Az infravörös közelségi érzékelő olyan eszköz, amely visszavert infravörös sugarak révén érzékeli egy tárgy vagy egy ember jelenlétét, ha az az érzékelőtől előre meghatározott tartományon belül van.
Három hasznos közelségérzékelő-koncepciót magyarázunk itt: az első koncepció egy közönséges LM358 opamp-on alapul, a második az IC LM567-et használja, amely fáziszárt hurok elvével működik, és nagyon pontos választ biztosít az észleléshez. A harmadik áramkör a mindenütt jelen lévő IC 555 használatával működik. Tanuljuk meg mindegyiket lépésről lépésre.
Áttekintés
Van egy az érzékelők hosszú listája amelyek ma elérhetőek a piacon.
Az egyik ilyen érzékelő a közelségi érzékelő.
Ebben a bejegyzésben arról készülünk, hogy feltárjuk, hogyan működik egy közelségérzékelő, és mi biztosítja a szükséges ismereteket a projekt otthoni megvalósításához. Ahogy a neve is sugallja, az egység felismeri, hogy egy objektum közel van-e hozzá vagy távol. Különböző módon lehet őket megtervezni.
De a leggyakoribb módszer az INFRAVÉR sugarak alapján és az OPAMP. A készülék néhány gyakori felhasználása a mobiltelefonokban, az automatikus öblítő rendszerekben, az automatikus csaptelepekben, a kézszárítókban és a soha le nem eső robotokban tapasztalható.
Szükséges alkatrészek
1. IR vezetett : Minden led bekapcsoláskor valamilyen elektromágneses sugárzást bocsát ki. Háztartási tapasztalataink szerint ismert ledeket bocsátunk ki, amelyek látható fényt bocsátanak ki.
De vannak olyan speciális ledek is, amelyek infravörös sugarakat bocsátanak ki. Ahogyan különböző színű ledek lehetnek, az IR ledek különböző hullámhosszú sugarakat is kibocsátanak. Az infravörös sugarak különböző hullámhosszúságúak lehetnek, és bármilyen értéket fel tudnak venni a hullámsávjukhoz.
Tehát nagyon fontos, hogy az alkalmazott IR fotodiódának képesnek kell lennie az IR led által adott INFRA RED hullámhosszának detektálására.
két. IR FOTÓDIÓ : Ez egy speciális típusú dióda amely az IR sugarak észleléséhez fordított előfeszítéssel kapcsolódik . IR-sugárzás hiányában nagyon nagy az ellenállása és gyakorlatilag nulla áram halad át rajta.
De amikor az IR-sugarak ráesnek, az ellenállása csökken és a sugárzás intenzitásával arányos áramot engedik átjutni rajta.
A fotodióda ezen tulajdonságát arra használják, hogy elektromos jelet hozzon létre a közelségi érzékelőben az infravörös sugarak előfordulása esetén.
3. Op-amp (IC LM358) : Az Op-amp vagy a műveleti erősítő egy többcélú ic, és nagy tiszteletnek örvend az elektronikai világban.
Ebben a projektben az op-amp-t használják összehasonlító eszközként. Az LM358 IC-nek két op-erősítője van, ami azt jelenti, hogy két közelségi detektort készíthetünk csak egy IC-vel. Az op-amp használatának oka az áramkörben az, hogy az analóg jelet digitális jellé alakítja.
Négy. Preset : Az alapbeállítás alapvetően három kivezetésű ellenállás.
Egy előre beállított funkció feladata a rendelkezésre álló teljes feszültség felosztása úgy, hogy a felhasználó annak töredékéhez hozzáférhessen. Csak a középső terminált kell megfelelő helyzetbe állítanunk.
Az előre beállított érték határozza meg azt a küszöbfeszültséget, amely felett a kimeneti feszültséget létre kell hozni. A fejét egy megfelelő csavarhúzó segítségével manuálisan bármilyen értékű ellenállásba állíthatja.
5. Piros vezetett : A projektemhez piros ledet használtam, de általában bármilyen színű led használható. Vizuális jelként működik, amely megmutatja, hogy az akadály elég közel került.
