เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดบนตัวเปรียบเทียบ LM393 เซ็นเซอร์อินฟราเรดอย่างง่าย เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งกีดขวางอินฟราเรด

ภาพรวมของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63

เซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอินฟราเรดดิจิตอล YL-63 (หรือ FC-51) (รูปที่ 1) จะใช้เมื่อจำเป็นต้องระบุการมีอยู่ของวัตถุ แต่ไม่จำเป็นต้องทราบระยะห่างที่แน่นอนจากวัตถุ เซ็นเซอร์ประกอบด้วย ตัวปล่อยอินฟราเรดและเครื่องตรวจจับแสง แหล่งกำเนิด IR ปล่อยคลื่นอินฟราเรด ซึ่งสะท้อนจากสิ่งกีดขวางและบันทึกโดยเครื่องตรวจจับแสง เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งกีดขวางภายในช่วงระยะทางตั้งแต่ศูนย์ถึงขีดจำกัดที่ตั้งไว้ มันถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องเปรียบเทียบ LM393 ซึ่งจ่ายแรงดันเอาต์พุตตามหลักการ: ตรวจพบสิ่งกีดขวาง - ระดับลอจิคัลสูง, ตรวจไม่พบ - ระดับลอจิคัล ต่ำ, สถานะนี้ยังระบุด้วย LED สีแดงที่อยู่บนเซ็นเซอร์ ค่าเกณฑ์ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าเซ็นเซอร์และปรับโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ที่ติดตั้งบนโมดูล มีการติดตั้ง LED สีเขียวบนเซ็นเซอร์เพื่อระบุพลังงาน เซ็นเซอร์ใช้ในวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางเมื่อเคลื่อนย้ายหุ่นยนต์ที่มีล้อหรือติดตาม

ลักษณะทางเทคนิคของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63

  • รุ่น: YL-63 (หรือ FC-51)
  • แรงดันไฟฟ้า: 3.3–5 V
  • ประเภทเซนเซอร์: การแพร่กระจาย
  • เครื่องเปรียบเทียบ: LM393
  • ระยะการตรวจจับสิ่งกีดขวาง: 2 – 30 ซม
  • มุมตรวจจับสิ่งกีดขวางที่มีประสิทธิภาพ: 35°
  • โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อเปลี่ยนความไว
  • ไฟ LED เพาเวอร์
  • ไฟ LED แสดงสถานะการทำงาน
  • ขนาด: 43 x 16 x 7 มม

การเชื่อมต่อ YL-63 กับ Arduino

โมดูลมี 3 เอาต์พุต:
  • VCC - แหล่งจ่ายไฟ 3-5 V;
  • GND - กราวด์;
  • ออก - เอาต์พุตดิจิตอล
มาเชื่อมต่อเซ็นเซอร์เข้ากับบอร์ด Arduino (แผนภาพการเชื่อมต่อในรูปที่ 1) และเขียนภาพร่างง่ายๆ ที่ส่งสัญญาณการมีอยู่ของสิ่งกีดขวางด้วยสัญญาณเสียง มาอัปโหลดภาพร่างจากรายการที่ 1 ไปยังบอร์ด Arduino และดูว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางอย่างไร (ดูรูปที่ 2)

รูปที่ 1 แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ YL-63 เข้ากับบอร์ด Arduino

