Un senzor de proximitate IR este un dispozitiv care detectează prezența unui obiect sau a unui om atunci când acesta se află într-un interval prestabilit de la senzor, prin fascicule infraroșii reflectate.
Trei concepte utile de senzori de proximitate sunt explicate aici, primul concept se bazează pe un opamp obișnuit LM358, al doilea utilizând IC LM567 care funcționează cu un principiu de fază blocat, asigurând un răspuns foarte precis pentru detectare. Al treilea circuit funcționează folosind omniprezentul IC 555. Să învățăm fiecare cu o explicație pas cu pas.
Prezentare generală
Este un lungă listă de senzori care sunt disponibile astăzi pe piață.
Un astfel de senzor este senzorul de proximitate.
În această postare, suntem pe cale să dezvăluim modul în care funcționează un senzor de proximitate și ce oferă cunoștințele necesare pentru a face acest proiect acasă. După cum sugerează și numele, unitatea detectează dacă un obiect este aproape sau departe de el. Pot fi proiectate în moduri diferite.
Dar, cea mai comună metodă este una pe baza razelor INFRAROZE și OPAMP. Unele utilizări obișnuite ale acestui dispozitiv pot fi văzute în telefoanele mobile, sistemele de spălare automate, robinetele automate, uscătoarele de mâini și roboții care nu cad niciodată.
Componente necesare
1. Led IR : Fiecare led emite o formă de radiație electromagnetică atunci când este alimentat. Din experiența gospodăriei noastre, am cunoscut leduri care emit lumină vizibilă.
Dar există și câteva led-uri speciale care emit raze infraroșii. Așa cum pot exista leduri vizibile de diferite culori, ledurile IR emit și raze de diferite lungimi de undă. Razele infraroșii pot avea lungimi de undă variabile și pot lua orice valoare aparținând benzii lor de undă.
Deci, este foarte important ca fotodioda IR utilizată să poată detecta lungimea de undă particulară a INFRA RED dată de ledul IR.
Două. FOTODIODĂ IR : Este un tip special de diodă care este conectat în polarizare inversă pentru detectarea razelor IR . În absența radiațiilor IR, are o rezistență foarte mare și curent practic zero trece prin ea.
Dar când razele IR cad asupra ei, rezistența sa scade și un curent proporțional cu intensitatea radiației este permis să treacă prin ea.
Această proprietate a fotodiodei este utilizată pentru a genera un semnal electric în senzorul de proximitate la incidența razelor IR.
3. Amplificator operațional (IC LM358) : Amplificatorul operațional sau amplificatorul operațional este un ic multifuncțional și este foarte venerat în lumea electronică.
În acest proiect, op-amp este folosit ca comparator. LM358 IC are două amplificatoare operaționale, ceea ce înseamnă că putem face doi detectoare de proximitate folosind un singur IC. Motivul pentru care se utilizează op-amp în circuit este convertirea semnalului analogic în semnal digital.
Patru. Presetate : Presetarea este practic un rezistor care are trei terminale.
Funcția unui preset este de a împărți tensiunea totală disponibilă într-un mod în care utilizatorul poate accesa o fracțiune din aceasta. Trebuie doar să setăm terminalul de mijloc într-o poziție adecvată.
Presetarea setează tensiunea de prag peste care ar trebui generată tensiunea de ieșire. Poate fi setat manual la rezistență de orice valoare prin rotirea capului cu ajutorul unei șurubelnițe adecvate.
5. Led roșu : Am folosit un led roșu pentru proiectul meu, dar, în general, poate fi folosit led de orice culoare. Acționează ca un semnal vizual pentru a arăta că obstacolul s-a apropiat suficient.
6. Rezistențe : Doi 220 ohmi și unul 10k ohm.
7. Alimentare electrică : 5 v la 6v.
Cumfunctioneaza
Principiul care stă la baza funcționării unui senzor de proximitate este destul de simplu. Un concept tipic are două leduri paralele între ele - led cu emisie de IR și o fotodiodă.
Aceștia acționează ca o pereche emițător-receptor. Când un obstacol vine în fața razelor emițătorului, acestea sunt reflectate înapoi și interceptate de receptor.
Conform proprietăților fotodiodei, razele IR interceptate scad rezistența fotodiodei și se generează semnalul electric rezultat. În practică, acest semnal este tensiunea pe rezistorul de 10 k, care este alimentată direct la capătul neinversibil al amplificatorului op.
Funcția amplificatorului de operare este de a compara cele două intrări date acestuia.
Semnalul de la fotodiodă este dat pinului neinversibil (pinul 3) și tensiunea de prag de la potențiometru este dată pinului inversor (pinul 2). Dacă tensiunea la pinul neinversibil este mai mare decât tensiunea la pinul inversor, ieșirea amplificatorului op este mare, altfel ieșirea este scăzută.
Una peste alta, op-amp convertește semnalul analogic în semnal digital în acest circuit.
IEȘIRI:
Ieșirea senzorului poate fi utilizată în două forme: ANALOG și DIGITAL.