6. Ellenállások : Két 220 ohmos és egy 10k ohmos.
7. Tápegység : 5 v-6v.
Hogyan működik
A közelségérzékelő működése mögött rejlő elv meglehetősen egyszerű. Egy tipikus koncepciónak két, egymással párhuzamos ledje van - az infravörös sugárzó led és a fotodióda.
Adó-vevő párként működnek. Amikor egy akadály érkezik a sugárzó sugarak elé, azokat visszatükrözi és a vevő elfogja.
A fotodióda tulajdonságainak megfelelően az elfogott IR sugarak csökkentik a fotodióda ellenállását, és az így létrejövő elektromos jel keletkezik. Ez a jel a gyakorlatban a 10k-os ellenállás feszültsége, amelyet közvetlenül az op-amp nem invertáló végébe táplálnak.
Az op-amp funkciója a két bemenet összehasonlítása.
A fotodióda jelét a nem inverz csapra (3. érintkező), a potenciométer küszöbfeszültségét pedig az invertáló csapra (2. érintkező) kapja. Ha a nem invertáló csap feszültsége nagyobb, mint a invertáló csap az op-amp kimenet magas, különben a kimenet alacsony.
Összességében az op-amp ebben az áramkörben az analóg jelet digitális jellé alakítja.
KIMENETEK:
Az érzékelő kimenete kétféle formában használható: ANALOG és DIGITAL.
A digitális kimenet magas vagy alacsony formában van. A közelségérzékelő digitális kimeneti jele felhasználható az akadályt elkerülő robot mozgásának leállítására. Amint az akadály elég közel kerül, a jel közvetlenül a motorvezérlő bemeneti csapjaihoz vezethető a motorok leállításához.
Az analóg kimenet folyamatos értéktartomány nullától valamilyen véges értékig. Ilyen jel nem adható közvetlenül a járművezetőknek és más kapcsolóeszközöknek. Először a mikrovezérlőknek kell azokat feldolgozniuk, és digitális formává kell alakítaniuk őket ADC-vel és némi kódolással. Ez a kimeneti forma további mikrovezérlőt igényel, de kiküszöböli az op-amp használatát.
Teljes körű Digaram
UPDATE from Rendszergazda
A fenti áramköri kivitelt szintén meg lehet építeni egy közönséges egyetlen opamp IC 741 segítségével, az alábbiak szerint:
Videoklip
2) Pontos közelségérzékelő áramkör (napfénnyel szembeni immun)
A következő bejegyzés egy pontos infravörös (IR) alapú közelségérzékelő áramkört ismertet, amely az IC LM567-et tartalmazza a megbízható és bolondbiztos működés érdekében. Ez az áramkör immunis a napfénytől vagy bármely más környezeti fénytől, és nem lesz hatással addig, amíg az érzékelő nem fogadja a hangolt visszavert jeleket. A kialakítás akadály detektorként is működik.
Az áramkör koncepciója
Ezt a kivitelt a neten találtam, miközben pontos és megbízható, mégis olcsó közelségérzékelő áramkört kerestem.
Az áramkört a következő leírás segítségével lehet megérteni:
Az alább látható infravörös (IR) mozgásérzékelő áramkörre hivatkozva láthatjuk a tervet, amely két fő szakaszból áll, az egyik az IC LM567-et, a másik az IC555-öt foglalja magában.
Alapvetően a IC LM567 az áramkör szívévé válik, amely kizárólag az infravörös frekvencia létrehozásának / továbbításának funkcióit látja el, és ugyanezt detektálja.
Ezenkívül az IC belső fáziszárt hurok áramkörrel rendelkezik, amely rendkívül megbízhatóvá teszi a frekvencia detektáló áramkör alkalmazásokban.
Ez azt jelenti, hogy ha beolvas és rögzít egy adott frekvenciát, akkor a detektálási funkciója ehhez a frekvenciához lesz rögzítve, és ezért bármilyen más kóbor zavar, függetlenül attól, hogy milyen erős is, nem befolyásolja vagy zörgeti működését.
Áramkör működtetése
Az R3, C2 által meghatározott belső oszcillátor frekvencia táplálja a D274 IR diódát egy áramszabályozott szakaszon keresztül, amely T1, R2. Ez a frekvencia határozza meg a chip középfrekvenciáját.
