IR proximitný senzor je zariadenie, ktoré detekuje prítomnosť predmetu alebo človeka, keď je v rámci vopred stanoveného rozsahu od senzora, prostredníctvom odrazených infračervených lúčov.

Tu sú vysvetlené tri užitočné koncepty senzora priblíženia, prvý koncept je založený na bežnom operačnom zosilňovači LM358, druhý s využitím IC LM567, ktorý funguje na princípe fázovo uzamknutej slučky zaisťujúcej veľmi presnú odozvu na detekciu. Tretí obvod funguje na všadeprítomnom IC 555. Naučme sa každý z nich podrobným vysvetlením.

Prehľad

Existuje dlhý zoznam senzorov ktoré sú dnes dostupné na trhu.

Jedným z takýchto snímačov je snímač vzdialenosti.

V tomto príspevku sa chystáme objasniť, ako funguje senzor priblíženia a čo poskytuje potrebné vedomosti, aby bol tento projekt doma. Ako naznačuje názov, jednotka detekuje, či je predmet blízko alebo ďaleko od neho. Môžu byť navrhnuté rôznymi spôsobmi.

Najbežnejšou metódou je však táto na základe infračervených lúčov a OPAMP. Niektoré bežné použitia tohto zariadenia možno vidieť v mobilných telefónoch, automatických systémoch splachovania, automatických kohútikoch, sušičoch rúk a nikdy nespadajúcich robotoch.

Súčasti sú povinné

1. IR vedené : Každá žiarovka po zapnutí vyžaruje určitú formu elektromagnetického žiarenia. Z našich domácich skúseností poznáme led diódy, ktoré vyžarujú viditeľné svetlo.

Existujú ale aj niektoré špeciálne led diódy, ktoré emitujú infračervené lúče. Rovnako ako môžu byť viditeľné LED rôzne farby, aj IR žiarovka vyžaruje lúče rôznych vlnových dĺžok. Infračervené lúče môžu mať rôznu vlnovú dĺžku a môžu absorbovať akúkoľvek hodnotu patriacu k ich vlnovému pásmu.

Je teda veľmi dôležité, aby použitá IR fotodióda dokázala detekovať konkrétnu vlnovú dĺžku INFRA ČERVENEJ, ktorú vydáva IR žiarovka.

dva. IR FOTODIÓD : Je to špeciálny typ diódy ktorý je pripojený v opačnom predpätí na detekciu IR lúčov . Pri absencii IR žiarenia má veľmi vysoký odpor a prechádza ním prakticky nulový prúd.

Ale keď naň dopadajú infračervené lúče, jeho odpor klesá a nechá sa ním prechádzať prúd úmerný intenzite žiarenia.

Táto vlastnosť fotodiódy sa používa na generovanie elektrického signálu v senzore priblíženia pri dopade infračervených lúčov.

3. Operačný zosilňovač (IC LM358) : Operačný zosilňovač alebo operačný zosilňovač je viacúčelové ic a vo svete elektroniky je veľmi uznávaný.

V tomto projekte sa operačný zosilňovač používa ako komparátor. LM358 IC má dva operačné zosilňovače, čo znamená, že môžeme vyrobiť dva detektory blízkosti pomocou iba jedného IC. Dôvodom použitia operačného zosilňovača v obvode je prevádzanie analógového signálu na digitálny signál.

Operačný zosilňovač alebo operačný zosilňovač je viacúčelový ic

Štyri. Prednastavené : Prednastavený je v podstate rezistor s tromi svorkami.

Funkciou predvoľby je rozdeliť celkové dostupné napätie tak, aby mal používateľ prístup k jeho zlomku. Musíme len nastaviť stredný terminál do vhodnej polohy.

Predvoľba nastavuje prahové napätie, nad ktorým by sa malo generovať výstupné napätie. Môže byť ručne nastavený na odpor akejkoľvek hodnoty otočením jeho hlavy pomocou vhodného skrutkovača.

