IR сензор за близост е устройство, което открива присъствието на обект или човек, когато е в предварително определен обхват от сензора, чрез отразени инфрачервени лъчи.

Тук са обяснени три полезни концепции за сензори за близост, първата концепция се основава на обикновен opamp LM358, втората използва IC LM567, която функционира с принцип на фазово заключване, осигуряващ много точна реакция за откриване. Третата верига работи с повсеместния IC 555. Нека научим всеки с обяснение стъпка по стъпка.

Общ преглед

Има дълъг списък от сензори които се предлагат на пазара днес.

Един такъв сензор е сензорът за близост.

В тази публикация предстои да разгадаем как работи сензор за близост и какво предоставя необходимите знания, за да направите този проект у дома. Както подсказва името, устройството открива дали даден обект е близо или далеч от него. Те могат да бъдат проектирани по различни начини.

Но най-често срещаният метод е този на база ИНФРАЧЕРВЕНИ лъчи и OPAMP. Някои често срещани приложения на това устройство могат да се видят в мобилни телефони, автоматични системи за промиване, автоматични кранове, сушилни за ръце и никога падащи роботи.

Необходими компоненти

1. IR led : Всеки светодиод излъчва някаква форма на електромагнитно излъчване при включване. От домашния ни опит познаваме светодиоди, които излъчват видима светлина.

Но има и някои специални светодиоди, които излъчват инфрачервени лъчи. Точно както могат да бъдат видими светодиоди с различни цветове, IR светодиодите също излъчват лъчи с различни дължини на вълната. Инфрачервените лъчи могат да бъдат с различна дължина на вълната и могат да заемат всякакви стойности, принадлежащи на тяхната вълнова лента.

Така че, много е важно използваният IR фотодиод да може да открива конкретната дължина на вълната на INFRA RED, дадена от IR led.

две. ИР ФОТОДИОД : Това е специален тип диод който е свързан в обратен отклонение за откриване на IR лъчи . При липса на ИЧ лъчение той има много голямо съпротивление и през него преминава практически нулев ток.

Но когато IR лъчите попаднат върху него, неговото съпротивление намалява и през него се пропуска ток, пропорционален на интензивността на лъчението.

Това свойство на фотодиода се използва за генериране на електрически сигнал в сензора за близост при падане на IR лъчи.

3. Операционен усилвател (IC LM358) : Op-amp или операционният усилвател е многофункционален IC и е много почитан в света на електрониката.

В този проект op-amp се използва като сравнителен. LM358 IC има два операционни усилвателя, което означава, че можем да направим два детектора за близост, като използваме само една интегрална схема. Причината да се използва оп-усилвател във веригата е да се преобразува аналогов сигнал в цифров сигнал.

Операционният усилвател или операционният усилвател е многофункционален IC

Четири. Предварително зададени : Предварително зададената е основно резистор с три клеми.

Функцията на предварително зададена настройка е да раздели общото налично напрежение по начин, по който потребителят да има достъп до част от него. Просто трябва да настроим средния терминал на подходяща позиция.

Предварителната настройка задава праговото напрежение, над което трябва да се генерира изходното напрежение. Може да се настрои ръчно на съпротивление на всяка стойност чрез завъртане на главата му с помощта на подходяща отвертка.

Предварително зададената е основно резистор, имащ три клеми

5. Червено доведе : Използвал съм червен светодиод за моя проект, но като цяло може да бъде използван светодиод от всякакъв цвят. Той действа като визуален сигнал, който показва, че препятствието е достатъчно близо.

6. Резистори : Два 220 ома и един 10k ома.

7. Захранване : 5 v до 6v.

Как работи

Принципът, лежащ зад работата на датчик за близост, е доста прост. Типична концепция има два светодиода, успоредни един на друг - IR излъчващ led и фотодиод.

Те действат като двойка предавател-приемник. Когато препятствие дойде пред емитерните лъчи, те се отразяват обратно и се прихващат от приемника.

Според свойствата на фотодиода, прихващаните IR лъчи намаляват съпротивлението на фотодиода и се получава генерираният електрически сигнал. Този сигнал на практика е напрежението в 10k резистор, което се подава директно към неинвертиращия край на усилвателя.

Функцията на операционния усилвател е да сравнява двата входа, дадени му.

Сигналът от фотодиода се подава към неинвертиращия щифт (щифт 3), а праговото напрежение от потенциометъра се подава към инвертиращия щифт (щифт 2). Ако напрежението на неинвертиращия щифт е по-голямо от напрежението на инвертиращ щифт изходът на операционния усилвател е висок, в противен случай изходът е нисък.

