IR tuvuma sensors ir ierīce, kas ar atstarotu infrasarkano staru palīdzību nosaka objekta vai cilvēka klātbūtni, kad tas atrodas iepriekš noteiktā diapazonā no sensora.

Šeit ir izskaidrotas trīs noderīgas tuvuma sensoru koncepcijas, pirmā koncepcija ir balstīta uz parasto opamp LM358, otrajā - IC LM567, kas darbojas ar fāzes bloķētas cilpas principu, nodrošinot ļoti precīzu atbildi noteikšanai. Trešā ķēde darbojas, izmantojot visuresošo IC 555. Mācīsimies katru no tām, soli pa solim izskaidrojot.

Pārskats

Tur ir garš sensoru saraksts kas šodien ir pieejami tirgū.

Viens no šādiem sensoriem ir tuvuma sensors.

Šajā ierakstā mēs gatavojamies noskaidrot, kā darbojas tuvuma sensors un kas sniedz nepieciešamās zināšanas, lai šo projektu varētu izveidot mājās. Kā norāda nosaukums, vienība nosaka, vai objekts atrodas tuvu vai tālu no tā. Tos var veidot dažādos veidos.

Bet visizplatītākā metode ir viena pamatojoties uz INFRASARA stariem un OPAMP. Dažus šīs ierīces lietošanas veidus var redzēt mobilajos tālruņos, automātiskajās skalošanas sistēmās, automātiskajos krānos, roku žāvētājos un nekad nekrītošajos robotos.

Nepieciešamās sastāvdaļas

1. IR led : Katrs gaismas diode izstaro sava veida elektromagnētisko starojumu, kad tas tiek ieslēgts. Pēc savas sadzīves pieredzes mums ir zināmi gaismas diode, kas izstaro redzamo gaismu.

Bet ir arī dažas īpašas gaismas diodes, kas izstaro infrasarkanos starus. Tāpat kā var būt redzami dažādu krāsu vadīti, arī IR vadīti izstaro dažāda viļņa garuma starus. Infrasarkanajiem stariem var būt dažāda viļņa garums, un tie var aizņemt jebkuru vērtību, kas pieder to viļņu joslai.

Tāpēc ir ļoti svarīgi, lai izmantotajam IR fotodiodam būtu jāspēj noteikt konkrētais INFRA RED viļņa garums, ko izstaro IR vadītais signāls.

divi. IR FOTODIODE : Tas ir īpašs diodes tips kas IR staru noteikšanai ir savienots ar pretēju nobīdi . Ja nav IR starojuma, tam ir ļoti liela pretestība, un caur to iet praktiski nulle strāvas.

Bet, kad infrasarkanie stari uz to nokrīt, tā pretestība samazinās un caur to tiek atļauta strāva, kas proporcionāla radiācijas intensitātei.

Šo fotodiodes īpašību izmanto, lai ģenerētu elektrisko signālu tuvuma sensorā uz IR staru sastopamību.

3. Op-amp (IC LM358) : Op-amp vai operatīvais pastiprinātājs ir universāls ic un ir ļoti cienīts elektronikas pasaulē.

Šajā projektā op-amp tiek izmantots kā salīdzinājums. LM358 IC ir divi op-ampēri, kas nozīmē, ka mēs varam izgatavot divus tuvuma detektorus, izmantojot tikai vienu IC. Iemesls op-amp izmantošanai ķēdē ir pārveidot analogo signālu ciparu signālā.

Op-amp vai operatīvais pastiprinātājs ir daudzfunkcionāls ic

Četri. Iepriekš iestatīts : Iepriekš iestatītais ir rezistors ar trim spailēm.

Iepriekš iestatītā funkcija ir sadalīt pieejamo kopējo spriegumu tā, lai lietotājs varētu piekļūt tā daļai. Mums vienkārši jāiestata vidējais terminālis atbilstošā stāvoklī.

Iepriekš iestatīts sliekšņa spriegums, virs kura jāizveido izejas spriegums. To var manuāli iestatīt jebkuras vērtības pretestībai, pagriežot galvu, izmantojot piemērotu skrūvgriezi.

Iepriekš iestatītais ir rezistors ar trim spailēm

5. Sarkans vadīja : Es savam projektam esmu izmantojis sarkanu vadu, bet parasti var izmantot jebkuras krāsas vadu. Tas darbojas kā vizuāls signāls, kas parāda, ka šķērslis ir pienācis pietiekami tuvu.