มาอัปโหลดภาพร่างจากรายการที่ 1 ไปยังบอร์ด Arduino และดูว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางอย่างไร (ดูรูปที่ 3) รายการ 1 // ร่างรีวิวเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63 // http:// http://3d-diy.ru // หน้าสัมผัสสำหรับเชื่อมต่อเอาต์พุตเซ็นเซอร์ #define PIN_YL63 5 // ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ Y63 #define สิ่งกีดขวาง digitalRead (PIN_YL63) การตั้งค่าเป็นโมฆะ () ( // การเริ่มต้นพอร์ตอนุกรม Serial.begin (9600); // ตั้งค่าพินการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์เป็น INTPUT pinMode (PIN_YL63, INTPUT); ) void loop () ( ถ้า (สิ่งกีดขวาง == 1) ( Serial.println ("BARRIER!!!"); // โซนการตรวจจับอุปสรรคในขณะที่ (สิ่งกีดขวาง == 1) // กำลังรอทางออก (;) ) อื่น ๆ ( Serial.println ("ไม่ใช่สิ่งกีดขวาง"); // นอกโซนการตรวจจับสิ่งกีดขวางในขณะที่ (สิ่งกีดขวาง == 1) // กำลังรออินพุต (;) ) )

รูปที่ 2 เอาต์พุตมอนิเตอร์พอร์ตอนุกรม

ใช้โพเทนชิออมิเตอร์มาทดลองตั้งค่าเกณฑ์กัน

ตัวอย่างการใช้งาน

ลองพิจารณาตัวอย่างการใช้เซ็นเซอร์ YL-63 บนแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ขับเคลื่อนด้วยตนเองยอดนิยม - หุ่นยนต์เคลื่อนที่บน ใช้ Arduino(ดู 3)

รูปที่ 3 แพลตฟอร์มหุ่นยนต์ – หุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่ใช้ Arduino

มาสร้างภาพร่างหุ่นยนต์ที่กำลังเดินทางข้ามเขาวงกตกันดีกว่า หากเมื่อเคลื่อนย้ายหุ่นยนต์ในเขาวงกต หากคุณยึดติดกับด้านใดด้านหนึ่ง (ซ้ายหรือขวา) ก็จะถึงทางออกอย่างแน่นอน (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 แผนผังของหุ่นยนต์ที่เดินทางเข้าไปในเขาวงกต

มาติดตั้งเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางสามตัวบนกันชนหน้าของหุ่นยนต์ โดยสองตัวมองไปข้างหน้า และตัวหนึ่งมองไปทางขวา (ดูรูปที่ 5)

การมีเซ็นเซอร์ด้านหน้าสองตัวช่วยปรับปรุงคุณภาพการตรวจจับสิ่งกีดขวางด้านหน้า เนื่องจากเซ็นเซอร์ตัวเดียวไม่ครอบคลุมพื้นที่ด้านหน้าทั้งหมด

รูปที่ 5 การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางกับหุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่ใช้ Arduino