A fenti feltételek mellett az IC be van állítva és a fenti frekvencián középre kerülve állandó magas értéket generál a 8. kimeneti tűn.
Az IC 3. bemeneti tűje arra vár, hogy olyan frekvenciát kapjon, amely pontosan megegyezhet az IC fenti „középre” adott frekvenciájával.
Az infravörös vevő vagy az IC 3. érintkezőjén keresztül csatlakoztatott érzékelő pontosan erre a célra van elhelyezve.
Amint az LD274 infravörös sugara akadályt talál, sugara visszaverődik és a megfelelően elhelyezett BP104 detektor diódára esik.
Az LD274 infravörös frekvenciája most átmegy az IC 3. bemeneti tűjére, mivel ez a frekvencia pontosan megegyezik az IC beállított középfrekvenciájával, az IC ezt felismeri és azonnal átkapcsolja kimenetét magasról LOW-ra.
A fenti alacsony kiváltó jel az IC 555 2. érintkezőjénél, amely monostabilnak van konfigurálva, viszont magasra kapcsolja a kimenetet, aminek hatására a csatlakoztatott riasztás fúj.
A fenti állapot mindaddig fennáll, amíg az infravörös érzékelő / detektor megszakadása megmarad, és lehetővé teszi a sugarak visszaverődését. Az R9 és C5 bevonásával az IC555 kimenete bizonyos késleltetési kikapcsolási állapotot mutat a csatlakoztatott hangjelző számára még akkor is, ha a mozgás vagy az akadály elmozdul.
A késleltetési effektus beállításához az R9 és a C5 tetszés szerint módosítható.
A fent ismertetett áramkör használható közelségérzékelő áramkörként és akadályérzékelő áramkörként is.
Kördiagramm
Teszt áramkör
A következő tesztáramkör bemutatja, hogyan lehet ellenőrizni az alap LM567 IR alapú terv eredményeit. A vázlat az alábbiakban látható:
Mint látható, csak az LM567 fokozat került beépítésre a tervezésbe, míg az IC 555 fokozat megszűnt az alapvető tesztelési eljárások egyszerűbbé tétele érdekében.
Itt az IC 8. lábánál lévő piros LED kigyullad és világít, amíg az IR LED-ek egymással párhuzamosan vannak tartva 1 láb távolságon belül.
Ha megpróbálja kicserélni a Tx infravörös vörös jeladó LED-ét más, más frekvenciájú külső forrással, az LM567 leállítja a jelek észlelését, és a piros LED nem világít.
A fotódiódák nem döntő fontosságúak, bármilyen hasonló vagy szabványos fotódiódát használhat az adó és a vevő LED-jeihez.
Videoklip a fenti teszt beállításához:
3) Egy másik IC 567 alapú közelségérzékelő-tervezés
Csakúgy, mint fent, az áramkör kivételes tulajdonsága, hogy közvetlen IR-sugárzással nem lehet aktiválni vagy zörgetni, inkább csak a detektorba ütköző visszavert IR-sugárzás váltja ki az áramkört.
Az áramkör közepén egy magányos 567 hang dekóder IC (U1) található, amely ikerfunkciókat hajt végre: mind az alapvető IR-adó meghajtóként, mind vevőként működik. C1 kondenzátort és R2 ellenállást alkalmaznak az U1 belső oszcillátor frekvenciájának 1 kHz körüli rögzítésére.
Az U1 négyzethullámú kimenetét az 5. érintkezőnél a Q1 alapra alkalmazzuk. A Q1 tranzisztor emitter-követő erősítőként van beállítva, amely összekapcsolja a 20 mA-es impulzust a LED2 anódon.
A Q3 tranzisztor felveszi az IR2 kimenetet a LED2-ből, és továbbítja az adást Q2-re a további erősítés érdekében. A Q2 általi erősítést követően a jel visszavezetésre kerül az U1 bemenetére a 3. érintkezőnél, és a 8. tűt alacsonyra váltja, bekapcsolva a LED1-et.
Szükség esetén a LED1 helyettesíthető optocsatolóval, hogy gyakorlatilag bármilyen váltakozó áramú működtetésű terhelést átváltson. Mivel az áramkör nagyon egyszerű, szinte minden tervezési terv működni fog.
