IR-läheisyysanturi on laite, joka havaitsee kohteen tai ihmisen läsnäolon, kun se on ennalta määrätyllä alueella anturista heijastuneiden infrapunasäteiden kautta.

Kolme hyödyllistä läheisyysanturikonseptia selitetään tässä, ensimmäinen konsepti perustuu tavalliseen opamp LM358: een, toinen käyttää IC LM567: ää, joka toimii vaihelukitun silmukan periaatteella ja varmistaa erittäin tarkan vastauksen havaitsemiseen. Kolmas piiri toimii kaikkialla läsnä olevalla IC 555: llä. Oppikaa kukin selitys vaiheittain.

Yleiskatsaus

Tuolla on pitkä luettelo antureista jotka ovat saatavilla markkinoilla tänään.

Yksi tällainen anturi on läheisyysanturi.

Tässä viestissä aiomme selvittää, miten läheisyysanturi toimii ja mikä antaa tarvittavan tiedon tämän projektin tekemiseen kotona. Kuten nimestä voi päätellä, yksikkö havaitsee, onko esine lähellä tai kaukana siitä. Ne voidaan suunnitella eri tavoin.

Mutta yleisin menetelmä on yksi perustuu infrapunasäteisiin ja OPAMP. Joitakin tämän laitteen yleisiä käyttötarkoituksia voidaan nähdä matkapuhelimissa, automaattisissa huuhtelujärjestelmissä, automaattisissa hanoissa, käsikuivaimissa ja koskaan putoavissa robotteissa.

Tarvittavat komponentit

1. IR johti : Jokainen led lähettää virran ollessa sähkömagneettista. Kotitalouskokemuksestamme tunnemme ledit, jotka lähettävät näkyvää valoa.

Mutta on myös joitain erityisiä ledejä, jotka lähettävät infrapunasäteitä. Aivan kuten näkyvissä voi olla erivärisiä ledejä, IR-ledit lähettävät myös eri aallonpituuksia. Infrapunasäteet voivat olla vaihtelevia aallonpituuksia, ja ne voivat viedä minkä tahansa aaltoalueelleensa kuuluvan arvon.

Joten on erittäin tärkeää, että käytetyn IR-valodiodin on kyettävä havaitsemaan IR-ledin antama INFRA RED: n tietty aallonpituus.

kaksi. IR-VALOKUVA : Se on erityinen diodityyppi joka on kytketty päinvastaisessa suunnassa IR-säteiden havaitsemiseen . IR-säteilyn puuttuessa sillä on erittäin suuri vastus ja sen läpi kulkee käytännössä nolla virtaa.

Mutta kun IR-säteet putoavat siihen, sen vastus pienenee ja säteilyn voimakkuuteen verrannollisen virran annetaan kulkea sen läpi.

Tätä fotodiodin ominaisuutta käytetään tuottamaan sähköinen signaali läheisyysanturissa infrapunasäteiden esiintyessä.

3. Op-vahvistin (IC LM358) : Op-amp tai operatiivinen vahvistin on monikäyttöinen ic ja sitä kunnioitetaan erittäin elektroniikkamaailmassa.

Tässä projektissa op-ampia käytetään vertailijana. LM358 IC: ssä on kaksi op-vahvistinta, mikä tarkoittaa, että voimme tehdä kaksi läheisyysilmaisinta vain yhdellä IC: llä. Syy op-amp: n käyttämiseen piirissä on muuntaa analoginen signaali digitaaliseksi signaaliksi.

Op-amp tai operatiivinen vahvistin on monikäyttöinen ic

Neljä. Esiasetus : Preset on periaatteessa vastus, jossa on kolme liitintä.

Esiasetuksen tehtävänä on jakaa käytettävissä oleva kokonaisjännite tavalla, jolla käyttäjä voi käyttää murto-osaa siitä. Meidän on vain asetettava keskiterminaali sopivaan asentoon.

Esiasetus asettaa kynnysjännitteen, jonka yläpuolella lähtöjännite tulisi tuottaa. Se voidaan asettaa manuaalisesti minkä tahansa arvon vastukselle kiertämällä päätä sopivalla ruuvimeisselillä.

Preset on periaatteessa vastus, jossa on kolme liitintä

5. Punainen johti : Olen käyttänyt projektissani punaista lediä, mutta yleensä mitä tahansa väriä lediä voidaan käyttää. Se toimii visuaalisena signaalina osoittamaan, että este on tullut tarpeeksi lähelle.