ในภาพร่าง เราจะตรวจสอบสถานะของเซ็นเซอร์ และทำการตัดสินใจเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับ เซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับหมุด Arduino 2, 12, 13 // หมายเลขพอร์ตที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง const int Front1 = 2, Front2 = 12, ขวา = 13; มาสร้างภาพร่างใหม่ใน Arduino IDE เพิ่มโค้ดจากรายการ 2 ลงไปแล้วอัปโหลดภาพร่างไปยังบอร์ด Arduino รายการ 2 // ประกาศตัวแปรเพื่อจัดเก็บสถานะของมอเตอร์สองตัว อินท์ motor_L1, motor_L2, input_L; อินท์ motor_R1, motor_R2, input_R; // ค่าคงที่เวลาใช้เพื่อตั้งเวลาในการเลี้ยว หมุน ก้าวไปข้างหน้าอย่างแม่นยำ // ในหน่วยมิลลิวินาที const int time_90 = 390; // จำนวนพอร์ตที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง const int Front1 = 2, Front2 = 12, ขวา = 13; //================================================ ======== การตั้งค่าเป็นโมฆะ() ( // เราป้อนหมายเลขหน้าสัมผัส Arduino (พิน) ลงในตัวแปร // สำหรับมอเตอร์ด้านซ้ายและขวาของเครื่อง setup_motor_system(3, 4, 11, 7, 8, 10); // pinMode(Front1, INPUT); pinMode(Front2, INPUT); pinMode(Right, INPUT); // เครื่องยนต์กำลังทำงาน setspeed(255, 255); ) // โปรแกรมหลัก void loop() ( บูลีน d_Front1, d_Front2, d_Right; d_Front1 = digitalRead(Front1); d_Front2 = digitalRead(Front2); d_Right = digitalRead(Right); // หากไม่มีเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น ถ้า (d_Front1 && d_Front2 && d_Right) ( //ชะลอความเร็วล้อขวาลง (255, 15); ไปข้างหน้า();//เลี้ยวขวา ) else ( //หากเซ็นเซอร์ด้านหน้าตัวใดตัวหนึ่งทำงานและเซ็นเซอร์ด้านขวาไม่ถูกกระตุ้น ถ้า ((! d_Front1) || (!d_Front2) ) ( //กำลังสูงสุดสำหรับทุกล้อ setspeed(255, 255); // เลี้ยวซ้าย 90 องศา ซ้าย(); ล่าช้า(time_90 / 5); ) else ( // ถ้า เซ็นเซอร์ด้านขวาถูกกระตุ้น // ชะลอความเร็วล้อซ้าย setspeed(15, 255); ไปข้างหน้า();//เลี้ยวซ้าย. ) ) ) // ฟังก์ชั่นสำหรับการเริ่มต้นการควบคุมมอเตอร์ เป็นโมฆะ setup_motor_system (int L1, int L2, int iL, int R1, int R2, int iR) ( // ป้อนหมายเลขผู้ติดต่อ Arduino (พิน) ลงในตัวแปร motor_L1 = L1; motor_L2 = L2; input_L = iL; // สำหรับมอเตอร์ซ้ายและขวาของรถยนต์ motor_R1 = R1; motor_R2 = R2; input_R = iR; // ถ่ายโอนพอร์ตที่ระบุไปยังสถานะเอาต์พุตข้อมูล pinMode(motor_L1, OUTPUT); pinMode(motor_L2, OUTPUT); pinMode (input_L, OUTPUT); pinMode( motor_R1, OUTPUT); pinMode(motor_R2, OUTPUT); pinMode(input_R, OUTPUT); ) // ฟังก์ชั่นตั้งค่าความเร็วมอเตอร์ เป็นโมฆะ setspeed (int LeftSpeed, int RightSpeed) ( // ตั้งค่าความกว้างของขอบบวกตั้งแต่ 0 ถึง 255 analogWrite (input_L, LeftSpeed); analogWrite (input_R, RightSpeed); // ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดมอเตอร์ก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น ) // เลี้ยวซ้ายโดยล็อคล้อซ้ายไว้ เป็นโมฆะไปข้างหน้า () ( // ล้อซ้ายหมุนไปข้างหน้า digitalWrite (motor_L1, HIGH); digitalWrite (motor_L2, LOW); // ล้อขวาหมุนไปข้างหน้า digitalWrite (motor_R1, HIGH); digitalWrite (motor_R2, LOW); ) // เลี้ยวซ้าย. เป็นโมฆะซ้าย() ( // ล้อซ้ายหมุนไปข้างหลัง digitalWrite(motor_L1, LOW); digitalWrite(motor_L2, HIGH); // ล้อขวาหมุน digitalWrite(motor_R1, HIGH); digitalWrite(motor_R2, LOW); ) เปิดตัวหุ่นยนต์ใน เขาวงกตและดูว่าเขาเคลื่อนไหวอย่างไรในเขาวงกต

คำถามที่พบบ่อย FAQ

1. ไฟ LED สีเขียวไม่สว่างขึ้น
  • ตรวจสอบว่าเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อย่างถูกต้อง
2. เซ็นเซอร์ตรวจไม่พบสิ่งกีดขวางในระยะที่กำหนด
  • ใช้โพเทนชิออมิเตอร์ เลือกเกณฑ์การตอบสนองของเซ็นเซอร์