Ieșirea digitală este sub formă de mare sau scăzut. Semnalul digital de ieșire al unui senzor de proximitate poate fi utilizat pentru a opri mișcarea unui robot care evită obstacolele. De îndată ce obstacolul se apropie suficient, semnalul poate fi alimentat direct la pinii de intrare ai conducătorului motorului pentru a opri motoarele.
Ieșirea analogică este o gamă continuă de valori de la zero la o anumită valoare finită. Un astfel de semnal nu poate fi dat direct șoferilor de motor și altor dispozitive de comutare. Mai întâi trebuie să fie procesate de microcontrolere și convertite în formă digitală prin ADC și unele coduri. Acest formular de ieșire necesită un microcontroler suplimentar, dar elimină utilizarea op-amp.
Circuit complet Digaram
ACTUALIZARE din Administrator
Proiectarea circuitului de mai sus ar putea fi, de asemenea, construită folosind un IC 741 opamp obișnuit, așa cum se arată mai jos:
Clip video
2) Circuit detector de proximitate precis (imun la lumina soarelui)
Următorul articol explică un circuit detector de proximitate precis în infraroșu (IR) care încorporează IC LM567 pentru a asigura operațiuni fiabile și infailibile. Acest circuit este imun la lumina soarelui sau la orice altă lumină ambientală și nu va fi afectat până când semnalele reflectate sunt recepționate de senzor. Designul funcționează și ca detector de obstacole.
Conceptul de circuit
Am găsit acest design pe net în timp ce căutam un circuit de senzor de proximitate precis și fiabil, dar ieftin.
Circuitul poate fi înțeles cu ajutorul următoarei descrieri:
Referindu-ne la circuitul detector de mișcare în infraroșu (IR) de mai jos, vedem proiectarea constând din două etape principale, una care implică IC LM567, iar cealaltă cu IC555.
Practic IC LM567 devine inima circuitului care îndeplinește numai funcțiile de generare / transmitere a frecvenței IR și, de asemenea, detectarea acelorași.
Mai mult, IC are un circuit intern cu buclă blocată în fază, ceea ce îl face extrem de fiabil cu aplicațiile de detectare a frecvenței.
Înseamnă că odată ce citește și se blochează la o anumită frecvență, caracteristica sa de detecție se blochează la acea frecvență și, prin urmare, orice altă perturbare vagabondă, oricât de puternică ar fi, nu îi influențează sau zgomotează funcționarea.
Funcționarea circuitului
O frecvență a oscilatorului intern determinată de R3, C2 alimentează dioda IR D274 printr-un stadiu controlat de curent format din T1, R2. Această frecvență decide frecvența centrală a cipului.
Cu condițiile de mai sus, IC-ul este setat și centrat la frecvența de mai sus, generând un maxim constant la pinul de ieșire # 8.
Pinul de intrare # 3 al IC-ului așteaptă să primească o frecvență care poate fi exact egală cu frecvența „centrată” de mai sus a IC-ului.
Receptorul IR sau senzorul conectat la pinul 3 al IC-ului este poziționat exact în acest scop.
De îndată ce fasciculul IR de la LD274 găsește un obstacol, fasciculul său se reflectă și cade pe dioda detector BP104 poziționată corespunzător.
Frecvența IR de la LD274 trece acum la pinul de intrare # 3 al IC-ului, deoarece această frecvență va fi exact aceeași cu frecvența centrală setată a IC-ului, IC-ul recunoaște acest lucru și își comută instantaneu ieșirea de la ridicat la LOW.
Declanșatorul de mai jos de la pinul 2 al IC 555, care este configurat ca un monostabil, la rândul său, își schimbă ieșirea, provocând alarma conectată.
Condiția de mai sus persistă atât timp cât întreruperea senzorului / detectorului IR rămâne și permite fasciculelor să se reflecte. Odată cu includerea R9 și C5, ieșirea IC555 prezintă o anumită condiție de întârziere pentru buzzerul conectat chiar și după mișcare sau obstacolul se îndepărtează.
Pentru ajustarea efectului de întârziere, R9 și C5 pot fi modificate după preferință.
Circuitul explicat mai sus poate fi utilizat și ca circuit detector de proximitate și circuit detector de obstacole.
Diagrama circuitului
Circuit de testare
Următorul circuit de testare arată cum să verificați rezultatele dintr-un design bazat pe IR LM567. Schema poate fi văzută mai jos:
După cum puteți vedea, doar etapa LM567 este încorporată în design, în timp ce etapa IC 555 a fost eliminată pentru a simplifica procedurile de testare fundamentale.
Aici LED-ul roșu de la pinul 8 al IC-ului se aprinde și rămâne aprins atâta timp cât LED-urile IR sunt ținute paralele între ele la o distanță de 1 picior.
Dacă încercați să înlocuiți LED-ul transmițătorului cu infraroșu Tx cu o altă sursă externă cu o frecvență diferită, LM567 nu mai detectează semnalele, iar LED-ul roșu nu va mai aprinde.
Diodele foto nu sunt cruciale, puteți utiliza orice diode foto similare sau standard pentru LED-urile emițătorului și receptorului.