Prednastavený je v podstate odpor s tromi svorkami

5. Červená viedla : Pre svoj projekt som použil červenú žiarovku, ale všeobecne je možné použiť žiarovku akejkoľvek farby. Funguje ako vizuálny signál, ktorý ukazuje, že prekážka sa priblížila dostatočne blízko.

6. Rezistory : Dva 220 ohmov a jeden 10 k ohmov.

7. Zdroj : 5 v až 6 v.

Ako to funguje

Princíp fungovania senzora priblíženia je dosť jednoduchý. Typický koncept má dve LED navzájom rovnobežné - LED vyžarujúcu IR a fotodiódu.

Fungujú ako pár vysielač-prijímač. Keď sa prekážka dostane pred lúče vysielača, odrazí sa späť a zachytí ju prijímač.

Pokiaľ ide o vlastnosti fotodiódy, zachytené infračervené lúče znižujú odpor fotodiódy a generuje sa výsledný elektrický signál. Tento signál v praxi predstavuje napätie na 10k rezistore, ktoré je priamo napájané na neinvertujúci koniec operačného zosilňovača.

Funkciou operačného zosilňovača je porovnať dva vstupy, ktoré sú mu dané.

Signál z fotodiódy sa dáva neinvertujúcemu kolíku (kolík 3) a prahové napätie z potenciometra sa dáva invertujúcemu kolíku (kolík 2). Ak je napätie na neinvertujúcom kolíku väčšie ako napätie na invertujúci kolík je výstup operačného zosilňovača vysoký, inak je výstup nízky.

Operačný zosilňovač celkovo v tomto obvode prevádza analógový signál na digitálny signál.

VÝSTUPY:

Výstup zo snímača je možné použiť v dvoch formách: ANALOGOVÝ a DIGITÁLNY.

Digitálny výstup je vo forme vysokého alebo nízkeho signálu. Digitálny výstupný signál senzora priblíženia sa môže použiť na zastavenie pohybu robota vyhýbajúceho sa prekážkam. Akonáhle sa prekážka priblíži dostatočne blízko, je možné priamo priviesť signál na vstupné kolíky vodiča motora, aby sa motory zastavili.

Analógový výstup je spojitý rozsah hodnôt od nuly po konečnú hodnotu. Takýto signál nemožno dať priamo vodičom motorov a iným spínacím zariadeniam. Najskôr je potrebné, aby ich mikrokontroléry spracovali a konvertovali do digitálnej podoby pomocou ADC a kódovania. Táto výstupná forma vyžaduje ďalší mikrokontrolér, ale vylučuje použitie operačného zosilňovača.

Celý obvod Digaram

jednoduchý obvod infračerveného senzora priblíženia pomocou operačného zosilňovača

AKTUALIZÁCIA od Admin

Vyššie uvedený návrh obvodu možno zostaviť aj pomocou bežného operačného zosilňovača IC 741, ako je uvedené nižšie:

jednoduchý snímač priblíženia pomocou jediného LM 741

Videoklip

2) Presný obvod detektora blízkosti (imunitný proti slnečnému žiareniu)

Nasledujúci príspevok vysvetľuje presný infračervený (IR) obvod detektora blízkosti, ktorý obsahuje IC LM567 na zabezpečenie spoľahlivých a spoľahlivých operácií. Tento obvod je imúnny voči slnečnému žiareniu alebo inému okolitému svetlu a nebude ovplyvnený, kým senzor neprijme naladené odrazené signály. Dizajn funguje aj ako detektor prekážok.

Koncept okruhu

Tento dizajn som našiel na sieti pri hľadaní presného a spoľahlivého, ale lacného obvodu snímača priblíženia.

Obvod je možné pochopiť pomocou nasledujúceho popisu:

S odkazom na nižšie zobrazený obvod infračerveného (IR) detektora pohybu vidíme konštrukciu pozostávajúcu z dvoch hlavných stupňov, pričom jeden sa týka IC LM567, zatiaľ čo druhý s IC555.

V podstate IC LM567 sa stáva srdcom obvodu, ktorý vykonáva iba funkcie generovania / vysielania IR frekvencie a tiež ich detekciu.

