เซ็นเซอร์อินฟราเรดอย่างง่าย เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดบนตัวเปรียบเทียบ LM393 เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดเข้ากับ Arduino

คำอธิบายและแผนผังของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางโดยใช้รังสีอินฟราเรดซึ่งประกอบอยู่บนไมโครวงจร K561LN2 ปัญหาหนึ่งที่ต้องแก้ไขเมื่อพัฒนาเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบโฮมเมด ของเล่นที่เคลื่อนไหว และอุปกรณ์อัตโนมัติอื่น ๆ ที่คล้ายกันคือการตรวจจับและหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางตลอดจนการตรวจจับสิ่งกีดขวางและวัตถุที่เข้าใกล้

การใช้เซ็นเซอร์แบบสัมผัสเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ไม่สะดวกเสมอไป เนื่องจากต้องใช้การสัมผัสทางกลกับสิ่งกีดขวาง โดยมีแรงเกณฑ์ที่แน่นอนขึ้นอยู่กับการออกแบบของเซ็นเซอร์ซึ่งไม่เป็นที่ต้องการเสมอไป สะดวกเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมากกว่ามากคือเซ็นเซอร์แบบไร้สัมผัสที่ไม่รู้สึกถึงสิ่งกีดขวาง แต่มองเห็นได้

นี่คือคำอธิบาย เซ็นเซอร์ที่เรียบง่ายมองเห็นได้ในรังสีอินฟราเรดและทำจากชิ้นส่วนจากระบบควบคุมระยะไกลของอุปกรณ์ในครัวเรือน ระยะการตรวจจับสิ่งกีดขวางสูงสุดสามารถเข้าถึงได้ตั้งแต่หนึ่งเมตรขึ้นไป แต่ถ้าเป็นจำนวนมาก (เช่น คุณต้องตอบสนองต่อการเข้าใกล้เพียงหนึ่งเซนติเมตร) ระยะของการตรวจจับสามารถลดลงได้อย่างง่ายดายมากโดยการเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทานที่เชื่อมต่ออยู่ ต่อเนื่องกันโดยมีไฟ LED IR เปล่งแสง

แผนภาพ

แผนภาพเซ็นเซอร์แสดงในรูปในข้อความ มันถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของไมโครวงจร K561LN2 ซึ่งมีอินเวอร์เตอร์หกตัวที่มีความสามารถในการโหลดเพิ่มขึ้นและองค์ประกอบของระบบดังกล่าว รีโมทอุปกรณ์เช่น LED อินฟราเรดและตัวรับภาพถ่ายอินฟราเรด ตัวตรวจจับแสงแบบรวม ที่ความถี่การมอดูเลตฟลักซ์ IR ที่ 33 kHz

ข้าว. 1. แผนผังของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางโดยใช้รังสีอินฟราเรด

วงจรประกอบด้วยตัวรับและตัวส่ง เครื่องรับประกอบด้วยเครื่องตรวจจับแสง HF1 ในตัวและองค์ประกอบลอจิก D1.1 ตัวส่งสัญญาณประกอบด้วย IR LED HL1 และเครื่องกำเนิดพัลส์ 33 kHz ที่ใช้องค์ประกอบ D1.2-D1.6 เครื่องตรวจจับแสงและ LED จะอยู่เคียงข้างกันบนบอร์ดและมุ่งไปในทิศทางเดียว - ไปยังสิ่งกีดขวาง

แผงวงจรพิมพ์

ข้าว. 2. แผงวงจรพิมพ์สำหรับวงจรเซ็นเซอร์

มีฉากกั้นทึบระหว่างพวกเขา ความไว (ช่วง) ถูกควบคุมโดยการเลือกความต้านทาน R3 (ในแผนภาพ ความต้านทานต่ำสุดจะให้ความไวสูงสุด)

กอร์บูนอฟ เอส. RK-2016-09

เซ็นเซอร์ฝ่าอุปสรรค IR สำหรับรถยนต์หุ่นยนต์ YL-63 (FC-51)
โมดูลเซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงอุปสรรครถสมาร์ทโมดูลหลอดอินฟราเรดเซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริคสะท้อนแสง

เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส YL-63 ตรวจจับวัตถุในช่วงระยะทางตั้งแต่เกือบศูนย์ไปจนถึงขีดจำกัดที่ตั้งไว้โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงกับวัตถุเหล่านั้น ผู้ผลิตต่างๆกำหนดชื่อที่แตกต่างกันให้กับอุปกรณ์เดียวกัน บางคนเรียกเซ็นเซอร์ที่นำเสนอว่า YL-63 และบางตัวเรียกเซ็นเซอร์ FC-51 เซ็นเซอร์มีจุดประสงค์เพื่อใช้เมื่อไม่ต้องการข้อมูลเกี่ยวกับระยะห่างจากวัตถุ แต่เฉพาะเกี่ยวกับการมีอยู่หรือไม่มีเท่านั้น ระยะการตรวจจับสูงสุดขึ้นอยู่กับการตั้งค่า เซ็นเซอร์ YL-63 มีเอาต์พุตแยกกัน นี้ เซ็นเซอร์ออปติคัลการบันทึกการเพิ่มความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน (IR) ในพื้นที่ควบคุม การเปลี่ยนแปลงของรังสีสะท้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของกลไกหรือการเคลื่อนที่ของวัตถุรอบข้าง YL-63 สามารถวางบนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เพื่อกำหนดตำแหน่งในพื้นที่โดยรอบ มันถูกใช้เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางเมื่อเคลื่อนที่ด้วยล้อและติดตามยานพาหนะอัตโนมัติ เซ็นเซอร์สามารถกลายเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องช่วยการมองเห็นสำหรับนักเรียนในด้านระบบควบคุมและระบบอัตโนมัติ
อุปกรณ์ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดและเครื่องตรวจจับแสง รังสีจะสะท้อนจากสิ่งกีดขวางและบันทึกโดยเครื่องตรวจจับแสง จะส่งสัญญาณไปยังเครื่องเปรียบเทียบ LM393 ซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้ทำงานที่ระดับการส่องสว่างของเครื่องตรวจจับแสง เครื่องเปรียบเทียบจะสร้างสัญญาณที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ YL-63 ที่ระดับลอจิกต่ำหรือสูง

ออปติคัลเซนเซอร์ YL-63 เป็นของคลาสการแพร่กระจาย ชื่อของกลุ่มเซ็นเซอร์เกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานพื้นฐานของเซ็นเซอร์เพื่อการสะท้อนของรังสีในหลายทิศทาง - การแพร่กระจายของรังสีโดยพื้นผิวสะท้อนแสง
การทำงานของอุปกรณ์คือการกำหนดความสว่างของเครื่องตรวจจับแสง เนื่องจาก YL-63 ตรวจจับรังสีสะท้อน จึงมีข้อผิดพลาดในการวัดระยะทางที่เกิดจากการสะท้อนแสงที่แตกต่างกันของพื้นผิวของวัตถุที่ทำจากวัสดุหลากหลายชนิด

ค่าสัมประสิทธิ์ระยะทางสำหรับการสะท้อนจาก วัสดุต่างๆ.

กระดาษเคลือบสีขาว	1
ผ้าฝ้าย	0,6
โพลีไวนิลคลอไรด์สีเทา	0,57
ต้นไม้
มีสีจางๆ	0,73
ดิบ	0,4
พลาสติก
สีขาว	0,7
สีดำ	0.22
ยางสีดำ	0,2-0,15
อลูมิเนียมขัดเงา	1,2
สแตนเลสขัดเงา	2,3

การสะท้อนและการดูดกลืนรังสีที่แตกต่างกันจากวัสดุที่แตกต่างกันจะถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมยูนิตตรวจจับมาตรวัดความเร็ว สมมติว่าเรามี คุณจำเป็นต้องรู้จำนวนรอบต่อนาทีของเพลามอเตอร์ YL-63 จะช่วยเราออก ก็เพียงพอที่จะติดกระดาษสีขาวบนมู่เล่แล้วส่งลำแสงเซ็นเซอร์ไปที่มู่เล่แล้วเราจะได้หน่วยตรวจจับมาตรวัดความเร็ว
เพื่อลดผลกระทบจากการรบกวนต่างๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ประมวลผลจะรวบรวมข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์ในช่วงเวลาสั้นๆ และทำการหาค่าเฉลี่ย เซ็นเซอร์ YL-63 สามารถทำงานในอุปกรณ์ที่ไม่มีไมโครคอนโทรลเลอร์ได้

ตัวเลือก

แรงดันไฟจ่าย 3.3-5 V
ระยะการตรวจจับถึงระนาบเคลือบสีขาวสะท้อนแสง 0.02-0.3 ม
มุมการตรวจจับ 35°
ขนาด 43 x 16 x 7 มม

รายชื่อผู้ติดต่อ

เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63 หรือที่เรียกว่า FC-51 มีปลั๊กขั้วต่อสามพิน:
VCC - แหล่งจ่ายไฟ
GND - สายสามัญ
ออก - เอาท์พุต

ตัวชี้วัด

มีตัวบ่งชี้สองตัวบนบอร์ดโมดูล แสงสีเขียวแสดงว่าเปิดเครื่องอยู่ ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้นหากมีวัตถุอยู่ในโซนการตรวจจับ