6. Rezistori : Divi 220 omi un viens 10k omi.

7. Enerģijas padeve : No 5 v līdz 6v.

Kā tas darbojas

Princips, kas slēpjas aiz tuvuma sensora darbības, ir diezgan vienkāršs. Tipiskam jēdzienam ir divas viena otrai paralēlas gaismas diodes - IR izstarojošās un fotodiodes.

Viņi darbojas kā raidītāja un uztvērēja pāri. Kad šķērslis nāk izstarojošo staru priekšā, tos atstaro atpakaļ un uztver uztvērējs.

Saskaņā ar fotodiodes īpašībām pārtvertie infrasarkanie stari samazina fotodiodes pretestību, un rodas elektriskais signāls. Šis signāls praksē ir spriegums pāri 10k rezistoram, kas tiek tieši ievadīts ne-invertējošā op-amp galā.

Op-amp funkcija ir salīdzināt abas tai piešķirtās ieejas.

Fotodiodes signāls tiek dots neinvertējošajam tapam (3. tapa) un potenciometra sliekšņa spriegums tiek piešķirts invertēšanas tapai (2. tapa). Ja spriegums pie neinvertējošās tapas ir lielāks par spriegumu pie apgriežot tapu, op-amp izeja ir augsta, pretējā gadījumā izeja ir zema.

Kopumā op-amp šajā ķēdē pārveido analogo signālu ciparu signālā.

REZULTĀTI:

Sensora izvadi var izmantot divos veidos: ANALOG un DIGITAL.

Digitālā izeja ir vai nu augsta, vai zema. Tuvuma sensora digitālo izejas signālu var izmantot, lai apturētu šķēršļus izvairoša robota kustību. Tiklīdz šķērslis nonāk pietiekami tuvu, signālu var tieši ievadīt motora vadītāja ieejas tapām, lai apturētu motorus.

Analogā izeja ir nepārtraukts vērtību diapazons no nulles līdz kādai galīgai vērtībai. Šādu signālu nevar tieši dot motora vadītājiem un citām komutācijas ierīcēm. Vispirms tie jāapstrādā mikrokontrolleriem un jāpārveido ciparu formā, izmantojot ADC un dažus kodējumus. Šai izvades formai ir nepieciešams papildu mikrokontrolleris, taču tiek izslēgta op-amp izmantošana.

Pilnas ķēdes Digaram

vienkārša IR tuvuma sensora shēma, izmantojot opamp

ATJAUNINĀT no Administrators

Iepriekš minēto ķēdes dizainu var izveidot arī, izmantojot parasto viena opamp IC 741, kā parādīts zemāk:

vienkāršs tuvuma sensors, izmantojot vienu LM 741

Videoklips

2) Precīza tuvuma detektora shēma (imūna pret saules gaismu)

Šajā ziņojumā ir izskaidrota precīza infrasarkanā (IR) tuvuma detektora shēma, kas iekļauj IC LM567, lai nodrošinātu uzticamas un nepārliecinošas darbības. Šī ķēde ir neaizsargāta pret saules gaismu vai jebkuru citu apkārtējo gaismu, un tā netiks ietekmēta, līdz sensors saņem uztvertos atstarotos signālus. Dizains darbojas arī kā šķēršļu detektors.

Circuit Concept

Es atradu šo dizainu tīklā, meklējot precīzu un uzticamu, tomēr lētu tuvuma sensora shēmu.

Kontūru var saprast, izmantojot šādu aprakstu:

Atsaucoties uz zemāk redzamo infrasarkanā (IR) kustības detektora shēmu, mēs redzam konstrukciju, kas sastāv no diviem galvenajiem posmiem, no kuriem viens ir saistīts ar IC LM567, bet otrs ar IC555.

Būtībā IC LM567 kļūst par ķēdes sirdi, kas veic tikai IR frekvences ģenerēšanas / pārraides funkcijas un arī to nosaka.

Turklāt IC ir iekšēja fāzes bloķēta cilpas shēma, kas padara to ļoti uzticamu frekvenču noteikšanas ķēdes lietojumiem.