ง่ายที่สุด เซ็นเซอร์อินฟราเรดซึ่งจะรายงานสิ่งกีดขวางสามารถทำได้ด้วยทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว ผลิตภัณฑ์ทำเองนี้มักไม่มีเลย การใช้งานจริงแต่เป็นเชิงทฤษฎี เป็นการสาธิตการทำงานของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรด แน่นอนว่าไม่มีใครมารบกวนเราให้ใช้งานจริง เช่น เมื่อสร้างหุ่นยนต์ธรรมดาๆ

วงจรเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรด

การทำงานของวงจรนั้นง่ายมาก ไฟ LED อินฟราเรดส่งเสียง รังสีอินฟราเรดในสเปกตรัมที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ หากวัตถุปรากฏในเส้นทางการแผ่รังสี รังสีอินฟราเรดจะเริ่มสะท้อนจากวัตถุและย้อนกลับไปยัง 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

ในการทบทวนนี้ เราจะตรวจสอบและทดสอบโมดูลเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดที่กำหนด MH-B โมดูลนี้สร้างขึ้นจากเครื่องเปรียบเทียบคู่ LM393

มีการสั่งซื้อในร้านค้าออนไลน์ของจีน Aliexpress เซ็นเซอร์มีราคาประมาณ 20 รูเบิล:

สินค้าถูกส่งไปยังจอร์เจียโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายโดย บริษัท "4PX สิงคโปร์โพสต์ OM Pro" ในแพ็คเกจมาตรฐาน:

แผงโมดูลถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาในถุงป้องกันไฟฟ้าสถิตและห่อด้วยโพลีเอทิลีนที่มีสิว:

ที่ด้านหนึ่งของบอร์ดมีหมุดสำหรับจ่ายพลังงานและถอดสัญญาณและด้านตรงข้ามมีการติดตั้ง LED อินฟราเรดและโฟโตไดโอดขนานกันซึ่งจะต้องมุ่งตรงไปยังสิ่งกีดขวางเพื่อตรวจสอบการมีอยู่:

ผู้ติดต่อทั้งหมดได้รับการลงนามและจะง่ายมากในการเชื่อมต่อกับโมดูล:

  • VCC มาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้า
  • พิน GND - ทั่วไป;
  • สัญญาณจะถูกลบออกจากขา OUT

ในอีกด้านหนึ่งของกระดานจะมีข้อความ +OUT แต่นี่ไม่เป็นความจริงทั้งหมด และเราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง:

นอกจากวงจรไมโครและ LED ที่มีโฟโตไดโอดที่ทำจากองค์ประกอบวิทยุแล้ว โมดูลนี้ยังมี:

  • ไฟ LED แสดงสถานะพลังงาน;
  • ไฟ LED แสดงสถานะสัญญาณ;
  • ตัวต้านทานดับ 1 kOhm สองตัวสำหรับ LED;
  • ตัวต้านทานดับไฟ LED อินฟราเรด 100 โอห์ม
  • ตัวต้านทานไบแอส 10 kOhm สองตัว;
  • ตัวต้านทานทริมเมอร์ 10 kOhm
  • ตัวเก็บประจุบายพาส 0.1 µF สองตัว;

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว โมดูลนี้ใช้ตัวเปรียบเทียบคู่ LM393 มาดูเอกสารประกอบของชิปนี้โดยย่อ:

ซีรีส์ LM393 เป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่มีความแม่นยำอิสระแบบคู่ที่สามารถดำเนินการจ่ายไฟเดี่ยวหรือแยกได้ อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้มีการทำงานทั่วไปจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งด้วยโหมดพลังงานเดียว ข้อกำหนดออฟเซ็ตแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงถึง 2.0 mV ทำให้อุปกรณ์นี้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ยานยนต์ และอุตสาหกรรมจำนวนมาก คุณลักษณะของเครื่องเปรียบเทียบ LM393:

  • ช่วงพลังงานกว้าง กระแสตรงแหล่งเดียว (2.0V ถึง 36V);
  • ช่วงแหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ตั้งแต่ 1.0 V ถึง 18 V DC;
  • กระแสไฟนิ่งต่ำมาก โดยไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า (0.4 mA)
  • กระแสไบแอสอินพุตโหมดทั่วไปต่ำ (25 nA);
  • กระแสไบแอสอินพุตส่วนต่างต่ำ (5nA);
  • แรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ตอินพุตต่ำ (สูงสุด 5.0mV);
  • แรงดันไฟฟ้าอินพุตดิฟเฟอเรนเชียลเท่ากับแรงดันไฟฟ้า
  • แรงดันไฟฟ้าขาออกเข้ากันได้กับระดับลอจิก DTL, ECL, TTL, MOS และ CMOS;
  • อุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมตั้งแต่ 0°C ถึง 70°C

Microcircuit มีแปดพิน โดยสองตัวเป็นแบบร่วม (4) และบวกกำลัง (8) อีกสองเอาต์พุต: 1 - เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ A, 7 - เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ B พิน 2 และ 3 ตามลำดับเป็นค่าผกผันและ อินพุตโดยตรงของตัวเปรียบเทียบ A และพิน 5 และ 6 ตามลำดับ อินพุตตรงและผกผันของตัวเปรียบเทียบ B ฉันยังนำเสนอวงจรภายในของหนึ่งในตัวเปรียบเทียบ:

ดังที่เห็นได้จากแผนภาพ เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบเป็นแบบคาสเคดที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบโอเพ่นคอลเลกเตอร์

โมดูลที่ประกอบทั้งหมดมีความยาวไม่เกินก้านไม้ขีดไฟและสามารถใส่ในพื้นที่ขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย:

มาดูการตรวจสอบกันดีกว่าและเราต้องการ:

  1. ขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อกับหมุดโมดูล
  2. ตัวต้านทานจำกัดกระแสสำหรับ LED ที่มีความต้านทาน 220 โอห์ม
  3. และแน่นอนว่าโมดูลนั้นเอง

เราจะตรวจสอบให้มากที่สุด ด้วยวิธีง่ายๆโดยไม่มีตัวควบคุมใด ๆ และเราจะเชื่อมต่อทั้งหมดนี้ตามรูปแบบต่อไปนี้:

คำอธิบายของโมดูลบอกว่ามันจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 V ถึง 5 V และเราจะทดสอบด้วยแรงดันไฟฟ้า 5 V ฉันต้องการทราบคุณสมบัติหนึ่งประการ - ในตอนแรกฉันบอกว่าพินเอาท์พุตมีป้ายกำกับว่า +OUT และนี่ไม่เป็นความจริงทั้งหมด จากวงจรภายในของตัวเปรียบเทียบที่ประกอบโมดูลเป็นที่ชัดเจนว่าตัวสะสมของทรานซิสเตอร์เอาต์พุตไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ที่ใดและไม่สามารถมี "+" อยู่ได้แม้ว่าจะติดตั้งตัวต้านทานไบแอส 10 kOhm บนโมดูลแล้วก็ตาม บอร์ดระหว่างเอาต์พุตและแหล่งจ่ายไฟบวก แต่ในบางกรณีอาจไม่เพียงพอและในกรณีนี้ปรากฎว่าเอาต์พุตทำงานผกผัน: เมื่อเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น เอาต์พุตจะเป็นตรรกะ "0" สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบงานฝีมือบางอย่าง ตอนแรกฉันยังคงเชื่อคำจารึกบนบอร์ดและเชื่อมต่อ LED ระหว่างเอาต์พุตกับสายไฟทั่วไป แต่ LED เริ่มเรืองแสงทันทีเมื่อมีการจ่ายไฟโดยไม่มีสิ่งกีดขวางที่ด้านหน้าโมดูลและระหว่างการทำงานเมื่อมีสิ่งกีดขวาง ถูกนำเข้ามาในระยะ 3 ซม. มันออกไปตรงกันข้าม:

ฉันต้องเชื่อมต่อ LED ระหว่างเอาต์พุตและแหล่งจ่ายไฟที่เป็นบวก เรารวบรวม โครงการที่ถูกต้องและใช้แรงดันไฟฟ้า:

เราเห็นว่าหากไม่มีสิ่งกีดขวาง LED จะไม่สว่างขึ้น

เราวัดกระแสและดูว่าหากไม่มีสิ่งกีดขวางในโหมดพัก ปริมาณการใช้กระแสไฟคือ 36 mA:

หลังจากการทริกเกอร์ ไฟ LED ที่ระบุว่ามีสัญญาณจะสว่างขึ้นและการสิ้นเปลืองกระแสไฟจะเพิ่มขึ้นเป็น 47 mA:

ด้วยการเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทานแบบทริมมิง ฉันจึงวัดระยะการตอบสนองขั้นต่ำและสูงสุดที่เป็นไปได้ของเซ็นเซอร์ได้อย่างเสถียร เมื่อแกนของตัวต้านทานทริมเมอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกา ระยะตอบสนองจะลดลง และระยะห่างต่ำสุดที่เป็นไปได้คือ 1 ซม.:

เมื่อหมุนแกนของตัวต้านทานทริมเมอร์ตามเข็มนาฬิกา ระยะการตอบสนองของเซ็นเซอร์จะเพิ่มขึ้น และระยะการตอบสนองของเซ็นเซอร์ที่เชื่อถือได้สูงสุดคือประมาณ 12 ซม.

คำอธิบายและแผนผังของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางเปิดอยู่ รังสีอินฟราเรดซึ่งประกอบอยู่บนชิป 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

อุปกรณ์นี้เป็นเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางแบบดิจิทัลอย่างง่าย ซึ่งนำทางโดยรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน เซ็นเซอร์นี้ซื้อจาก Aliexpress หลักการทำงานคล้ายกับโครงการที่เพิ่งพิจารณาไป


เซ็นเซอร์อินฟราเรดอุปสรรคที่ซื้อจากอาลี

การออกแบบและพารามิเตอร์

โครงสร้างเซ็นเซอร์คือ แผงวงจรพิมพ์กระดานขนาด 31 x 14 มม. มีรูสำหรับยึดหนึ่งรู


เซ็นเซอร์อุปสรรคอินฟราเรด - แผงวงจรพิมพ์

น้ำหนักของเซ็นเซอร์คือ 2.7 กรัมสำหรับการจ่ายไฟและการส่งข้อมูลเซ็นเซอร์จะมีขั้วต่อสามพินซึ่งมีหมุดทำเครื่องหมายไว้


ขั้วต่อการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์สามพิน
  • อุปกรณ์ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าคงที่ในช่วง 3.3 ถึง 5 V การใช้กระแสไฟฟ้าคือ 25 mA ที่แรงดันไฟฟ้า 3.3 V และ 40 mA ที่แรงดันไฟฟ้า 5 V

เซ็นเซอร์ประกอบด้วยไฟ LED อินฟราเรดและตัวตรวจจับแสง การมีสิ่งกีดขวางถูกกำหนดโดยความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน ด้วยการใช้ตัวต้านทานการตัดแต่งบนบอร์ดเซ็นเซอร์ คุณสามารถตั้งค่าความไวที่ต้องการของอุปกรณ์ได้ ตามที่ผู้ผลิตระบุว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางในช่วง 2 ถึง 30 ซม. มุมมองของเซ็นเซอร์คือ 35 องศา ผู้เขียนสามารถปรับเซ็นเซอร์ให้เข้ากับสิ่งกีดขวางได้ในระยะ 3-8 ซม. แม้ว่าปัญหาอาจเป็นเพราะทดสอบเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้น และนอกจากนี้ มุมมองของเซ็นเซอร์ยังค่อนข้างกว้างจริงๆ ก็ไม่ควรลืมเช่นกัน พื้นผิวต่างๆสะท้อนรังสีอินฟราเรดแตกต่างกัน โดยจะตรวจจับพื้นผิวที่ “แวววาว” มากขึ้นในช่วงนี้จากระยะไกลมากกว่าที่มืด ไม่ว่าในกรณีใด เซ็นเซอร์นี้คือ "อาวุธระยะประชิด"


