To'siq sensorini Arduino-ga ulash. Oddiy infraqizil sensor. Sensor masofasini o'rnatish

Ushbu sharhda biz MH-B deb nomlangan infraqizil to'siq sensori modulini ko'rib chiqamiz va sinab ko'ramiz. Modul LM393 qo'sh komparatoriga qurilgan.

Buyurtma Xitoyning Aliexpress onlayn-do'konida amalga oshirildi. Sensorning narxi ~ 20 rubl:

Tovarlar Gruziyaga “4PX” kompaniyasi tomonidan tekin yetkazib berildi Singapore Post OM Pro" standart paketida:

Modul taxtasi antistatik sumkada germetik tarzda yopilgan va polietilen bilan sivilceler bilan o'ralgan:

Doskaning bir tomonida quvvat berish va signalni olib tashlash uchun pinlar mavjud, qarama-qarshi tomonda infraqizil LED va fotodiod bir-biriga parallel ravishda o'rnatilgan bo'lib, uning mavjudligini aniqlash uchun to'siq tomon yo'naltirilishi kerak:

Barcha kontaktlar imzolangan va modulga ulanish juda oson bo'ladi:

• VCC ta'minot kuchlanishi bilan ta'minlangan;
• GND pin - umumiy;
• Signal OUT pinidan chiqariladi.

Kengashning boshqa tomonida +OUT deb yozilgan, ammo bu mutlaqo to'g'ri emas va biz bu haqda keyinroq gaplashamiz:

Radioelementlardan tayyorlangan fotodiodli mikrosxema va LEDga qo'shimcha ravishda modul quyidagilarga ega:

• quvvat ko'rsatkichi LED;
• signal ko'rsatkichi LED;
• LEDlar uchun ikkita 1 kOhm söndürme rezistorlari;
• 100 ohm infraqizil LED söndürme qarshiligi
• ikkita 10 kOhm kuchlanishli rezistorlar;
• 10 kOhm trim qarshiligi
• ikkita 0,1 mkF baypas kondansatkichlari;

Yuqorida aytib o'tilganidek, modul LM393 er-xotin komparatorga asoslangan. Keling, ushbu chip uchun hujjatlarni qisqacha ko'rib chiqaylik:

LM393 seriyali ikkita mustaqil aniqlikdagi kuchlanish komparatorlari bo'lib, bitta yoki bo'linish bilan ishlashga qodir. Ushbu qurilmalar bitta quvvat rejimi bilan biridan ikkinchisiga umumiy ishlashni ta'minlash uchun mo'ljallangan. 2,0 mV gacha bo'lgan kirish kuchlanishining ofset xususiyatlari ushbu qurilmani ko'plab iste'molchi, avtomobil va sanoat elektronikasi ilovalari uchun ajoyib tanlov qiladi. LM393 komparatorining xususiyatlari:

• Keng quvvat diapazoni to'g'ridan-to'g'ri oqim yagona manba (2,0 V dan 36 V gacha);
• Bipolyar quvvat manbai oralig'i 1,0 V dan 18 V shahargacha;
• Besleme zo'riqishidan (0,4 mA) mustaqil bo'lgan juda past sokin oqim;
• Umumiy rejimdagi past oqim oqimi (25 nA);
• Past differentsial kirish oqimi (5nA);
• Past kirish ofset kuchlanishi (maksimal 5,0 mV);
• Differensial kirish kuchlanishi besleme kuchlanishiga teng;
• DTL, ECL, TTL, MOS va CMOS mantiqiy darajalariga mos keladigan chiqish kuchlanishi;
• Harorat muhit 0 ° C dan 70 ° C gacha.