Tas nozīmē, ka pēc tam, kad tas nolasa un fiksējas līdz noteiktai frekvencei, tā noteikšanas funkcija tiek bloķēta šai frekvencei, un tāpēc visi citi klaiņojošie traucējumi neatkarīgi no tā, cik spēcīgi tie var būt, neietekmē vai nebruģē tā darbību.

Ķēdes darbība

Iekšējā oscilatora frekvence, ko nosaka R3, C2, baro IR diode D274 caur strāvas kontrolētu pakāpi, kas sastāv no T1, R2. Šī frekvence nosaka mikroshēmas centrālo frekvenci.

Ar iepriekšminētajiem nosacījumiem IC tiek iestatīts un centrēts augstāk minētajā frekvencē, radot nemainīgu augstu izejas tapā # 8.

IC ievades tapa # 3 gaida, lai saņemtu frekvenci, kas var būt tieši vienāda ar iepriekš minēto IC centrēto frekvenci.

IR uztvērējs vai sensors, kas savienots pāri mikroshēmas tapai Nr. 3, ir precīzi novietots šim nolūkam.

Tiklīdz infrasarkanais stars no LD274 atrod šķērsli, tā stars atstarojas un nokrīt uz pareizi novietota detektora diode BP104.

IR frekvence no LD274 tagad pāriet uz IC ieejas tapu # 3, jo šī frekvence būs tieši tāda pati kā iestatītajai IC centrālajai frekvencei, IC to atpazīst un uzreiz pārslēdz izvadi no augstas uz LOW.

Iepriekšminētais zemais sprūda IC 555 tapā Nr. 2, kas ir konfigurēts kā monostabils, savukārt pārslēdz savu izeju augstu, izraisot pievienotās trauksmes signālu.

Iepriekš minētais nosacījums saglabājas tik ilgi, kamēr infrasarkanā sensora / detektora pārtraukums paliek un ļauj stariem atstaroties. Ietverot R9 un C5, IC555 izejai ir noteikts aizkaves izslēgšanas nosacījums pieslēgtajam skaļrunim pat pēc kustības vai šķēršļa attālināšanās.

Lai pielāgotu aizkaves izslēgšanas efektu, R9 un C5 var pielāgot atbilstoši preferencei.

Iepriekš paskaidroto shēmu var izmantot arī kā tuvuma detektora ķēdi un šķēršļu detektora shēmu.

Ķēdes shēma

Precīzijas tuvuma detektora shēma, izmantojot LM567, izmantojot fāzes bloķētas cilpas funkciju

Pārbaudes ķēde

Šajā testa ķēdē parādīts, kā pārbaudīt pamata LM567 IR bāzes dizaina rezultātus. Shēmu var redzēt zemāk:

Kā redzat, projektā ir iestrādāta tikai LM567 pakāpe, savukārt IC 555 posms ir izslēgts, lai vienkāršotu pamata testēšanas procedūras.

Šeit iedegas sarkanā gaismas diode, kas atrodas pie 8. kontakta tapas, un paliek izgaismota tik ilgi, kamēr IR gaismas diodes tiek turētas paralēli viena otrai 1 pēdas attālumā.

Ja mēģināt nomainīt Tx infrasarkanā sarkanā raidītāja gaismas diodi ar kādu citu ārēju avotu, kam ir atšķirīga frekvence, LM567 pārtrauc signālu uztveršanu un sarkanā gaismas diode vairs nedeg.

Foto diodēm nav izšķirošas nozīmes, raidītāja un uztvērēja gaismas diodēm varat izmantot jebkuras līdzīgas vai standarta fotodiodes.

Videoklips iepriekš iestatītajam testam:

3) Vēl viens IC 567 bāzes tuvuma sensora dizains

Tāpat kā iepriekš, šīs ķēdes izņēmuma iezīme ir tā, ka to nevar aktivizēt vai grabēt ar tiešu IR starojumu, ķēdi iedarbina tikai atstarotais IR starojums, kas skar detektoru.

Ķēdes centrā ir vientuļš 567 toņu dekodētājs IC (U1), kas izpilda dubultu funkcionalitāti: tas darbojas gan kā pamata IR-raidītāja draiveris, gan kā uztvērējs. Kondensators C1 un rezistors R2 tiek izmantoti, lai fiksētu U1 iekšējā oscilatora frekvenci līdz aptuveni 1 kHz.

