Sensor jarak IR adalah alat yang mendeteksi keberadaan objek atau manusia ketika berada dalam jarak yang ditentukan dari sensor, melalui sinar inframerah yang dipantulkan.

Tiga konsep sensor jarak berguna dijelaskan di sini, konsep pertama didasarkan pada opamp biasa LM358, yang kedua menggunakan IC LM567 yang berfungsi dengan prinsip gelung terkunci fasa memastikan tindak balas yang sangat tepat untuk pengesanan. Litar ketiga berfungsi menggunakan IC 555 di mana-mana. Mari belajar masing-masing dengan penjelasan langkah demi langkah.

Gambaran keseluruhan

Ada senarai panjang sensor yang terdapat di pasaran sekarang.

Salah satu sensor tersebut ialah sensor jarak.

Dalam catatan ini, kami akan membongkar bagaimana sensor jarak berfungsi dan apa yang memberikan pengetahuan yang diperlukan untuk membuat projek ini di rumah. Seperti namanya, unit ini mengesan sama ada objek berada dekat atau jauh daripadanya. Mereka boleh dirancang dengan cara yang berbeza.

Tetapi, kaedah yang paling biasa adalah kaedahnya berdasarkan sinar INFRARED dan OPAMP. Beberapa kegunaan umum peranti ini dapat dilihat pada telefon bimbit, sistem pembilasan automatik, paip automatik, pengering tangan dan robot yang tidak pernah jatuh.

Komponen Diperlukan

1. IR diketuai : Setiap lampu memancarkan beberapa bentuk sinaran elektromagnetik ketika dihidupkan. Dari pengalaman rumah tangga kami, kami telah mengetahui led yang memancarkan cahaya yang dapat dilihat.

Tetapi, ada juga beberapa led khas yang memancarkan sinar infra merah. Sama seperti lampu yang boleh dilihat dengan warna yang berbeza, LED IR juga memancarkan sinar dengan panjang gelombang yang berbeza. Sinar Infra Red boleh terdiri daripada panjang gelombang yang berbeza-beza dan dapat mengambil nilai apa pun milik gelombang gelombang mereka.

Oleh itu, sangat penting bahawa fotodioda IR yang digunakan mesti dapat mengesan panjang gelombang INFRA RED tertentu yang dikeluarkan oleh LED.

dua. FOTODIOD IR : Ia adalah jenis diod khas yang disambungkan dalam bias terbalik untuk pengesanan sinar IR . Sekiranya tiada sinaran IR, ia mempunyai rintangan yang sangat tinggi dan hampir tidak ada arus yang melaluinya.

Tetapi apabila sinar IR jatuh ke atasnya, rintangannya berkurang dan arus yang sebanding dengan intensiti radiasi dibiarkan melaluinya.

Sifat fotodiod ini digunakan untuk menghasilkan isyarat elektrik pada sensor jarak pada kejadian sinaran IR.

3. Op-amp (IC LM358) : Op-amp atau penguat operasi adalah ic pelbagai guna dan sangat dihormati di dunia elektronik.

Dalam projek ini op-amp digunakan sebagai pembanding. LM358 IC mempunyai dua op-amp yang bermaksud kita boleh membuat dua pengesan jarak dengan hanya menggunakan satu IC. Sebab untuk menggunakan op-amp dalam litar adalah menukar isyarat analog menjadi isyarat digital.

Op-amp atau penguat operasi adalah ic pelbagai guna

Empat. Pratetap : Pratetap pada dasarnya adalah perintang yang mempunyai tiga terminal.

Fungsi pratetap adalah untuk membahagikan jumlah voltan yang ada dengan cara pengguna dapat mengakses sebahagian kecilnya. Kita hanya perlu menetapkan terminal tengah ke kedudukan yang sesuai.

Pratetap menetapkan voltan ambang di atas yang mana voltan keluaran harus dihasilkan. Ia boleh diatur secara manual ke rintangan nilai dengan memutar kepalanya menggunakan pemutar skru yang sesuai.

Pratetap pada dasarnya adalah perintang yang mempunyai tiga terminal

5. Merah dipimpin : Saya telah menggunakan lampu merah untuk projek saya tetapi secara amnya warna LED boleh digunakan. Ia bertindak sebagai isyarat visual untuk menunjukkan bahawa halangan sudah cukup dekat.

6. Perintang : Dua 220 ohm dan satu 10k ohm.

7. Bekalan kuasa : 5 v hingga 6v.

Bagaimana ia berfungsi

Prinsip yang terletak di sebalik penggunaan sensor jarak cukup mudah. Konsep khas mempunyai dua led selari antara satu sama lain - LED pemancar IR dan fotodioda.