6. Vastukset : Kaksi 220 ohmia ja yksi 10 k ohmia.

7. Virtalähde : 5 v - 6 v.

Miten se toimii

Lähestymisanturin toiminnan takana oleva periaate on melko yksinkertainen. Tyypillisessä konseptissa on kaksi lediä samansuuntaisesti - IR-säteilevä led ja valodiodi.

Ne toimivat lähettimen ja vastaanottimen parina. Kun este lähtee säteilevän säteen eteen, vastaanotin heijastaa ne takaisin ja pysäyttää.

Fotodiodin ominaisuuksien mukaisesti siepatut IR-säteet vähentävät fotodiodin vastusta ja syntyvä sähköinen signaali syntyy. Tämä signaali on käytännössä jännite 10 k: n vastuksessa, joka syötetään suoraan op-vahvistimen ei-käänteiseen päähän.

Op-amp: n tehtävänä on verrata kahta sille annettua tuloa.

Valodiodin signaali annetaan ei-invertoivalle tapille (nasta 3) ja potentiometrin kynnysjännite annetaan kääntötapille (nasta 2) Jos jännite ei-invertoivalla tapilla on suurempi kuin jännite kääntötappi op-amp-lähtö on korkea, muuten lähtö on matala.

Kaiken kaikkiaan op-amp muuntaa analogisen signaalin digitaaliseksi signaaliksi tässä piirissä.

LÄHTÖT:

Anturilähtöä voidaan käyttää kahdessa muodossa: ANALOG ja DIGITAL.

Digitaalinen lähtö on joko korkea tai matala. Lähestymisanturin digitaalista lähtösignaalia voidaan käyttää estämään robotin liikkeen pysäyttäminen. Heti, kun este tulee tarpeeksi lähelle, signaali voidaan syöttää suoraan moottorin kuljettajan tuloliittimiin moottorien pysäyttämiseksi.

Analoginen lähtö on jatkuva arvojen alue nollasta tiettyyn raja-arvoon. Tällaista signaalia ei voida antaa suoraan moottorin kuljettajille ja muille kytkinlaitteille. Ensin mikrokontrollerit on käsiteltävä ne ja muunnettava digitaalisiksi ADC: n ja jonkin koodauksen avulla. Tämä lähtömuoto vaatii ylimääräisen mikrokontrollerin, mutta se estää op-amp: n käytön.

Täysi piiri Digaram

yksinkertainen IR-läheisyysanturipiiri käyttäen opampia

PÄIVITÄ Järjestelmänvalvoja

Yllä oleva piirisuunnitelma voitaisiin rakentaa myös käyttämällä tavallista yhden opampin IC 741: tä, kuten alla on esitetty:

yksinkertainen lähestymisanturi yhdellä LM 741: llä

Videoleike

2) Tarkka läheisyysilmaisimen piiri (immuuni auringonvalolle)

Seuraava viesti selittää tarkan infrapunapohjaisen (infrapunapohjaisen) läheisyysilmaisimen piirin, joka sisältää IC LM567: n luotettavien ja hölynkestävien toimintojen varmistamiseksi. Tämä piiri on immuuni auringonvalolle tai muulle ympäröivälle valolle, eikä siihen vaikuta ennen kuin anturi vastaanottaa viritetyt heijastuneet signaalit. Suunnittelu toimii myös esteenilmaisimena.

Piirikonsepti

Löysin tämän mallin verkosta etsimällä tarkkaa ja luotettavaa mutta halpaa läheisyysanturipiiriä.

Piiri voidaan ymmärtää seuraavan kuvauksen avulla:

Viitaten alla esitettyyn infrapuna- (IR) liiketunnistinpiiriin, näemme rakenteen, joka koostuu kahdesta päävaiheesta, joista toinen käsittää IC LM567: n ja toinen IC555: n.

Pohjimmiltaan IC LM567 tulee piirin sydän, joka suorittaa yksinomaan IR-taajuuden muodostamisen / lähettämisen ja myös sen havaitsemisen.

Lisäksi IC: ssä on sisäinen vaihelukittu piiripiiri, joka tekee siitä erittäin luotettavan taajuuksien ilmaisupiirisovelluksissa.