Clip video pentru testul de mai sus configurat:
3) Un alt proiect de senzor de proximitate bazat pe IC 567
La fel ca mai sus, caracteristica excepțională cu privire la acest circuit este că nu poate fi activată sau zguduită de radiația IR directă, ci doar radiația IR reflectată care lovește detectorul va declanșa circuitul.
În centrul circuitului se află un IC decodificator 567 ton (U1) care execută o funcționalitate dublă: rulează atât ca driver de bază al transmițătorului IR, cât și ca receptor. Condensatorul C1 și rezistorul R2 sunt folosite pentru a fixa frecvența oscilatorului intern al lui U1 la aproximativ 1 kHz.
Ieșirea cu undă pătrată de la U1 la pinul 5 este aplicată pe baza Q1. Tranzistorul Q1 este configurat ca un amplificator emițător-urmăritor, care conectează un impuls de 20 mA pe anodul LED2.
Tranzistorul Q3 preia ieșirea IR de la LED2 și direcționează transmisia către Q2 pentru o mai mare amplificare. După amplificarea cu Q2, semnalul este aplicat înapoi la intrarea lui U1 la pinul 3, declanșând pinul 8 să devină scăzut, pornind LED1.
Când este necesar, LED1 ar putea fi înlocuit cu un optocuplator pentru a comuta practic orice sarcină acționată de curent alternativ. Deoarece circuitul este foarte simplu, aproape orice plan de proiectare va funcționa.
Emițătorul IR (LED1) și fototranzistorul (03) trebuie să fie instalate la aproximativ un centimetru, separate într-o plasare una lângă alta și focalizate exact pe aceeași pistă.
Poate fi necesar să testați distanța și punctul de vedere al instalării unei perechi de dispozitive IR pentru a afla poziția perfectă pentru orice interval alocat între detector și emițător.
De regulă, un spațiu de inch între perechea IR-emițător / detector face posibil ca circuitul de proximitate să descopere o țintă la o distanță de aproximativ jumătate până la 1 inch. Țintele umbrite mai deschise reflectă mult mai bine și pot funcționa la distanțe mai mari decât cele create din elemente mai profunde. Atâta timp cât senzorul de proximitate preia semnalele IR reglate, circuitul controlat continuă să fie pornit și de îndată ce semnalul dispare, ieșirea se oprește.
4) Detector de proximitate folosind circuitul IC 555
În acest al treilea design, discutăm un circuit detector de proximitate simplu bazat pe IC 555, care poate fi utilizat pentru detectarea intrării umane de la distanță.
Funcționarea circuitului
Un detector de proximitate în infraroșu poate fi considerat unul dintre cele mai valoroase și utilizate pe scară largă în domeniul aplicațiilor de automatizare electronică.
În mod obișnuit, putem vedea că este utilizat în dozatoare automate de apă, unități automate de uscare a mâinilor și unele variante specifice pot fi observate în ușile automate ale magazinelor universale.
Principiul de funcționare al circuitului detector de proximitate propus folosind IC 555
În proiectare, o generație de explozii rapide de impulsuri de vârf de tensiune de la IC LM555 este implementată la o rată de frecvență relativ mai mică, care este transmisă prin LED-ul cu infraroșu ca jeturi de fascicule IR.
Aceste impulsuri transmise sunt focalizate spre zona care trebuie monitorizată și se reflectă înapoi atunci când un subiect sau un intrus este detectat peste o diodă fototranzistor poziționată strategic pentru primirea acestor semnale reflectate.
Odată ce acest lucru se întâmplă, semnalele primite trec prin procesare pentru a activa un mecanism de releu atașat și ulterior un dispozitiv de alarmă pentru a fi activat.
Pentru a testa implementarea de mai sus, un obiect poate fi introdus în zona fasciculelor IR și răspunsul poate fi verificat prin monitorizarea funcționării releului, cum ar fi prin deplasarea mâinii în zona focalizată, la o distanță de aproximativ 1 metru.
Când semnalele reflectate lovesc fototranzistorul, acesta dezvoltă o diferență de potențial în potul de 1M (reglabil) și declanșează etapa Darlington asociată, care la rândul său activează etapa 555 din partea dreaptă configurată ca un circuit monostabil.
Releul se activează ca răspuns la aceasta și rămâne pornit în funcție de întârzierea predeterminată monostabilă setată de condensatorul 1M și 10uF.
Diagrama circuitului
Lista pieselor pentru circuitul detector de proximitate IR bazat pe IC 555 propus.
2 - IC LM 555
2 - prize IC cu 8 pini
1 - releu 12 V 5 pini
1 - Fototranzistor cu infraroșu Scop general
1 - Scopul general al diodei cu infraroșu
3-- BC547
2-- condensatori. 10 uF / 50 V
1 - 1N4148 diodă
1-- led roșu 5mm
1–68 H
1 - 1K5
2-10K
1 - 100K
1-- 470 R H Toate 1/2 W
1-10k rezistor 1/4 w pentru a fi conectat între 1M presetată centrală și perechea BC547
IC 555 Pinouts
Precedent: Faceți acest convertor Buck folosind Arduino Următorul: Controler de pompă bazat pe SMS cu oprire automată a funcționării uscate