Mikrosxema sakkizta pinga ega, ulardan ikkitasi umumiy (4) va ortiqcha quvvat (8), ikkita boshqa chiqish: 1 - taqqoslagich A chiqishi, 7 - solishtirgich B chiqishi. 2 va 3 pinlar mos ravishda teskari va A taqqoslagichning to'g'ridan-to'g'ri kiritilishi va mos ravishda 5 va 6 pinlari, B taqqoslagichining to'g'ridan-to'g'ri va teskari kirishlari. Shuningdek, taqqoslagichlardan birining ichki sxemasini taqdim etaman:

Diagrammadan ko'rinib turibdiki, komparator chiqishi ochiq kollektor tranzistoriga asoslangan kaskaddir.

Butun yig'ilgan modul gugurt cho'pining uzunligidan uzun emas va kichik joyga osongina joylashishi mumkin:

Keling, tekshirishga o'tamiz va buning uchun bizga kerak bo'ladi:

1. modul pinlariga ulanish uchun ulagich;
2. 220 Ohm qarshilikka ega bo'lgan LED uchun oqim cheklovchi qarshilik;
3. va, albatta, modulning o'zi

Biz eng ko'p tekshiramiz oddiy tarzda, hech qanday kontrollerlarsiz va bularning barchasini quyidagi sxema bo'yicha bog'laymiz:

Modulning tavsifida aytilishicha, u 3 V dan 5 V gacha kuchlanishda ishlaydi va biz 5 V kuchlanish kuchlanishi bilan sinovdan o'tamiz. Men bir xususiyatni qayd etmoqchiman - boshida men chiqish pinining etiketli ekanligini aytdim. +OUT va bu mutlaqo to'g'ri emas. Modul o'rnatilgan komparatorning ichki sxemasidan ko'rinib turibdiki, chiqish tranzistorining kollektori hech qanday joyga ulanmagan va unda "+" bo'lishi mumkin emas, garchi modulda 10 kOhm egilish qarshiligi o'rnatilgan bo'lsa ham. chiqish va ijobiy quvvat manbai o'rtasidagi plata, lekin ba'zi hollarda bu etarli bo'lmasligi mumkin va bu holda chiqish teskari ishlaydi: sensor ishga tushirilganda, chiqish mantiqiy "0" bo'ladi. Ba'zi hunarmandchilikni loyihalashda buni hisobga olish kerak. Avvaliga men hali ham taxtadagi yozuvga ishonardim va LEDni chiqish va umumiy sim o'rtasida uladim, lekin modul oldida to'siqsiz quvvat yoqilganda va ish paytida to'siq paydo bo'lganda LED darhol porlay boshladi. 3 sm ichida olib kelindi, aksincha chiqib ketdi:

Chiqish va quvvat manbai ijobiy o'rtasida LEDni ulashim kerak edi. Biz yig'amiz to'g'ri sxema va ta'minot kuchlanishini qo'llang:

Ko'ryapmizki, to'siqsiz LED yonmaydi.

Biz oqimni o'lchaymiz va dam olish rejimida to'siqsiz oqim iste'moli 36 mA ekanligini ko'ramiz:

Ishga tushgandan so'ng, signal mavjudligini ko'rsatadigan LED yonadi va oqim iste'moli 47 mA ga oshadi:

Kesish rezistorining qarshiligini o'zgartirib, men sensorning barqaror minimal va maksimal mumkin bo'lgan javob masofasini o'lchadim. Kesish rezistorining o'qi soat sohasi farqli ravishda aylantirilsa, javob masofasi pasayadi va minimal mumkin bo'lgan masofa 1 sm ni tashkil qiladi:

Kesish qarshiligining o'qi soat yo'nalishi bo'yicha aylantirilsa, sensorning javob masofasi ortadi va sensorning maksimal ishonchli javob masofasi taxminan 12 sm edi.