Mereka bertindak sebagai pasangan pemancar-penerima. Apabila halangan datang di depan sinar pemancar, ia dipantulkan ke belakang dan dipintas oleh penerima.

Sesuai dengan sifat-sifat fotodiod, sinar IR yang dipintas mengurangkan rintangan fotodiod dan isyarat elektrik yang dihasilkan dihasilkan. Isyarat ini dalam praktiknya ialah voltan merintangi perintang 10k yang secara langsung disalurkan ke hujung op-amp yang tidak terbalik.

Fungsi op-amp adalah membandingkan dua input yang diberikan kepadanya.

Isyarat dari fotodiod diberikan kepada pin bukan pembalik (pin 3) dan voltan ambang dari potensiometer diberikan kepada pin pembalik (pin 2). Sekiranya voltan pada pin bukan pembalik lebih besar daripada voltan pada pin pembalik output op-amp tinggi jika tidak, outputnya rendah.

Secara keseluruhan, op-amp menukar isyarat analog menjadi isyarat digital dalam litar ini.

HASIL:

Output sensor boleh digunakan dalam dua bentuk: ANALOG dan DIGITAL.

Output digital dalam bentuk sama ada tinggi atau rendah. Isyarat output digital sensor jarak boleh digunakan untuk menghentikan pergerakan robot penghindar halangan. Sebaik sahaja halangan datang cukup dekat, isyarat dapat langsung dimasukkan ke pin input pemandu motor untuk menghentikan motor.

Output analog adalah julat nilai berterusan dari sifar hingga beberapa nilai terhingga. Isyarat seperti itu tidak dapat diberikan secara langsung kepada pemandu motor dan peranti beralih lain. Pertama, mereka perlu diproses oleh mikrokontroler dan ditukar menjadi bentuk digital melalui ADC dan beberapa pengekodan. Bentuk keluaran ini memerlukan mikrokontroler tambahan tetapi menghilangkan penggunaan op-amp.

Full Circuit Digaram

litar sensor jarak IR sederhana menggunakan opamp

KEMASKINI dari Pentadbir

Reka bentuk litar di atas juga dapat dibuat menggunakan IC 741 opamp tunggal biasa, seperti yang ditunjukkan di bawah:

sensor jarak sederhana menggunakan LM 741 tunggal

Klip video

2) Litar Pengesan Kedekatan Tepat (Kekebalan Terhadap Cahaya Matahari)

Catatan berikut menerangkan litar pengesan jarak berdasarkan inframerah (IR) tepat yang menggabungkan IC LM567 untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai, dan sangat mudah. Litar ini kebal terhadap cahaya matahari atau cahaya sekitar yang lain, dan tidak akan terpengaruh, sehingga isyarat pantulan yang disetel diterima oleh sensor. Reka bentuknya juga berfungsi sebagai pengesan halangan.

Konsep Litar

Saya menjumpai reka bentuk ini di jaring ketika mencari litar sensor jarak yang tepat dan boleh dipercayai tetapi murah.

Litar boleh difahami dengan bantuan penerangan berikut:

Merujuk kepada litar pengesan gerakan inframerah (IR) yang ditunjukkan di bawah, kita melihat reka bentuk yang terdiri daripada dua tahap utama, satu melibatkan IC LM567 sementara yang lain dengan IC555.

Pada asasnya IC LM567 menjadi nadi litar yang semata-mata melakukan fungsi menjana / menghantar frekuensi IR dan juga mengesan yang sama.

Lebih-lebih lagi IC mempunyai litar gelung terkunci fasa dalaman yang menjadikannya sangat dipercayai dengan aplikasi litar mengesan frekuensi.

Ia bermaksud apabila ia membaca dan mengikat frekuensi tertentu, ciri pengesanannya terkunci pada frekuensi itu dan oleh itu, gangguan sesat yang lain tidak kira seberapa kuat ia tidak mempengaruhi atau menggerakkan fungsinya.

Operasi Litar

Frekuensi pengayun dalaman yang ditentukan oleh R3, C2 memberi makan diod IR IR D274 melalui tahap terkawal semasa yang terdiri dari T1, R2. Frekuensi ini menentukan frekuensi tengah cip.

Dengan keadaan di atas, IC ditetapkan dan berpusat pada frekuensi di atas menghasilkan tinggi tetap pada pin outputnya # 8.

Input pin # 3 IC menunggu untuk menerima frekuensi yang mungkin sama dengan frekuensi IC yang berpusat di atas.