การตั้งค่าระยะการตรวจจับ

การตั้งค่าอุปกรณ์นั้นอำนวยความสะดวกด้วยตัวบ่งชี้การตรวจจับ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถกำหนดค่า YL-63 หรือที่รู้จักในชื่อ FC-51 ให้ทำงานในสภาวะจริงได้ การตั้งค่าความไวของเซ็นเซอร์ทำได้โดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับได้ที่ติดตั้งอยู่บนบอร์ด สิ่งกีดขวางได้รับการติดตั้งตามระยะห่างที่ต้องการจากอุปกรณ์ถ่ายภาพของเซ็นเซอร์ ด้วยการหมุนหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ของตัวต้านทานปรับค่าได้บนบอร์ดโมดูล YL-63 คุณจะตั้งค่าระยะตอบสนองและเปิดไฟ LED สีแดง จากนั้นตรวจสอบระยะการตรวจจับโดยการเคลื่อนย้ายวัตถุสะท้อนแสง การตั้งค่าซ้ำอย่างน้อยสามครั้ง

โปรแกรมสำหรับการประมวลผลสัญญาณ ArduinoยL-63

สัญญาณเซ็นเซอร์จะถูกส่งไปยังขา 12 ของ Arduino

การตั้งค่าเป็นโมฆะ() (
อนุกรมเริ่มต้น(9600);
pinMode(12,อินพุต);
}
เป็นโมฆะวน() (
Serial.print("สัญญาณ: ");
Serial.println(digitalRead(12));
ล่าช้า (500);
}

พูดตรงๆ ไม่มีทางเป็นอย่างอื่นได้! lm311 เป็นตัวเปรียบเทียบ (ราคา 9-10 รูเบิลทั่วไป) เครื่องเปรียบเทียบจะเปรียบเทียบปริมาณอินพุต 2 ปริมาณ ในแผนภาพ ค่าอินพุตหนึ่งคือ "แรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ" ซึ่งกำหนดโดยตัวต้านทานแบบแปรผัน ค่าที่สองคือค่าที่ส่งผ่านโฟโตทรานซิสเตอร์ไปยังอินพุตที่สองของตัวเปรียบเทียบ โดยการเปรียบเทียบค่า ผู้เปรียบเทียบจะได้ข้อสรุป หากลำแสง LED ส่องบนโฟโต้ทรานซิสเตอร์ (หรือแสดงจากพื้นผิว) แสดงว่าเอาต์พุต สัญญาณมีการตั้งค่าศูนย์ตรรกะ หากลำแสงไม่ปรากฏและไม่โดนโฟโตทรานซิสเตอร์ ไฟ LED จะสว่างขึ้น...

เราทดสอบโฟโตไดโอด โฟโตทรานซิสเตอร์ และรีเลย์ IR และก็ได้ข้อสรุปว่า เซ็นเซอร์ที่ดีที่สุดในโครงร่างนี้คือ: โฟโตไดโอด 5 มม. และโฟโตทรานซิสเตอร์ขนาด 3 มม. มีมากมาย ภาพถ่ายต่างๆอุปกรณ์และบางทีคุณเองก็อาจเลือกบางอย่างให้กับคุณ
สำหรับผู้เริ่มต้นควรผลิตบนเขียงหั่นขนม

แทนที่จะเป็นตัวต้านทาน 330 โอห์ม สามารถติดตั้งตัวต้านทานประมาณ 91-100 โอห์มได้
ปริมาณการใช้บอร์ดมีน้อย
พิสัย:
เมื่อจัดระเบียบแผงกั้นภาพถ่าย ระยะทางจะถึงหนึ่งเมตร - ขึ้นอยู่กับการปรับ LED และตัวตรวจจับแสงอย่างแม่นยำ
เมื่อจัดเซ็นเซอร์กำหนดเส้นหรือสิ่งกีดขวางให้มีระยะห่างถึง 2-15 เซนติเมตร

เซ็นเซอร์ผลิตขึ้น ใช้งานได้ ผ่านการทดสอบแล้ว ประสิทธิภาพได้รับการพิสูจน์แล้ว!
คำถามของคุณในความคิดเห็น
เซ็นเซอร์ใช้ร่วมกับไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ไม่มี ADC ในตัวและตัวเปรียบเทียบ

บทความอื่น ๆ ในส่วน:

อแดปเตอร์คอม. แผนภาพการทำงาน RS232-TTL

เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส YL-63 ตรวจจับวัตถุในช่วงระยะทางตั้งแต่เกือบศูนย์ไปจนถึงขีดจำกัดที่ตั้งไว้โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงกับวัตถุเหล่านั้น ผู้ผลิตแต่ละรายกำหนดชื่อที่แตกต่างกันให้กับอุปกรณ์เดียวกัน บางคนเรียกเซ็นเซอร์ที่นำเสนอว่า YL-63 และบางตัวเรียกเซ็นเซอร์ FC-51 เซ็นเซอร์มีจุดประสงค์เพื่อใช้เมื่อไม่ต้องการข้อมูลเกี่ยวกับระยะห่างจากวัตถุ แต่เฉพาะเกี่ยวกับการมีอยู่หรือไม่มีเท่านั้น ระยะการตรวจจับสูงสุดขึ้นอยู่กับการตั้งค่า เซ็นเซอร์ YL-63 มีเอาต์พุตแยกกัน นี่คือเซ็นเซอร์ออปติคอลที่บันทึกการเพิ่มขึ้นของความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน (IR) ในพื้นที่ควบคุม การเปลี่ยนแปลงของรังสีสะท้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของกลไกหรือการเคลื่อนที่ของวัตถุรอบข้าง YL-63 สามารถวางบนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เพื่อกำหนดตำแหน่งในพื้นที่โดยรอบ มันถูกใช้เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางเมื่อเคลื่อนที่ด้วยล้อและติดตามยานพาหนะอัตโนมัติ เซ็นเซอร์สามารถกลายเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องช่วยการมองเห็นสำหรับนักเรียนในด้านระบบควบคุมและระบบอัตโนมัติ
อุปกรณ์ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดและเครื่องตรวจจับแสง รังสีจะสะท้อนจากสิ่งกีดขวางและบันทึกโดยเครื่องตรวจจับแสง จะส่งสัญญาณไปยังเครื่องเปรียบเทียบ LM393 ซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้ทำงานที่ระดับการส่องสว่างของเครื่องตรวจจับแสง เครื่องเปรียบเทียบจะสร้างสัญญาณที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ YL-63 ที่ระดับลอจิกต่ำหรือสูง

ค่าสัมประสิทธิ์ระยะห่างของการสะท้อนจากวัสดุต่างๆ

กระดาษเคลือบสีขาว	1
ผ้าฝ้าย	0,6
โพลีไวนิลคลอไรด์สีเทา	0,57
ต้นไม้
มีสีจางๆ	0,73
ดิบ	0,4
พลาสติก
สีขาว	0,7
สีดำ	0.22
ยางสีดำ	0,2-0,15
อลูมิเนียมขัดเงา	1,2
สแตนเลสขัดเงา	2,3

ตัวเลือก

รายชื่อผู้ติดต่อ

ตัวชี้วัด

การตั้งค่าระยะการตรวจจับ

โปรแกรมสำหรับการประมวลผลสัญญาณ ArduinoยL-63

สัญญาณเซ็นเซอร์จะถูกส่งไปยังขา 12 ของ Arduino

ง่ายที่สุด เซ็นเซอร์อินฟราเรดซึ่งจะรายงานสิ่งกีดขวางสามารถทำได้ด้วยทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว ผลิตภัณฑ์ทำเองนี้มักไม่มีเลย การใช้งานจริงแต่เป็นเชิงทฤษฎี เป็นการสาธิตการทำงานของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรด แน่นอนว่าไม่มีใครมารบกวนเราให้ใช้งานจริง เช่น เมื่อสร้างหุ่นยนต์ธรรมดาๆ

วงจรเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรด

การทำงานของวงจรนั้นง่ายมาก ไฟ LED อินฟราเรดส่งเสียง รังสีอินฟราเรดในสเปกตรัมที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ หากวัตถุปรากฏขึ้นในเส้นทางการแผ่รังสีแล้ว รังสีอินฟราเรดเริ่มสะท้อนจากวัตถุแล้วกลับมาทาง LED องค์ประกอบภาพถ่ายอินฟราเรด (โฟโตไดโอด IR) ทำหน้าที่เป็นกับดักรังสีเหล่านี้ เมื่อรังสีสะท้อนกระทบ ความต้านทานจะลดลง เป็นผลให้กระแสไฟฟ้าในวงจรฐานของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้นและทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้น โหลดของทรานซิสเตอร์เป็นไฟ LED สีฟ้าซึ่งเริ่มเรืองแสง คุณสามารถเชื่อมต่อออดเข้ากับเอาต์พุตและฟังสัญญาณเสียงได้
หากไม่มีสิ่งกีดขวางเซ็นเซอร์ รังสีจะไม่สะท้อนและทรานซิสเตอร์จะไม่เปิด
คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้างเดียวกันได้คุณสามารถใช้โซเวียต KT315 หรือ KT3102 ได้

ชุดเซ็นเซอร์

ประกอบวงจรแล้ว ติดผนัง. ไม่จำเป็นต้องตั้งค่า - ใช้งานได้ทันที ฉันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 3.7 V

เซ็นเซอร์อินฟราเรดถูกใช้โดยเครื่องดูดฝุ่นหุ่นยนต์ ระบบต่างๆการควบคุมเครื่องพิมพ์แบบปกติจะมีสองสามอย่างนี้หรือมากกว่านั้นเป็นต้น