с ней

    Очень часто, выполняя ремонт в квартире или при постройке садового домика, необходимо измерить расстояние до чего-либо. Самый простой и неточный способ — это шаг человека. Куда вернее произвести замер с помощью измерительной ленты или линейки. Так и делалось на протяжении многих столетий. Однако наука не стоит на месте и её достижения очень часто приходят на помощь и в домашних делах. В этом случае выручит лазерная рулетка, которая обеспечит и высокое качество данных.

    История создания лазерного инструмента

    В XX столетии свершилось одно из значимых открытий науки — изобретение лазера. Это произошло одновременно в России и США. Учёные Прохоров и Басов с российской стороны и Таунсон с американской были удостоены Нобелевской премии. Исследования продолжались и далее. Первыми начали применять новинку военные. А также в войсках заметили, что с помощью такого устройства возможно измерение расстояний.

    Вскоре появились бинокли с лазерным дальномером. Поначалу это были громоздкие приборы. Однако с течением времени конструкторы привели их к современному виду.

    Постепенно сугубо военные технологии начинают поступать в гражданские сферы. Так произошло и со световыми аппаратами. Сейчас они обнаруживаются на каждом шагу. Компактное, лёгкое (вес около 200 граммов) устройство приобретается в любом хозяйственном и строительном магазине, его можно обнаружить в кармане рабочего на стройплощадке или в мастерской. Цены колеблются в зависимости от технической начинки изделия. По популярности с ним может сравниться ультразвуковая рулетка, но точности, подобной лазерной, у неё нет.

    Основные компоненты и характеристики

    Лазерная рулетка, или дальномер, среди всего бытового измерительного инструмента отличается наивысшей точностью. Её погрешность не превышает 1−1,5 миллиметра на 30 метров, применяется в любых закрытых местах. Устройство рулетки вид инструмента не отличается разнообразием. Основная характеристика — дальность измерения. Для домашней работы производят рулетки до 60 метров дистанции. Профессиональные дальномеры рассчитаны на удаление до 260 метров.

    Кроме расстояния до цели, важен такой показатель, как длина волны. Дорогостоящие аппараты оборудованы лазером с этим параметром 630−650 нанометров, что обеспечивает хорошую точность показаний. А также важна мощность прибора, которая составляет около 1 милливатта. Это показатель красного спектра излучения, опасного для сетчатки глаза. Такая мощность преимущественно у бытовых моделей, профессиональные используют рулетки безопасного зелёного спектра.

    Любой оптический инструмент имеет следующие части:

    1. Корпус. На материал его изготовления необходимо обратить особое внимание перед тем, как выбрать рулетку. Работа по строительству и ремонту связана с перемещением в стеснённых и неудобных условиях. Падения инструмента и удары по нему случаются регулярно. Это плохо сказывается на устройстве измерителя. Поэтому желательно, чтобы он был сделан из ударостойких материалов. Хорошо, если корпус будет прорезиненным, что обеспечит герметичность в предохранении от воды и пыли. Качественная конструкция удорожает изделие.
    2. Лазерный луч проходит к объекту измерения через глазок — излучатель. На его качестве экономить не следует.
    3. Дорогие профессиональные модели имеют специальное прицельное приспособление — визир. Оно оптически приближает объект, что повышает качество измерения.
    4. Для производства вычислений необходимо программное обеспечение. С его помощью не придётся вручную подсчитывать площади поверхностей, высоты сооружений. Соответственно, стоимость прибора с большим числом определяемых параметров выше. Для домашних работ многие виды расчётов не очень нужны, а вот специалистам дорогая и многозадачная модель будет кстати.
    5. Устройство отображения информации должно отражать максимальное число параметров. Поэтому чем больше дисплей рулетки и количество строк на экране, тем лучше. Прибор с четырьмя строками способен показать большинство необходимых характеристик.
    6. Для работы ночью или в помещениях, не оборудованных осветительными приборами, нужна подсветка дисплея.
    7. Для устойчивости и точности измерений модели для профессионалов комплектуются штативом.
    8. Точное расположение по горизонтали и вертикали обеспечивает уровень, или ватерпас.

    Работа с оптической рулеткой

    Работа таких приборов основывается на свойстве отражения луча от предмета, до которого измеряется дистанция. По такому способу функционируют металлодетекторы. Имеется два способа замера:

    • Существует принцип работы лазерной рулетки, основанный на свойствах импульса. Луч достигает объекта измерения, а встроенный счётчик отсчитывает время на прохождение этого расстояния и обратно. Это время нужно поделить на скорость света, равную скорости луча. По таблице рассчитывается расстояние.
    • Более распространённые и удобные инструменты работают на синусоидном законе. Это означает, что процессор сравнивает графики фаз луча, поданного на предмет и вернувшегося обратно. Этот метод называется фазным.