Като цяло, оп-усилвателят преобразува аналоговия сигнал в цифров сигнал в тази схема.

ИЗХОДИ:

Изходът на сензора може да се използва в две форми: ANALOG и DIGITAL.

Цифровият изход е под формата на висок или нисък. Цифровият изходен сигнал на сензор за близост може да се използва за спиране на движението на робот, избягващ препятствия. Веднага щом препятствието се приближи достатъчно, сигнал може да се подаде директно към входните щифтове на водача на двигателя, за да спре двигателите.

Аналоговият изход е непрекъснат диапазон от стойности от нула до някаква крайна стойност. Такъв сигнал не може да се подава директно към двигатели и други комутационни устройства. Първо те трябва да бъдат обработени от микроконтролерите и преобразувани в цифрова форма чрез ADC и известно кодиране. Тази изходна форма изисква допълнителен микроконтролер, но елиминира използването на оп-усилвател.

Пълна верига Дигарам

проста схема на IR сензор за близост, използваща opamp

АКТУАЛИЗИРАНЕ от Администратор

Горният дизайн на веригата също може да бъде изграден с помощта на обикновен единичен усилвател IC 741, както е показано по-долу:

прост сензор за близост, използващ един LM 741

Видеоклип

2) Точна верига за детектор на близост (имунизирана към слънчева светлина)

Следващият пост обяснява точна инфрачервена (IR) базирана схема на детектор за близост, която включва IC LM567 за осигуряване на надеждни и надеждни операции. Тази верига е устойчива на слънчева светлина или друга околна светлина и няма да бъде засегната, докато настроените отразени сигнали не бъдат получени от сензора. Дизайнът работи и като детектор на препятствия.

Концепцията на веригата

Намерих този дизайн в мрежата, докато търсех точна и надеждна, но евтина схема на сензора за близост.

Веригата може да се разбере с помощта на следното описание:

Позовавайки се на показаната по-долу инфрачервена (IR) схема на детектор за движение, виждаме дизайна, състоящ се от два основни етапа, единият включващ IC LM567, а другият с IC555.

По същество IC LM567 се превръща в сърцето на веригата, която изпълнява единствено функциите на генериране / предаване на IR честотата и също така открива същата.

Нещо повече, интегралната схема има вътрешна фазова верига, което я прави изключително надеждна с честотни детекторни приложения.

Това означава, че след като чете и фиксира дадена честота, нейната функция за откриване се заключва на тази честота и следователно всяко друго разсеяно смущение, независимо колко силно може да бъде, не влияе или разтърсва функционирането му.

Операция на веригата

Вътрешна честота на осцилатора, определена от R3, C2, захранва IR диода D274 чрез текущо контролиран етап, състоящ се от T1, R2. Тази честота определя централната честота на чипа.

При горните условия IC се настройва и центрира на горната честота, генерирайки константа на високо в изходния си щифт # 8.

Входният щифт № 3 на интегралната схема чака да получи честота, която може да бъде точно равна на горната „центрирана“ честота на интегралната схема.

IR приемникът или сензорът, свързани през щифт № 3 на IC, са позиционирани точно за тази цел.

Веднага след като IR лъчът от LD274 открие препятствие, лъчът му се отразява и пада върху подходящо разположения детектор диод BP104.

IR честотата от LD274 сега преминава към входния щифт # 3 на интегралната схема, тъй като тази честота ще бъде точно същата на зададената централна честота на интегралната схема, IC разпознава това и незабавно превключва изхода си от висок на нисък.

Горният нисък спусък на щифт № 2 на IC 555, който е конфигуриран като моностабилен, от своя страна превключва изхода си високо, причинявайки свързаната аларма да духа.

Горното условие продължава, докато прекъсването от IR сензора / детектора остава и позволява на лъчите да се отразят. С включването на R9 и C5, изходът на IC555 показва известно състояние на закъснение за свързания зумер дори след движението или препятствието.

За регулиране на ефекта на забавяне, R9 и C5 могат да бъдат променени според предпочитанията.

Обяснената по-горе схема може също да се използва като верига за детектор на близост и схема за детектор на препятствия.

Електрическа схема

Прецизна верига за детектор на близост, използваща LM567, използваща функция с фазово заключен контур

Тестова схема

Следващата тестова схема показва как да се проверят резултатите от основен LM567 IR базиран дизайн. Схемата може да се види по-долу:

Както можете да видите, само LM567 етап е включен в дизайна, докато етап IC 555 е елиминиран, за да улесни основните процедури за тестване.