Deyarli har bir o'ziyurar robotda bunday sensorlar mavjud. Bu robot ko'zlari. Sensor radar printsipi bo'yicha ishlaydi - IR nurini yuborish va qabul qilish. LED infraqizil nurlarni chiqaradi, ular to'siqdan aks etganda, chiqish signalini ishlab chiqaradigan TSOP1736 IR nurlanish qabul qilgichiga tegadi. past daraja, bu signal borligini bildiradi. Hech qanday to'siq bo'lmasa, u holda nurlar hech qaerga ketmaydi va IR nurlarini qabul qiluvchi hech narsani ko'rmaydi;

Umuman olganda, g'oya juda oddiy, ammo bir nechta nozikliklar mavjud. Birinchidan, IQ radiatsiya qabul qiluvchisi faqat ma'lum chastotali impulslarga javob beradi, chastota TSOP belgisining oxirgi ikki raqamida ko'rsatilgan - 1736 - 36 KHz, 1738 - 38 KHz. Bular. LEDni (sensorning kirish chiqishi) boshqarish uchun siz impulslarni TSOP qabul qilish chastotasida to'liq qo'llashingiz kerak. Buni dasturiy ta'minotda yoki boshqaruv mikrokontrollerining PWM moduli yordamida amalga oshirish mumkin yoki uni kerakli chastotada generatorni yig'ish orqali amalga oshirish mumkin, masalan, 555 taymerida shaxsan men IQni boshqarish uchun PWM mikrokontroller modulidan foydalanaman diodlar. Sensor signalga javob berishi uchun LEDga 8-15 impuls to'plamini yuborish va keyin darhol IQ qabul qilgichning holatini tekshirish maqbuldir. Agar uning chiqishi log.0 bo'lsa, ya'ni to'siq mavjud bo'lsa, siz manevr qilishingiz kerak. Va shunga qaramay, IQ qabul qiluvchi filtri qabul qilingan IR signaliga kichik chegaralar ichida sozlanishi mumkin, bu hech qanday joyda hujjatlashtirilmagan, ammo bu haqiqatdir. Shuning uchun 36 KHz ni aniq ushlab turish shart emas (aytaylik, 35750 Gts) va TSOP ularga moslasha oladigan va odatda 10-gacha bo'lgan vaqtga ega bo'lishi uchun etarli miqdordagi impulslarni berish kifoya; 15 ta zarba beriladi.

TSOP pinining ochiq kollektori bor, signal qabul qilinganda, pin pastga tushadi. Agar sensor chiqishi o'rnatilgan tortishish qarshiligi bilan tekshirgich portiga ulangan bo'lsa, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan R2 rezistori kerak emas.

Bu erda shuni ham aytish kerakki, masofani aniqlash diapazoni ko'p jihatdan materialga bog'liq. Misol uchun, sensor qora plastmassaga umuman javob bermaydi, lekin oq fon rasmi uchun mukammal javob beradi. Sensorning sezgirligini nisbiy sozlash uchun R4 kesish rezistori ishlatiladi. Sensor LEDning o'ziga emas, balki faqat aks ettirilgan yorug'likka ta'sir qilishi uchun siz diod va qabul qilgich o'rtasida IQ nurlari uchun shaffof bo'lmagan qismni o'rnatishingiz kerak.

Qurilma 5 voltlik kuchlanish bilan quvvatlanadi (menda 4,8 voltli NI-MH batareyasi bor).

Mikrokontroller uchun 36 KHz PWM modulini o'rnatish misoli PIC
movlw d"14"
movwf CCPR1L ;Davrni belgilash 50%
movlw b"00001111"
movwf CCP1CON ;PWMni yoqing
bsf STATUS,RP0 ;Bank 1
movlw d"27" ;PWM chastotasi taxminan 36KHz (TSOP1736 uchun)
movwf PR2
bcf STATUS,RP0 ;BANK 0
clrf TMR2
movlw b"00000100" ;PWM modulini yoqing
movwf T2CON ;va TMR2 taymeri PWM ishlashi uchun

YL-63 to'siq sensorining umumiy ko'rinishi

YL-63 to'siq sensorining texnik xususiyatlari

• Model: YL-63 (yoki FC-51)
• ta'minot kuchlanishi: 3,3-5 V
• Sensor turi: diffuziya
• Taqqoslovchi: LM393
• to'siqlarni aniqlash masofasi: 2 - 30 sm
• samarali to'siqni aniqlash burchagi: 35 °
• sezgirlikni o'zgartirish uchun potansiyometr
• Quvvat LED
• ish ko'rsatkichi LED
• o'lchamlari: 43 x 16 x 7 mm

YL-63-ni Arduino-ga ulash

• VCC - quvvat manbai 3-5 V;
• GND - tuproq;
• OUT - raqamli chiqish.