    Основные и дополнительные функции

    Приобретая инструмент, будущий владелец располагает несколькими способностями, которые имеет каждый дальномер. Независимо от модели, такие устройства выполняют следующие расчёты:

    • Объём, площадь, диагональ.
    • Простейшие математические действия.
    • Углы и размеры скатов и наклонных поверхностей.
    • Сохранение в памяти результатов замеров.

    Кроме стандартных операций, имеются и дополнительные. Они зависят от возможностей микропроцессора и, соответственно, цены. За отдельную плату доступны:

    • Цветной экран.
    • Электронный термометр.
    • Визир.
    • Передача данных через Bluetooth.
    • Индикатор остатка заряда элементов питания.
    • Расчёт специальных инженерных формул.
    • Местоположение прибора — трекинг.

    Правила работы

    Основным преимуществом такого измерительного устройства является простота использования и скорость вычислений. Наибольшую эффективность он покажет в условиях умеренных температур, неяркого света и малой запылённости. При ярком свете для работы потребуется использование защитных очков. Для точности измерений необходима знать, как работает лазерная рулетка:

    • Измерения лучше проводить с жёстко зафиксированным прибором. Желательно воспользоваться штативом. Это позволит избежать дрожания рук.
    • Включить устройство.
    • С помощью специальной кнопки func закрепить начало отсчёта.
    • Определить, в каких единицах отразится информация.
    • Убедится в правильности выбора.
    • Избегать попадания луча в глаза.

    Оптический дальномер представляет собой устройство, требующее внимательного и бережного отношения. Срок его эксплуатации можно продлить. Для этого выполняются такие правила:

    • Использовать прибор только в целях, указанных в инструкции.
    • Соблюдать условия хранения: чистое, сухое место при умеренной влажности и температуре.
    • Избегать царапин, ударов, встрясок.
    • Если с прибором не работают, он должен находиться в чехле.
    • Не вскрывать и не ремонтировать аппарат самостоятельно.

    Достоинства и недостатки прибора

    Кроме отмеченных скорости и удобства измерений, есть ещё свойства, которые ценятся в лазерных рулетках. С ней можно производить замеры без посторонней помощи: настроить в нужном направлении и с измерительной планкой подойти к необходимой точке. Все дополнительные обмеривания производятся несколькими касаниями кнопок. Для вычислений не нужно дополнительно приобретать устройства.

    Однако есть вещи, где такой прибор недостаточно эффективен. Это малые расстояния, которые проще измерить старыми способами. Ну и цена, которая в несколько раз превышает стоимость обычной рулетки.

    Примеры моделей разных производителей

    Для домашнего применения не стоит покупать излишне продвинутые измерительные лазерные рулетки. Как выбрать достойный инструмент, не потратив лишних средств, можно рассмотреть на примере наиболее популярных моделей:

    1. Bosch DLE имеет несколько модификаций с похожими характеристиками. Расстояние до объекта — максимум 40 метров. Погрешность 1,5 миллиметра и диапазон температур от -10 до + 50 градусов. У них нет дополнительных функций и для домашнего применения будут неплохи. Отсутствие подсветки ограничивает возможности прибора светлыми помещениями.
    2. Leica DISTO D2 работает на расстоянии до 100 метров и имеет дополнительные функции. Может передавать данные по Bluetooth, обладает небольшими размерами и питается от двух батареек. Точность измерения — 1,5 миллиметра. Всё это помещено в ударопрочный и пылезащищённый корпус. Недостатком является цена и работа исключительно с IOS.
    3. MAKITA LD 060P довольно популярна среди покупателей. Имеет неплохой функционал и доступную цену. К достоинствам можно отнести большой экран и крупные символы на нём. Технические характеристики ничем особым не выделяются, но в последнее время попадаются бракованные изделия.
    4. Agatec Agatape подходит даже для работы на небольшой строительной площадке. Дальность до 60 метров, из дополнительных функций отмечается наличие секундомера.

    Для частых измерительных операций выбрать инструмент лучше, чем лазерная рулетка, трудно. При верном выборе использование прибора не разочарует и результат не подведёт.

    obrabotkametalla.info


    Смотрите также