Se tarkoittaa, että kun se lukee ja lukittuu määrätylle taajuudelle, sen havaitsemisominaisuus lukittuu tälle taajuudelle, ja siksi kaikki muut harhailevat häiriöt riippumatta siitä, kuinka voimakkaita ne ovat, eivät vaikuta tai häiritse sen toimintaa.

Piirin käyttö

Sisäinen oskillaattorin taajuus, jonka R3, C2 määrittää, syöttää IR-diodin D274 virranohjatun vaiheen kautta, joka koostuu T1: stä, R2: sta. Tämä taajuus päättää sirun keskitaajuuden.

Yllä olevissa olosuhteissa IC asetetaan ja keskitetään yllä olevalle taajuudelle, mikä tuottaa vakion korkean ulostulotapillaan # 8.

IC: n tulotappi # 3 odottaa vastaanottavansa taajuuden, joka voi olla täsmälleen sama kuin yllä oleva IC: n 'keskitetty' taajuus.

Infrapunavastaanotin tai IC: n nastan # 3 yli kytketty anturi on sijoitettu täsmälleen tätä tarkoitusta varten.

Heti LD274: n infrapunasäde löytää esteen, sen säde heijastuu ja putoaa oikein sijoitetun detektoridiodin BP104 päälle.

IR27-taajuus LD274: stä siirtyy nyt IC: n tulotappiin # 3, koska tämä taajuus on täsmälleen sama kuin IC: n asetettu keskitaajuus, IC tunnistaa tämän ja vaihtaa heti lähdön suurelta LOW-tasolle.

Yllä oleva matala liipaisu IC 555: n napassa # 2, joka on konfiguroitu yksostabiiliksi, vuorostaan kytkee lähdön korkeaksi, jolloin liitetty hälytys räjähtää.

Yllä oleva ehto jatkuu niin kauan kuin IR-anturin / ilmaisimen keskeytys pysyy ja antaa säteiden heijastua. Sisältämällä R9 ja C5, IC555: n ulostulolla on tietty viivästysolosuhde kytketylle summerille myös sen jälkeen, kun liike tai este siirtyy pois.

Viive-off-vaikutuksen säätämiseksi R9 ja C5 voidaan säätää mieltymysten mukaisesti.

Edellä selitettyä virtapiiriä voidaan käyttää myös läheisyysilmaisinpiirinä ja estetunnistinpiirinä.

Piirikaavio

Tarkkuuslähetystunnistinpiiri, joka käyttää LM567: tä vaihelukitun piirin ominaisuuden avulla

Testipiiri

Seuraava testipiiri näyttää, kuinka LM567-infrapunapohjaisen perusrakenteen tulokset voidaan tarkistaa. Kaavio voidaan nähdä alla:

Kuten näette, vain LM567-vaihe on sisällytetty suunnitteluun, kun taas IC 555 -vaihe on poistettu, jotta perustestausmenetelmät olisivat yksinkertaisempia.

Tässä IC: n napassa # 8 oleva punainen LED syttyy ja palaa niin kauan kuin infrapunavalot pysyvät yhdensuuntaisesti yhden jalan etäisyydellä.

Jos yrität vaihtaa Tx-infrapuna-lähettimen LEDin johonkin muuhun ulkoiseen lähteeseen, jolla on erilainen taajuus, LM567 lopettaa signaalien tunnistamisen ja punainen LED lakkaa hehkumasta.

Valodiodit eivät ole välttämättömiä, lähettimen ja vastaanottimen LEDeille voidaan käyttää mitä tahansa vastaavia tai tavallisia valodiodeja.

Videoleike yllä olevaa testiä varten:

3) Toinen IC 567 -pohjainen läheisyysanturisuunnittelu

Aivan kuten edellä, tämän piirin poikkeuksellinen piirre on se, että sitä ei voida aktivoida tai räpyttää suoralla infrapunasäteilyllä, vaan pikemminkin vain detektoriin osuva heijastunut infrapunasäteily laukaisee piirin.

Piirin keskellä on yksinäinen 567-äänidekooderi IC (U1), joka suorittaa kaksoistoiminnot: se toimii sekä perus-IR-lähetinohjaimena että vastaanottimena. Kondensaattoria C1 ja vastusta R2 käytetään U1: n sisäisen oskillaattorin taajuuden kiinnittämiseen noin 1 kHz: iin.

