IR bližinski senzor je naprava, ki z odsevnimi infrardečimi žarki zazna prisotnost predmeta ali človeka, ko je ta v vnaprej določenem območju od senzorja.

Tu so razloženi trije uporabni koncepti senzorjev bližine, prvi koncept temelji na običajnem opampu LM358, drugi pa z uporabo IC LM567, ki deluje z načelom fazno zaklenjene zanke in zagotavlja zelo natančen odziv na zaznavanje. Tretje vezje deluje z vseprisotnim IC 555. Naučimo se vsakega s podrobno razlago.

Pregled

Obstaja dolg seznam senzorjev ki so danes na voljo na trgu.

Takšen senzor je senzor bližine.

V tej objavi bomo razkrili, kako deluje senzor bližine in kaj zagotavlja potrebno znanje za izdelavo tega projekta doma. Kot že ime pove, enota zazna, ali je predmet blizu ali daleč od njega. Oblikovani so lahko na različne načine.

Toda najpogostejša metoda je tista na osnovi INFRAKCIJSKIH žarkov in OPAMP. Nekatere pogoste uporabe te naprave je mogoče videti v mobilnih telefonih, sistemih za samodejno splakovanje, samodejnih pipah, sušilnikih za roke in robotih, ki nikoli ne padajo.

Potrebne komponente

1. IR vodil : Vsak led ob vključitvi oddaja določeno obliko elektromagnetnega sevanja. Iz naših gospodinjskih izkušenj poznamo LED-diode, ki oddajajo vidno svetlobo.

Obstaja pa tudi nekaj posebnih LED, ki oddajajo infrardeče žarke. Tako kot so lahko vidni vodniki različnih barv, tudi IR vodniki oddajajo žarke različnih valovnih dolžin. Infrardeči žarki so lahko različnih valovnih dolžin in lahko zavzamejo katero koli vrednost, ki pripada njihovemu valovnemu pasu.

Zato je zelo pomembno, da mora biti uporabljena IR fotodioda sposobna zaznati določeno valovno dolžino INFRA RDEČEGA, ki jo daje IR led.

dva. IR FOTODIODA : To je posebna vrsta diode ki je povezan z vzvratno pristranskostjo za zaznavanje IR žarkov . V odsotnosti IR sevanja ima zelo velik upor in skozi njega prehaja praktično ničelni tok.

Ko pa nanjo padejo IR žarki, se njegova odpornost zmanjša in skoznjo lahko prehaja tok, sorazmeren z jakostjo sevanja.

Ta lastnost fotodiode se uporablja za ustvarjanje električnega signala v senzorju bližine o pojavnosti IR žarkov.

3. Op-amp (IC LM358) : Op-amp ali operacijski ojačevalnik je večnamenski IC in je zelo cenjen v svetu elektronike.

V tem projektu je op-amp uporabljen kot primerjalnik. LM358 IC ima dva op-ojačevalnika, kar pomeni, da lahko z enim samim IC izdelamo dva bližinska detektorja. Razlog za uporabo op-amp v vezju je pretvorba analognega signala v digitalni signal.

Op-amp ali operacijski ojačevalnik je večnamenski IC

Štiri. Prednastavitev : Prednastavitev je v bistvu upor s tremi priključki.

Funkcija prednastavitve je deliti skupno razpoložljivo napetost tako, da lahko uporabnik dostopa do njenega dela. Sredinski terminal moramo le nastaviti v ustrezen položaj.

Prednastavitev nastavi prag napetosti, nad katero naj se generira izhodna napetost. Z ustreznim izvijačem ga lahko ročno nastavite na odpornost katere koli vrednosti.

Prednastavitev je v bistvu upor s tremi terminali

5. Rdeča vodila : Za svoj projekt sem uporabil rdečo led, vendar je na splošno mogoče uporabiti katero koli barvo led. Deluje kot vizualni signal, ki dokazuje, da se je ovira dovolj približala.

6. Upori : Dva 220 ohma in en 10k ohm.

7. Napajanje : 5 v do 6v.

Kako deluje

Načelo delovanja senzorja bližine je dokaj preprosto. Tipičen koncept ima dve vzporedni diodi - IR, ki oddaja led, in fotodiodo.

Delujejo kot par oddajnik-sprejemnik. Ko ovira pride pred sevalne žarke, se ti odbijejo nazaj in jih prestreže sprejemnik.

Glede na lastnosti fotodiode prestreženi IR žarki zmanjšajo upor fotodiode in nastali električni signal nastane. Ta signal je v praksi napetost na 10k uporu, ki se neposredno napaja na neinvertirajoči konec op-ojačevalnika.

Funkcija op-ojačevalnika je primerjati dva vhoda, ki sta mu dana.

Signal s fotodiode se odda na neinvertirni zatič (zatič 3), pragovna napetost potenciometra pa za obratni zatič (zatič 2). Če je napetost na neinvertirnem zatiču večja od napetosti na inverting pin op-amp izhod je visok, sicer je izhod nizek.