Shakl 1. YL-63 sensorini Arduino platasiga ulash uchun ulanish diagrammasi

Keling, 1-listdagi eskizni Arduino platasiga yuklaymiz va sensorning to'siqlarga qanday munosabatda bo'lishini ko'rib chiqamiz (3-rasmga qarang). Ro'yxat 1 // YL-63 to'siq sensorini ko'rib chiqish uchun eskiz // http:// http://3d-diy.ru // sensor chiqishini ulash uchun kontakt #define PIN_YL63 5 // Y63 sensori ma'lumotlari #define barrier digitalRead(PIN_YL63) void setup() ( // serial portni ishga tushirish Serial.begin(9600); // sensor ulanish pinini INTPUT pinMode(PIN_YL63,INTPUT); ) void loop() ( if (to'siq ==) 1) ( Serial.println ("BARRIER!!!"); // To'siqlarni aniqlash zonasi esa (to'siq == 1) // Chiqish kutilmoqda (;) ) else ( Serial.println("to'siq emas"); // To'siqni aniqlash zonasidan tashqarida (to'siq == 1) // Kirish kutilmoqda (;) ) )

Shakl 2. Seriyali port monitor chiqishi

Potensiometrdan foydalanib, chegara qiymatini o'rnatish bilan tajriba o'tkazamiz.

Foydalanish misoli

Shakl 3. Robotik platforma – Arduino asosidagi mobil robot

Keling, labirintni bosib o'tayotgan robotning eskizini yarataylik. Agar robotni labirintda harakatlantirayotganda, uning bir tomoniga (chapga yoki o'ngga) yopishib qolsangiz, u holda chiqishga albatta erishiladi (4-rasm).

Shakl 4. Labirintni bosib o'tuvchi robotning sxemasi.

Keling, robotning old bamperiga uchta to'siq sensori o'rnatamiz, ikkitasi oldinga, biri o'ngga qaraydi (5-rasmga qarang).

Ikki old datchikning mavjudligi olddagi to'siqlarni aniqlash sifatini yaxshilaydi, chunki bitta sensor butun old maydonni qamrab olmaydi.

Shakl 5. To'siq sensorlarini Arduino asosidagi mobil robotga ulash.