IC má navyše vnútorné obvody s fázovo uzamknutou slučkou, vďaka čomu je vysoko spoľahlivý pri aplikáciách obvodov na detekciu frekvencie.

To znamená, že akonáhle číta a zafixuje sa na danú frekvenciu, jej detekčná funkcia sa uzamkne na túto frekvenciu, a preto akákoľvek iná rozptýlená porucha bez ohľadu na to, aká silná môže byť, neovplyvní ani nereaguje na jej fungovanie.

Prevádzka obvodu

Frekvencia interného oscilátora určená R3, C2 napája IR diódu D274 cez prúdom riadený stupeň pozostávajúci z T1, R2. Táto frekvencia rozhoduje o strednej frekvencii čipu.

Za vyššie uvedených podmienok sa IC nastaví a vycentruje na vyššie uvedenú frekvenciu a na svojom výstupnom kolíku č. 8 vytvorí konštantnú výšku.

Vstupný kolík č. 3 integrovaného obvodu čaká na príjem frekvencie, ktorá sa môže presne rovnať vyššie uvedenej „centrovanej“ frekvencii integrovaného obvodu.

IR prijímač alebo snímač pripojený na kolík č. 3 IC je umiestnený presne na tento účel.

Akonáhle IR lúč z LD274 nájde prekážku, jeho lúč sa odrazí a dopadne na vhodne umiestnenú detektorovú diódu BP104.

IR frekvencia z LD274 teraz prechádza na vstupný pin # 3 IC, pretože táto frekvencia bude úplne rovnaká ako nastavená stredná frekvencia IC, IC to rozpozná a okamžite prepne svoj výstup z vysokého na LOW.

Vyššie uvedený nízky spúšť na kolíku č. 2 IC 555, ktorý je konfigurovaný ako monostabilný, prepína jeho výstup vysoko, čo spôsobí fúkanie pripojeného alarmu.

Vyššie uvedený stav pretrváva tak dlho, kým pretrváva prerušenie infračerveného senzora / detektora a umožňuje odrazenie lúčov. Po zahrnutí R9 a C5 vykazuje výstup IC555 určitý stav oneskorenia pre pripojený bzučiak aj po pohybe alebo vzdialení prekážky.

Na nastavenie efektu oneskorenia môžu byť podľa potreby vylepšené R9 a C5.

Vyššie vysvetlený obvod môže byť tiež použitý ako obvod detektora blízkosti a obvod detektora prekážok.

Schéma zapojenia

Presný obvod detektora priblíženia využívajúci LM567 využívajúci funkciu fázovo uzamknutej slučky

Skúšobný obvod

Nasledujúci testovací obvod ukazuje, ako overiť výsledky základného návrhu založeného na LM567 IR. Schéma je uvedená nižšie:

Ako vidíte, do návrhu je zahrnutá iba fáza LM567, zatiaľ čo fáza IC 555 bola vylúčená, aby sa zjednodušili základné testovacie postupy.

Tu sa rozsvieti červená LED na kolíku # 8 IC a zostane svietiť, pokiaľ sú IR LED držané navzájom rovnobežne vo vzdialenosti 1 stopy.

Ak sa pokúsite vymeniť červenú infračervenú vysielaciu diódu Tx za iný externý zdroj s inou frekvenciou, LM567 prestane detekovať signály a červená LED prestane svietiť.

Fotodiódy nie sú rozhodujúce, pre LED diódy vysielača a prijímača môžete použiť akékoľvek podobné alebo štandardné fotodiódy.

Videoklip pre vyššie uvedené nastavenie testu:

3) Ďalší design senzora priblíženia založený na IC 567

Rovnako ako je uvedené vyššie, výnimočnou vlastnosťou tohto obvodu je, že ho nemožno aktivovať alebo rachotiť priamym infračerveným žiarením, ale obvod spustí iba odrazené infračervené žiarenie dopadajúce na detektor.

V strede obvodu je osamelý 567 tónový dekodér IC (U1), ktorý vykonáva dvojitú funkčnosť: funguje ako základný ovládač IR vysielača aj ako prijímač. Kondenzátor C1 a rezistor R2 sa používajú na fixáciu frekvencie vnútorného oscilátora U1 na približne 1 kHz.