Az infravörös sugárzót (LED1) és a fototranzisztort (03) kb. Hüvelykenként kell elhelyezni, egymástól elkülönítve, és pontosan ugyanazon a pályán kell fókuszálni.
Szükség lehet a két infravörös eszköz párjának távolságának és telepítési szempontjának tesztelésére, hogy kiderüljön a tökéletes helyzet a detektor és az emitter közötti hozzárendelt tartományhoz.
Alapvető szabály, hogy az IR-emitter / detektor pár közötti hüvelykes rés lehetővé teszi, hogy a közelségi áramkör céltáblát találhasson körülbelül fél-1 hüvelyk távolságra. A világosabb árnyékolt célpontok sokkal jobban tükröződnek, és nagyobb távolságra képesek teljesíteni, mint a mélyebb elemekből létrehozottak. Amíg a közelségérzékelő felveszi a hangolt IR jeleket, a vezérelt áramkör továbbra is bekapcsol, és amint a jel eltűnik, a kimenet kikapcsol.
4) Proximity Detector IC 555 áramkört használva
Ebben a harmadik kiviteli alakban egy egyszerű IC 555 alapú proximity detektor áramkört mutatunk be, amely felhasználható az emberi behatolás távoli észlelésére.
Áramkör működtetése
Az infravörös közelségi detektor az elektronikus automatizálási alkalmazások egyik legértékesebb és legszélesebb körben használt áramkörének tekinthető.
Jellemzően láthatjuk, hogy automata vízadagolókban, automatikus kézszárító egységekben használják, és bizonyos speciális változatok az áruházak automatikus ajtajainál tapasztalhatók.
A javasolt proximity detektor áramkör működési elve az IC 555 alkalmazásával
A tervezés során viszonylag alacsonyabb frekvencián hajtják végre az IC LM555 IC-ből származó csúcsfeszültség-impulzusok gyors sorozatát, amelyet az infravörös LED-en keresztül sugároznak infravörös sugarakként.
Ezek az átvitt impulzusok a megfigyelésre szoruló területre vannak fókuszálva, és visszaverődnek, amikor egy alany vagy behatoló detektálva van egy fototranzisztoros dióda felett, amely stratégiailag helyezkedik el e visszavert jelek vételéhez.
Amint ez megtörténik, a vett jelek feldolgozáson mennek keresztül, hogy lehetővé tegyék a csatolt relé mechanizmus és a riasztó eszköz aktiválódását.
A fenti megvalósítás teszteléséhez objektumot vezethetünk be az IR-sugarak zónájába, és a reakciót ellenőrizhetjük a relé működésének figyelemmel kísérésével, például kéz mozgatásával a fókuszált területen, körülbelül 1 méteres távolságon belül.
Amikor a visszaverődő jelek a fototranzisztorra ütköznek, potenciálkülönbség alakul ki az 1M-es potban (állítható), és kiváltja a hozzá tartozó Darlington-fokozatot, amely viszont aktiválja a monostabil áramkörként konfigurált jobb oldali 555-ös fokozatot.
A relé erre reagálva aktiválódik, és az 1M és a 10uF kondenzátor által beállított monostabil előre meghatározott késleltetés függvényében BE marad.
Kördiagramm
Alkatrészlista a javasolt IC 555 alapú IR proximity detektor áramkörtől.
2 - IC LM 555 IC
2 - IC csatlakozók 8 tűs
1 - relé 12 V 5 tűs
1 - Infravörös fototranzisztor általános célú
1 - Általános infravörös dióda
3-5 BC547
2-- kondenzátorok. 10 uF / 50 V
1–1N4148 dióda
1-- piros led 5mm
1-68 H
1–1K5
2–10K
1–100 000
1–470 R H Mindegyik 1/2 W
1-10k 1/4 w-os ellenállást kell csatlakoztatni az 1M előre beállított középvezeték és a BC547 pár közé
IC 555 csatlakozók
Előző: Készítse el ezt a Buck Converter alkalmazást az Arduino használatával Következő: SMS-alapú szivattyúvezérlő automatikus szárazfutás kikapcsolással