Eskizda biz sensorlarning holatini tekshiramiz va olingan ma'lumotlarga qarab harakat haqida qaror qabul qilinadi. Datchiklar Arduino 2, 12, 13 pinlariga ulangan. // To'siq sensorlari ulangan portlar raqamlari. const int Front1 = 2, Front2 = 12, O'ng = 13; Keling, Arduino IDE-da yangi eskiz yarataylik, unga Listing 2-dagi kodni qo'shamiz va eskizni Arduino taxtasiga yuklaymiz. Listing 2 // Ikki dvigatelning holatini saqlash uchun o'zgaruvchilarni e'lon qilish. int motor_L1, motor_L2, kirish_L; int motor_R1, motor_R2, kirish_R; // Vaqt konstantalari burilish, burilish, oldinga siljish vaqtini // millisekundlarda aniq belgilash uchun ishlatiladi. const int time_90 = 390; // To'siq sensorlari ulangan portlar soni. const int Front1 = 2, Front2 = 12, O'ng = 13; //================================================ ======= void setup() ( // Arduino pin raqamlarini o'zgaruvchilarga kiriting. // Mashinaning chap va o'ng motorlari uchun. setup_motor_system(3, 4, 11, 7, 8, 10); // pinMode(Front1, INPUT); pinMode(O'ngda, INPUT); void loop() ( mantiqiy d_Front1, d_Front2, d_Right; d_Front1 = digitalRead(Front1); d_Front2 = digitalRead(Front2); d_Right = digitalRead(o'ng); // Agar hech qanday sensor ishga tushmagan bo'lsa. if (d_Front1 && d_Front) //O'ng g'ildiraklarni sekinlashtiring setspeed(255, 15);//o'ngga buriling ) else ( //Agar old datchiklardan biri ishga tushirilsa va o'ngdagisi ishga tushmasa. d_Front1) ||. (!d_Front2) ) ( //Barcha g'ildiraklar uchun maksimal quvvat. setspeed(255, 255); // chapga 90 daraja buriling. chap(); delay(time_90 / 5); ) else ( // Agar o'ng sensor ishga tushirildi // Chap g'ildiraklarni sekinlashtiring (15, 255);//chapga buriling ) ) // Dvigatelni ishga tushirish funksiyasi. void setup_motor_system(int L1, int L2, int iL, int R1, int R2, int iR) ( // Arduino kontaktlari (pin) raqamlarini o'zgaruvchilarga kiriting. motor_L1 = L1; motor_L2 = L2; input_L = iL; // Mashinaning chap va o'ng motorlari uchun motor_R2 = iR pinMode(motor_R2, OUTPUT); input_R, OUTPUT); // Funktsiya vosita tezligini o'rnatadi. void setspeed(int LeftSpeed, int RightSpeed) ( // Musbat chekka kengligini 0 dan 255 gacha o'rnating. analogWrite(input_L, LeftSpeed); analogWrite(input_R, RightSpeed); // Dvigatel qanchalik katta bo'lsa, shunchalik intensiv ishlaydi. ) // Chap g'ildiraklar qulflangan holda chapga buriling. void forward() ( // Chap g'ildiraklar oldinga buriladi. digitalWrite(motor_L1, HIGH); digitalWrite(motor_L2, LOW); // O'ng g'ildiraklar oldinga aylanadi. digitalWrite(motor_R1, HIGH); digitalWrite(motor_R2, LOW); ) // Chapga burilish. void left() ( // chap g'ildiraklar orqaga buriladi digitalWrite(motor_L1, LOW); digitalWrite(motor_L2, HIGH); // o'ng g'ildiraklar aylanadi. digitalWrite(motor_R1, HIGH); digitalWrite(motor_R2, LOW); ) Robotni ishga tushiring. labirint va uning labirintda qanday harakat qilishini tomosha qiling.

Tez-tez so'raladigan savollar FAQ

• Sensor to'g'ri ulanganligini tekshiring.

• Potansiyometrdan foydalanib, sensorning javob chegarasini tanlang.

To'g'ridan-to'g'ri, gapirishning boshqa usuli bo'lishi mumkin emas! lm311 - komparator (narxi 9-10 rubl, umumiy). Taqqoslovchi 2 ta kiritilgan miqdorni solishtiradi. Diagrammada bitta kirish qiymati o'zgaruvchan qarshilik tomonidan o'rnatiladigan "ideal kuchlanish" dir, ikkinchi qiymat - foto tranzistor orqali komparatorning ikkinchi kirishiga o'tadigan qiymat. Qiymatlarni taqqoslab, taqqoslash xulosa qiladi. Agar LED nuri foto tranzistorda porlasa (yoki sirtdan ko'rsatilsa), u holda chiqish Signal mantiqiy nol o'rnatiladi. Agar nur ko'rsatilmasa va fototransistorga tegmasa, LED yonadi...

Biz fotodiodlar, fototransistorlar va IR rölesini sinab ko'rdik. Va xulosa chiqarildi. Ushbu sxema bo'yicha eng yaxshi sensorlar: 5 mm fotodiodlar. Va 3 mm fototransistorlar. Juda ko'p .. lar bor turli xil fotosuratlar qurilmalar va ehtimol siz o'zingiz uchun biror narsani tanlaysiz.
Yangi boshlanuvchilar uchun non taxtasida ishlab chiqarish afzalroqdir.