V tem vezju op-amp pretvori analogni signal v digitalni signal.

IZHODI:

Izhod senzorja je mogoče uporabiti v dveh oblikah: ANALOGNA in DIGITALNA.

Digitalni izhod je v obliki visokega ali nizkega. Digitalni izhodni signal senzorja bližine se lahko uporabi za zaustavitev gibanja robota, ki se izogiba oviram. Takoj ko se ovira dovolj približa, lahko signal dovede neposredno na vhodne nožice gonilnika motorja, da ustavi motorje.

Analogni izhod je neprekinjeno območje vrednosti od nič do neke končne vrednosti. Takšnega signala ni mogoče neposredno dati voznikom motorjev in drugim stikalnim napravam. Najprej jih morajo mikrokrmilniki obdelati in jih pretvoriti v digitalno obliko s pomočjo ADC in nekaj kodiranja. Ta izhodni obrazec zahteva dodaten mikrokrmilnik, vendar odpravlja uporabo op-amp.

Polno vezje Digaram

preprosto vezje IR senzorja bližine z uporabo opampa

POSODOBITI od Skrbnik

Zgornjo zasnovo vezja bi lahko izdelali tudi z običajnim enojnim opampom IC 741, kot je prikazano spodaj:

preprost senzor bližine z enim samim LM 741

Video posnetek

2) Natančno vezje detektorja bližine (imunsko na sončno svetlobo)

V naslednjem prispevku je pojasnjeno natančno vezje detektorja bližine na osnovi infrardečega (IR), ki vključuje IC LM567 za zagotavljanje zanesljivega in varnega delovanja. To vezje je odporno na sončno svetlobo ali katero koli drugo svetlobo iz okolice in ne bo prizadeto, dokler senzor ne bo sprejel uglašenih odsevnih signalov. Zasnova deluje tudi kot detektor ovir.

Koncept vezja

To zasnovo sem našel v mreži, ko sem iskal natančno in zanesljivo, a poceni vezje senzorja bližine.

Vezje lahko razumemo s pomočjo naslednjega opisa:

Glede na prikazano spodnje vezje infrardečega (IR) detektorja gibanja vidimo zasnovo, sestavljeno iz dveh glavnih stopenj, ena vključuje IC LM567, druga pa IC555.

V bistvu IC LM567 postane srce vezja, ki izključno opravlja funkcije generiranja / prenosa IR frekvence in tudi zaznavanje iste.

Poleg tega ima IC notranjo fazno zaklenjeno zanko, zaradi česar je zelo zanesljiv pri aplikacijah vezja za zaznavanje frekvence.

Pomeni, da se funkcija zaznavanja, ko prebere in zaskoči na določeno frekvenco, zaklene na to frekvenco in zato katera koli druga moteča motnja, ne glede na to, kako močna je, ne vpliva ali ne zaletava njenega delovanja.

Delovanje vezja

Notranja frekvenca oscilatorja, določena z R3, C2, napaja IR diodo D274 preko trenutno nadzorovane stopnje, sestavljene iz T1, R2. Ta frekvenca določa osrednjo frekvenco čipa.

Z zgornjimi pogoji se IC nastavi in centrira na zgornjo frekvenco, tako da na svojem izhodnem zatiču št. 8 generira konstanto.

Vhodni zatič št. 3 IC čaka, da sprejme frekvenco, ki je lahko popolnoma enaka zgoraj 'centrirani' frekvenci IC.

IR sprejemnik ali senzor, priključen na zatič št. 3 IC, je nameščen točno v ta namen.

Takoj, ko IR-žarek LD274 najde oviro, se njegov žarek odbije in pade na ustrezno nameščeno detektorsko diodo BP104.

IR-frekvenca od LD274 preide na vhodni zatič št. 3 IC-ja, saj bo ta frekvenca popolnoma enaka nastavljeni sredinski frekvenci IC-ja, IC to prepozna in v trenutku preklopi svoj izhod z visoke na LOW.

Zgornji nizki sprožilec na zatiču št. 2 IC 555, ki je konfiguriran kot monostabilen, preklopi svoj izhod visoko, kar povzroči, da priključeni alarm sproži.

Zgornji pogoj traja, dokler ostane prekinitev IR senzorja / detektorja in omogoča odsev žarkov. Z vključitvijo R9 in C5 ima izhod IC555 določeno stanje zakasnitve za priključeni zvočni signal tudi po premikanju ali odmiku ovire.

Za prilagoditev učinka zakasnitve se lahko nastavita R9 in C5 po želji.

Zgoraj razloženo vezje se lahko uporablja tudi kot vezje detektorja bližine in vezje detektorja ovir.

Shema vezja

Natančno vezje detektorja bližine z uporabo LM567 z uporabo funkcije fazno zaklenjene zanke

Preskusno vezje

Naslednje preskusno vezje prikazuje, kako preveriti rezultate iz osnovne zasnove, ki temelji na IR LM567. Shemo si lahko ogledate spodaj:

Kot lahko vidite, je v zasnovo vključena samo stopnja LM567, medtem ko je bila stopnja IC 555 odpravljena, da bi bili osnovni preskusni postopki enostavnejši.