Výstup štvorcovej vlny z U1 na kolíku 5 sa aplikuje na základňu Q1. Tranzistor Q1 je nastavený ako zosilňovač emitora a sledovateľa, ktorý pripája impulz 20 mA na anódu LED2.

Tranzistor Q3 zachytáva IR výstup z LED2 a smeruje prenos na Q2 pre ďalšie zosilnenie. Po zosilnení pomocou Q2 sa signál privedie späť na vstup U1 na kolíku 3, čím aktivuje kolík 8 na nízku úroveň, pričom sa rozsvieti LED1.

V prípade potreby je možné LED1 nahradiť optočlenom na prepínanie prakticky akejkoľvek záťaže napájanej striedavým prúdom. Pretože je obvod veľmi priamy, bude fungovať takmer akýkoľvek návrhový plán.

IR žiarič (LED1) a fototranzistor (03) musia byť inštalované približne v palcoch, oddelene od seba a musia byť sústredené v úplne rovnakom smere.

Môže byť potrebné otestovať rozstup a hľadisko inštalácie dvojice infračervených zariadení, aby sa zistila dokonalá poloha pre akýkoľvek priradený rozsah medzi detektorom a vysielačom.

Pravidlom je, že palcová medzera medzi párom IR-vysielač / detektor umožňuje, aby proximitný obvod objavil cieľ vzdialený od seba približne pol až 1 palec. Ľahšie zatienené ciele odrážajú oveľa lepšie a môžu fungovať na väčšie vzdialenosti ako tie, ktoré sú vytvorené z hlbších prvkov. Pokiaľ bezdotykový snímač zachytáva naladené infračervené signály, riadený obvod sa naďalej zapína a akonáhle signál zmizne, výstup sa vypne.

4) Proximity Detector using IC 555 Circuit

V tomto treťom dizajne sa zaoberáme jednoduchým obvodom detektora blízkosti založeným na IC 555, ktorý je možné použiť na detekciu prekročenia ľudských práv z diaľky.

“systém s otvorenou slučkou a systém s uzavretou slučkou ”

Prevádzka obvodu

Infračervený bezdotykový detektor možno považovať za jeden z najcennejších a najbežnejšie používaných obvodov v rozsahu aplikácií elektronickej automatizácie.

Typicky ho môžeme vidieť v automatických automatoch na vodu, automatických jednotkách sušiča rúk a niektoré konkrétne varianty môžu byť zaznamenané v automatických dverách obchodných domov.

Princíp činnosti navrhovaného obvodu detektora blízkosti pomocou IC 555

V návrhu je implementovaná generácia rýchlych impulzov špičkových napäťových impulzov z IC LM555 s relatívne nižšou frekvenciou, ktorá sa prenáša cez infračervenú LED ako lúče infračervených lúčov.

Tieto vysielané impulzy sú zamerané na oblasť, ktorá sa má monitorovať, a odrážajú sa späť, keď je subjekt alebo narušiteľ detekovaný cez fototranzistorovú diódu umiestnenú strategicky pre príjem týchto odrazených signálov.

Akonáhle k tomu dôjde, prijaté signály prechádzajú spracovaním, aby sa umožnil aktivácia pripojeného reléového mechanizmu a následne výstražného zariadenia.

Na testovanie vyššie uvedenej implementácie môže byť objekt zavedený cez zónu infračervených lúčov a odozvu je možné skontrolovať monitorovaním činnosti relé, napríklad pohybom ruky v zaostrenej oblasti, vo vzdialenosti asi 1 metra.

Keď odrazené signály narazia na fototranzistor, vyvíja sa potenciálny rozdiel v 1M banke (nastaviteľný) a spustí sa súvisiaci Darlingtonov stupeň, ktorý následne aktivuje pravý koniec 555, nakonfigurovaný ako monostabilný obvod.

Relé sa aktivuje v reakcii na to a zostane zapnuté v závislosti od monostabilného vopred určeného časového oneskorenia nastaveného kondenzátorom 1M a 10uF.