330 Ohm rezistorlar o'rniga taxminan 91-100 Ohm rezistorlarni o'rnatish mumkin.
Kengash iste'moli minimaldir.
Diapazon:
Fotosurat to'sig'ini tashkil qilishda masofa bir metrga etadi - LED va fotodetektorni aniq sozlash sharti bilan.
Chiziq yoki to'siqni aniqlash uchun sensorni tashkil qilishda masofa 2-15 santimetrga etdi.

Sensor ishlab chiqarilgan, u ishlaydi, sinovdan o'tdi, uning ishlashi isbotlangan!
Savollaringiz izohlarda.
Sensor o'rnatilgan ADC va komparatorga ega bo'lmagan mikrokontroller bilan birgalikda ishlatilgan.

Com adapteri. Ish diagrammasi. RS232-TTL

To'siq sensorining tavsifi va diagrammasi yoqilgan infraqizil nurlar, K561LN2 chipida yig'ilgan. Uy qurilishi elektr jihozlari, harakatlanuvchi o'yinchoqlar va boshqa shunga o'xshash avtomatlashtirilgan qurilmalarni ishlab chiqishda hal qilinishi kerak bo'lgan muammolardan biri bu to'siqlarni aniqlash va ulardan qochish, shuningdek, to'siqlarni aniqlash va yaqinlashib kelayotgan ob'ektlardir.

Ushbu maqsadlar uchun kontakt sensorlaridan foydalanish har doim ham qulay emas, chunki u sensorning dizayniga qarab ma'lum bir chegara kuchi bilan to'siq bilan mexanik aloqani talab qiladi, bu har doim ham istalmagan. To'siqni sezmaydigan, lekin uni ko'radigan kontaktsiz sensor ancha qulay, ishonchli va samarali.

Mana tavsif oddiy sensor, infraqizil nurlanishda ko'rish va maishiy texnikaning masofadan boshqarish tizimlarining qismlaridan tayyorlangan. To'siqlarni aniqlashning maksimal diapazoni bir metr yoki undan ko'proqqa yetishi mumkin, lekin agar bu juda ko'p bo'lsa (masalan, siz atigi bir santimetrga yaqinlashishingiz kerak), ulangan rezistorning qarshiligini oshirish orqali uning diapazoni juda oson qisqartirilishi mumkin. chiqaradigan IR LED bilan ketma-ket.

Sxematik diagramma

Sensor diagrammasi matndagi rasmda ko'rsatilgan. U K561LN2 mikrosxemasi asosida ishlab chiqarilgan bo'lib, unda yuk ko'taruvchi oltita invertor va shunga o'xshash tizim elementlari mavjud. masofaviy boshqarish infraqizil LED va infraqizil foto qabul qiluvchi kabi uskunalar. Integral fotodetektor, 33 kHz IR oqimi modulyatsiyasi chastotasida.

Guruch. 1. IQ nurlari yordamida to'siq sensorining sxematik diagrammasi.

Funktsional jihatdan sxema qabul qiluvchi va emitentdan iborat. Qabul qilgich o'rnatilgan HF1 fotodetektori va D1.1 mantiqiy elementidan iborat. Emitent IR LED HL1 va D1.2-D1.6 elementlariga asoslangan 33 kHz impuls generatoridan iborat. Fotodetektor va LED doskada yonma-yon joylashgan va bir yo'nalishda - to'siq tomon yo'naltirilgan.

Bosilgan elektron plata

Guruch. 2. Bosilgan elektron plata Sensor davri uchun.

Ularning orasida shaffof bo'lmagan qism mavjud. Sezuvchanlik (diapazon) qarshilik R3 ni tanlash orqali tartibga solinadi (diagrammada minimal qarshilik maksimal sezgirlikni beradi).

Gorbunov S. RK-2016-09.