Тук червеният светодиод на щифт № 8 на IC светва и остава светен, докато IR светодиодите се държат успоредно един на друг на разстояние от 1 крак.

Ако се опитате да замените инфрачервения светодиод на инфрачервения предавател Tx с друг външен източник с различна честота, LM567 спира да разпознава сигналите и червеният светодиод ще спре да свети.

Фотодиодите не са от решаващо значение, можете да използвате всякакви подобни или стандартни фотодиоди за светодиодите на предавателя и приемника.

Видеоклип за горната настройка на теста:

3) Друг дизайн на сензор за близост, базиран на IC 567

Точно както по-горе, изключителната характеристика по отношение на тази верига е, че тя не може да бъде активирана или разтърсена от директно IR лъчение, а само отразеното IR лъчение, удрящо детектора, ще задейства веригата.

В центъра на веригата е самотен 567 тонов декодер IC (U1), който изпълнява двойна функционалност: той работи както като основен драйвер за IR-предавател, така и като приемник. Кондензатор C1 и резистор R2 се използват за фиксиране на честотата на вътрешния генератор на U1 до около 1 kHz.

Изходът с квадратна вълна от U1 на щифт 5 се прилага върху основата Q1. Транзисторът Q1 е настроен като усилвател на излъчвател-последовател, който свързва 20-mA импулс на LED2 анода.

Транзисторът Q3 улавя IR изхода от LED2 и насочва предаването към Q2 за повече усилване. След усилване от Q2, сигналът се подава обратно към входа на U1 на щифт 3, задействайки щифт 8, за да стане нисък, включвайки LED1.

Когато е необходимо, LED1 може да бъде заменен с оптрон, за да превключва практически всеки товар, управляван от променлив ток. Тъй като веригата е много ясна, почти всеки план за проектиране ще работи.

Инфрачервеният излъчвател (LED1) и фототранзисторът (03) трябва да бъдат инсталирани приблизително на инч, отделени в разположение един до друг и фокусирани в точно същата следа.

Може да се наложи да се изпробва гледната точка за разстоянието и инсталацията на двойката IR устройства, за да се разбере перфектната позиция за всеки определен обхват между детектора и излъчвателя.

Като правило, инчов интервал между двойката IR-излъчвател / детектор дава възможност на веригата за близост да открие цел, приблизително на половин до 1-инчов разстояние. По-светлите сенчести цели отразяват много по-добре и могат да се представят на увеличени разстояния от тези, създадени от по-дълбоки елементи. Докато сензорът за близост улавя настроените IR сигнали, управляваната верига продължава да бъде включена и веднага щом сигналът изчезне, изходът се изключва.

4) Детектор за близост, използващ схема IC 555

В този трети дизайн ние обсъждаме проста схема за детектиране на близост, базирана на IC 555, която може да се използва за откриване на нарушение на човека от разстояние.

“как работи глобалната система за позициониране ”

Операция на веригата

Инфрачервеният детектор за близост може да се разглежда като една от най-ценните и широко използвани схеми в гамата от приложения за електронна автоматизация.

Обикновено можем да видим, че се използва в автоматични дозатори за вода, автоматични сушилни за ръце и някои специфични варианти могат да бъдат наблюдавани в автоматичните врати на универсалните магазини.

Принцип на работа на предложената схема за детектор на близост с помощта на IC 555

В дизайна се реализира генериране на бързи импулси на пикови импулси на напрежение от IC LM555 при относително по-ниска честотна честота, която се предава чрез инфрачервения светодиод като струи на IR лъчи.

Тези предавани импулси са фокусирани към зоната, която трябва да бъде наблюдавана, и се отразяват обратно, когато обект или нарушител бъде открит върху фототранзисторен диод, позициониран стратегически за приемане на тези отразени сигнали.

След като това се случи, получените сигнали преминават през обработка, за да се активира прикрепен релеен механизъм и впоследствие алармено устройство да се активира.

За да се тества горното изпълнение, обект може да бъде въведен през зоната на IR лъчите и реакцията може да бъде проверена чрез наблюдение на работата на релето, например чрез движение на ръка във фокусираната зона, на разстояние около 1 метър.

Когато отразените сигнали попаднат на фототранзистора, той развива потенциална разлика в 1M пота (регулируем) и задейства свързания етап на Дарлингтън, който от своя страна активира дясната 555 степен, конфигурирана като моностабилна верига.

Релето се активира в отговор на това и остава ВКЛЮЧЕНО в зависимост от моностабилното предварително определено закъснение, зададено от 1M и 10uF кондензатор.