U1: n neliöaaltolähtö tapissa 5 kohdistetaan Q1-pohjaan. Transistori Q1 on asetettu emitteri-seuraaja-vahvistimeksi, joka yhdistää 20 mA: n pulssin LED2-anodiin.

Transistori Q3 poimii IR2-lähdön LED2: sta ja ohjaa lähetyksen Q2: een lisää vahvistusta varten. Q2: n vahvistuksen jälkeen signaali johdetaan takaisin U1: n tuloon tapissa 3, laukaisemalla tappi 8 laskemaan, kytkemällä päälle LED1.

Tarvittaessa LED1 voidaan korvata optoerottimella käytännössä minkä tahansa vaihtovirtakäyttöisen kuorman vaihtamiseksi. Koska piiri on hyvin suoraviivainen, lähes kaikki suunnittelusuunnitelmat toimivat.

IR-säteilijä (LED1) ja fototransistori (03) on asennettava noin tuumalla erotettuina vierekkäin ja kohdennettuna täsmälleen samalle raidalle.

Voi olla tarpeen testata infrapunalaitteiden parin etäisyys ja asennusnäkymä, jotta voidaan selvittää täydellinen sijainti mille tahansa osoitetulle alueelle ilmaisimen ja lähettimen välillä.

Nyrkkisääntönä on, että tuumainen etäisyys IR-emitteri / ilmaisinparin välillä antaa läheisyyspiirille mahdollisuuden löytää kohde noin puolet - 1 tuuma toisistaan. Vaaleammat varjostetut kohteet heijastavat paljon paremmin ja voivat toimia suuremmilla etäisyyksillä kuin syvemmistä elementeistä luodut. Niin kauan kuin läheisyysanturi poimii viritetyt IR-signaalit, ohjattu piiri on edelleen päällä ja heti kun signaali katoaa, lähtö sammuu.

4) Lähestymistunnistin, joka käyttää IC 555 -piiriä

Tässä kolmannessa suunnitelmassa tarkastelemme yksinkertaista IC 555 -pohjaista läheisyysilmaisinpiiriä, jota voidaan käyttää havaitsemaan ihmisen ylittäminen etäisyydeltä.

“aidatulla d salvan totuuspöydällä ”

Piirin käyttö

Infrapunatunnistinta voidaan pitää yhtenä arvokkaimmista ja laajimmin käytetyistä piireistä elektronisen automaation sovellusalueella.

Voimme tyypillisesti nähdä, että sitä käytetään automaattisissa vesiannostelijoissa, automaattisissa kuivausrumpuyksiköissä, ja joitain erityisiä vaihtoehtoja voidaan todeta tavaratalojen automaattisissa ovissa.

IC 555: tä käyttävän ehdotetun läheisyysilmaisimen piirin toimintaperiaate

Suunnittelussa toteutetaan pienten jännitepulssien purskeiden generointi IC LM555: ltä suhteellisen pienellä taajuudella, joka lähetetään infrapuna-LED: n kautta IR-säteiden suihkuna.

Nämä lähetetyt pulssit on kohdennettu kohti aluetta, jota on valvottava, ja heijastuvat takaisin, kun kohde tai tunkeilija havaitaan fototransistoridiodin yli, joka on sijoitettu strategisesti näiden heijastettujen signaalien vastaanottamiseksi.

Kun tämä tapahtuu, vastaanotetut signaalit käyvät läpi prosessin, jotta liitetty relemekanismi ja sen jälkeen hälytyslaite aktivoituvat.

Yllä olevan toteutuksen testaamiseksi objekti voidaan viedä IR-säteiden vyöhykkeen yli ja vaste voidaan tarkistaa seuraamalla releen toimintaa, esimerkiksi liikuttamalla kättä tarkennetulla alueella noin 1 metrin etäisyydellä.

Kun heijastuneet signaalit osuvat fototransistoriin, se kehittää potentiaalieron 1 M potin yli (säädettävä) ja laukaisee siihen liittyvän Darlington-vaiheen, mikä puolestaan aktivoi oikeanpuoleisen 555-tason, joka on määritetty yksostabiiliksi piiriksi.

Rele aktivoituu vastauksena tähän ja pysyy PÄÄLLÄ riippuen 1M: n ja 10uF-kondensaattorin asettamasta monostabiilista ennalta määrätystä aikaviiveestä.