Tukaj zasveti rdeča LED na zatiču št. 8 IC, ki sveti, dokler so IR diode vzporedne na razdalji 1 čevlja.

Če poskusite zamenjati rdečo LED oddajnika Tx z drugim zunanjim virom z drugačno frekvenco, LM567 preneha zaznavati signale in rdeča LED ne bo več svetila.

Foto diode niso ključne, lahko uporabite katere koli podobne ali običajne foto diode za LED oddajnika in sprejemnika.

Video posnetek za zgornjo nastavitev testa:

3) Še ena zasnova bližine senzorja bližine IC 567

Tako kot zgoraj, je tudi pri tem vezju izjemna lastnost ta, da ga ni mogoče aktivirati ali pretresati z neposrednim IR sevanjem, vezje pa bo sprožilo le odsevano IR sevanje, ki zadene detektor.

V središču vezja je samotni 567-tonski dekodirnik IC (U1), ki izvaja dvojno funkcionalnost: deluje tako kot osnovni gonilnik IR-oddajnika kot kot sprejemnik. Kondenzator C1 in upor R2 sta uporabljena za določitev frekvence notranjega oscilatorja U1 na približno 1 kHz.

Izhod kvadratnega vala iz U1 na zatiču 5 se uporabi na osnovi Q1. Tranzistor Q1 je nastavljen kot ojačevalnik oddajnika-sledilca, ki poveže 20-mA impulz na anodi LED2.

Tranzistor Q3 prevzame IR izhod iz LED2 in usmerja prenos na Q2 za večjo ojačitev. Po ojačitvi s Q2 se signal ponovno uporabi na vhodu U1 na zatiču 3, sproži zatič 8, da postane nizek, vklopi LED1.

Po potrebi lahko LED1 nadomestimo z optičnim sklopnikom, da preklopimo tako rekoč katero koli obremenitev, ki deluje na izmenični tok. Ker je vezje zelo enostavno, bo deloval skoraj vsak načrt načrtovanja.

IR oddajnik (LED1) in fototranzistor (03) morata biti nameščena približno za centimeter, ločena znotraj postavitve drug ob drugem in usmerjena v popolnoma isti tir.

Morda bo treba preizkusiti stališče razmika in namestitve para IR naprav, da bi ugotovili popoln položaj za katero koli dodeljeno območje med detektorjem in oddajnikom.

Praviloma razdalja med parom IR-oddajnik / detektor omogoča, da bližinsko vezje odkrije cilj, oddaljen približno pol do 1-palca. Lažje zasenčeni cilji se odražajo veliko bolje in lahko delujejo na večjih razdaljah kot tisti, ustvarjeni iz globljih elementov. Dokler senzor bližine zajema uglašene IR-signale, je krmiljeno vezje še naprej vklopljeno in takoj, ko signal izgine, se izhod izklopi.

4) Detektor bližine z vezjem IC 555

V tej tretji zasnovi govorimo o preprostem vezju bližinskega detektorja na osnovi IC 555, ki ga lahko uporabimo za odkrivanje človekovega posega na daljavo.

“uporaba nizkoprepustnega filtra ”

Delovanje vezja

Infrardeči detektor bližine lahko velja za eno najdragocenejših in najpogosteje uporabljenih vezij na področju uporabe elektronske avtomatizacije.

Običajno lahko opazimo, da se uporablja v avtomatskih avtomatih za vodo, enotah za avtomatski sušilni stroj za roke, nekatere posebne različice pa so lahko priča na avtomatskih vratih veleblagovnic.

Načelo delovanja predlaganega vezja detektorja bližine z uporabo IC 555

V zasnovi je generirana hitra rafala impulzov največje napetosti iz IC LM555 z relativno nižjo frekvenčno hitrostjo, ki se prek infrardeče LED oddaja kot curki IR žarkov.

Ti oddani impulzi so usmerjeni v območje, ki ga je treba nadzirati, in se odbijejo nazaj, ko je motiv ali vsiljivec zaznan preko fototranzistorske diode, ki je strateško postavljena za sprejem teh odsevnih signalov.

Ko se to zgodi, se prejeti signali obdelajo, da se omogoči vključeni relejni mehanizem in nato alarmna naprava, ki se aktivira.

Za preizkus zgornje izvedbe je mogoče v območje IR-žarkov vnesti predmet in odziv preveriti s spremljanjem delovanja releja, na primer s premikanjem roke v ostrenem območju, na razdalji približno 1 metra.

Ko odbiti signali zadenejo fototranzistor, ta razvije potencialno razliko v 1M loncu (nastavljiv) in sproži pripadajočo Darlingtonovo stopnjo, ki nato aktivira desni 555 oder, konfiguriran kot monostabilno vezje.

Rele se aktivira kot odziv na to in ostane VKLOPLJEN, odvisno od monostabilne vnaprej določene časovne zakasnitve, ki jo nastavita 1M in 10uF kondenzator.