เซ็นเซอร์ฝ่าอุปสรรค IR - ขนาดบอร์ด

เมื่อสิ่งกีดขวางปรากฏขึ้นในมุมมองของเซนเซอร์ สัญญาณลอจิคัลเป็นศูนย์จะถูกตั้งค่าที่เอาต์พุตข้อมูล หากไม่มีสิ่งกีดขวางในมุมมอง แสดงว่าสัญญาณเอาท์พุตเป็นสัญญาณลอจิคัล บนแผงเซ็นเซอร์มีไฟ LED สองดวง หนึ่งดวงเป็นไฟแสดงสถานะ และอีกดวงเป็นตัวบ่งชี้การตอบสนองของเซ็นเซอร์ ซึ่งจะสว่างขึ้นเมื่อมีสิ่งกีดขวางปรากฏขึ้นในบริเวณที่มองเห็นได้

การเชื่อมต่อกับ Arduino

ตามที่ผู้ขายระบุว่าเซ็นเซอร์ได้รับการปรับให้เหมาะกับ Arduino โดยคำนึงถึงความสมบูรณ์ของสิ่งนั้น อุปกรณ์ง่ายๆการบ่งชี้และการทำเครื่องหมายใคร ๆ ก็เห็นด้วยกับสิ่งนี้ได้อย่างง่ายดาย


เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง IR พร้อม Arduino

สำหรับตัวอย่างวิธีที่เซ็นเซอร์โต้ตอบกับแพลตฟอร์ม Arduino คุณสามารถใช้โปรแกรมที่ให้ไฟ LED ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตดิจิทัล 13 ได้โดยกดปุ่มที่เชื่อมต่อกับพอร์ตดิจิทัล 12 ของบอร์ด Arduino UNO โปรแกรมนี้นำมาจากเว็บไซต์ robocraft.ru

/*
* LED พร้อมปุ่ม
*/

int ledPin = 13; // นำ
int btnPin = 12; // ปุ่ม
int วาล=0;

การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()
{
pinMode(ledPin, เอาท์พุต); // นี่คือเอาต์พุต - LED
pinMode(btnPin, อินพุต); // และนี่คือปุ่มอินพุต
อนุกรมเริ่มต้น(9600); // เราจะเขียนไปที่พอร์ต COM
}

เป็นโมฆะวน()
{
val = digitalRead(btnPin); // ค้นหาสถานะของปุ่ม
if(val==HIGH) // กดปุ่ม
{
digitalWrite (ledPin, สูง); // เปิดไฟ LED
Serial.println("H");
}
else // ไม่ได้กดปุ่ม
{
digitalWrite (ledPin, ต่ำ); // ปิดไฟ LED
Serial.println("L");
}
ล่าช้า(100);
}

ในกรณีนี้ เซ็นเซอร์จะเชื่อมต่อแทนปุ่ม หลังจากโหลดโปรแกรมลงในหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว คุณสามารถทดลองใช้โหมดการทำงานต่างๆ ของเซ็นเซอร์ได้

สรุปการซื้อ

โดยรวมแล้วเป็นเซ็นเซอร์ราคาถูกที่ดีสำหรับระบบควบคุมแบบสัมผัสและระบบกำหนดทิศทางของหุ่นยนต์ ในกรณีหลังนี้ อาจมีทางเลือกอื่นหรือส่วนเสริมสำหรับลิมิตสวิตช์ที่จะเริ่มทำงานเมื่อหุ่นยนต์สัมผัสกับสิ่งกีดขวาง คุ้มค่าเงินมาก เดเนฟ