Kvadrātveida viļņu izeja no U1 pie tapas 5 tiek lietota uz Q1 pamatnes. Transistors Q1 ir iestatīts kā izstarotāja-sekotāja pastiprinātājs, kas savieno 20 mA impulsu uz LED2 anoda.

Transistors Q3 uztver IR2 izeju no LED2 un novirza pārraidi uz Q2, lai iegūtu lielāku pastiprinājumu. Pēc pastiprināšanas ar Q2 signāls tiek atgriezts U1 ieejā pie tapas 3, aktivizējot tapu 8, lai tā kļūtu zema, ieslēdzot LED1.

Ja nepieciešams, LED1 varētu aizstāt ar optronu, lai pārslēgtu praktiski jebkuru ar maiņstrāvu darbināmu slodzi. Tā kā ķēde ir ļoti vienkārša, gandrīz jebkurš dizaina plāns darbosies.

IR izstarotājs (LED1) un fototransistors (03) jāuzstāda aptuveni collu attālumā, atdalot tos blakus un fokusēti tieši tajā pašā sliedē.

Var būt nepieciešams pārbaudīt infrasarkano staru ierīču pāra attālumu un uzstādīšanas skatu, lai noskaidrotu perfektu pozīciju jebkuram piešķirtajam diapazonam starp detektoru un izstarotāju.

Pēc īkšķa noteikuma collu atstarpe starp IR-izstarotāju / detektoru pāri ļauj tuvuma ķēdei atklāt mērķi aptuveni pusi līdz 1 collu attālumā. Vieglāk iekrāsotie mērķi atspoguļo daudz labāk un var darboties lielākos attālumos nekā tie, kas izveidoti no dziļākiem elementiem. Kamēr tuvuma sensors uztver noregulētos IR signālus, kontrolētā shēma turpina ieslēgties, un tiklīdz signāls pazūd, izeja izslēdzas.

4) Tuvuma detektors, izmantojot IC 555 shēmu

Šajā trešajā dizainā mēs aplūkojam vienkāršu uz IC 555 balstītu tuvuma detektora shēmu, ko var izmantot, lai noteiktu cilvēku pārkāpumus no attāluma.

“kas ir loka lampa? ”

Ķēdes darbība

Infrasarkano staru tuvuma detektoru var uzskatīt par vienu no vērtīgākajām un visplašāk izmantotajām shēmām elektroniskās automatizācijas lietojumu diapazonā.

Mēs parasti redzam, ka to lieto automātiskajos ūdens izsmidzinātājos, automātiskajās roku žāvētāju iekārtās, un dažus īpašus variantus var redzēt universālveikalu automātiskajās durvīs.

Piedāvātās tuvuma detektora shēmas darbības princips, izmantojot IC 555

Projektēšanas laikā tiek izveidota ātru maksimālā sprieguma impulsu pārrāvumu ģenerēšana no IC LM555 ar relatīvi zemāku frekvences ātrumu, kas tiek pārraidīts caur infrasarkano LED kā IR staru strūklas.

Šie pārraidītie impulsi ir vērsti uz apgabalu, kas jāuzrauga, un tie tiek atspoguļoti atpakaļ, kad objekts vai iebrucējs tiek atklāts virs fototransistora diodes, kas stratēģiski novietots šo atstaroto signālu saņemšanai.

Kad tas notiks, saņemtie signāli tiek apstrādāti, lai aktivizētu pievienoto releja mehānismu un pēc tam trauksmes ierīci.

Lai pārbaudītu iepriekšminēto ieviešanu, objektu var ievadīt pāri infrasarkano staru zonai, un reakciju var pārbaudīt, pārraugot releja darbību, piemēram, pārvietojot roku fokusētajā zonā aptuveni 1 metra attālumā.

Kad atstarotie signāli nokļūst fototransistorā, tas rada potenciālu starpību 1M katlā (regulējams) un iedarbina saistīto Darlingtona posmu, kas savukārt aktivizē labās puses 555 pakāpi, kas konfigurēta kā monostabila ķēde.

Relejs tiek aktivizēts, reaģējot uz to, un paliek ieslēgts atkarībā no 1M un 10uF kondensatora iestatītā monostabilā iepriekš noteiktā laika aiztures.