Penerima IR atau sensor yang disambungkan di pin # 3 IC diposisikan tepat untuk tujuan ini.

Sebaik sahaja pancaran IR dari LD274 menemui halangan, sinarnya terpantul dan jatuh pada diod pengesan BP104 yang sesuai.

Frekuensi IR dari LD274 kini berlalu ke pin input # 3 IC, kerana frekuensi ini akan sama persis dengan frekuensi pusat IC yang ditetapkan, IC mengenali ini dan dengan serta-merta menukar outputnya dari tinggi ke RENDAH.

Pencetus rendah di atas pada pin # 2 IC 555 yang dikonfigurasi sebagai monostable pada gilirannya menukar outputnya tinggi, menyebabkan penggera yang bersambung bertiup.

Keadaan di atas berterusan selama gangguan dari sensor / pengesan IR tetap dan membiarkan sinar dipantulkan. Dengan kemasukan R9 dan C5, keluaran IC555 menunjukkan keadaan kelewatan tertentu untuk buzzer yang disambungkan walaupun setelah gerakan atau halangan bergerak menjauh.

Untuk menyesuaikan kesan kelewatan, R9 dan C5 dapat disesuaikan mengikut pilihan.

Litar yang dijelaskan di atas juga boleh digunakan sebagai litar pengesan jarak dan litar pengesan halangan.

Rajah Litar

Litar pengesan jarak ketepatan menggunakan LM567 menggunakan ciri gelung terkunci fasa

Litar Ujian

Litar ujian berikut menunjukkan cara mengesahkan hasil dari reka bentuk asas LM567 IR. Skema dapat dilihat di bawah:

Seperti yang anda lihat, hanya tahap LM567 yang digabungkan dalam reka bentuk sementara tahap IC 555 telah dihapuskan untuk memastikan prosedur pengujian asas lebih sederhana.

Di sini LED merah di pin # 8 IC menyala dan tetap menyala selagi LED IR dipegang selari antara satu sama lain dalam jarak 1 kaki.

Sekiranya anda cuba mengganti LED pemancar merah inframerah Tx dengan beberapa sumber luaran lain yang mempunyai frekuensi yang berbeza, LM567 berhenti mengesan isyarat dan LED merah akan berhenti menyala.

Diod foto tidak penting, anda boleh menggunakan diod foto serupa atau standard untuk LED pemancar dan penerima.

Klip video untuk persediaan ujian di atas:

3) Satu lagi Reka Bentuk Sensor Proximity berdasarkan IC 567

Sama seperti di atas, ciri yang luar biasa mengenai rangkaian ini adalah bahawa ia tidak dapat diaktifkan atau digegarkan oleh sinaran IR langsung, sebaliknya hanya sinaran IR yang dipantulkan pada detektor yang akan memicu litar tersebut.

Di tengah litar terdapat IC dekoder nada 567 tunggal (U1) yang melaksanakan fungsi berkembar: ia berfungsi sebagai pemacu pemancar IR asas dan sebagai penerima. Kapasitor C1 dan perintang R2 digunakan untuk menetapkan frekuensi pengayun dalaman U1 hingga sekitar 1 kHz.

Output gelombang persegi dari U1 pada pin 5 diterapkan pada pangkalan Q1. Transistor Q1 diatur sebagai penguat pemancar-pengikut, yang menghubungkan denyut 20-mA pada anod LED2.

Transistor Q3 mengambil output IR dari LED2 dan mengarahkan transmisi ke Q2 untuk lebih banyak penguatan. Setelah penguatan oleh Q2, sinyal diterapkan kembali ke input U1 pada pin 3, memicu pin 8 menjadi rendah, menghidupkan LED1.

Apabila diperlukan, LED1 dapat diganti dengan optocoupler untuk menukar hampir semua beban yang dikendalikan oleh AC. Kerana litarnya sangat mudah, hampir semua rancangan reka bentuk akan berfungsi.

Pemancar IR (LED1) dan fototransistor (03) mesti dipasang kira-kira inci yang dipisahkan dalam penempatan bersebelahan dan difokuskan pada trek yang sama persis.

Mungkin diperlukan untuk menguji jarak dan pemasangan sudut pandang sepasang peranti IR untuk mengetahui kedudukan yang sempurna untuk jarak yang ditentukan antara pengesan dan pemancar.

Sebagai aturan praktis, jurang inci antara pasangan IR-emitter / detector memungkinkan untuk litar jarak untuk menemui sasaran yang jaraknya sekitar setengah hingga 1 inci. Sasaran berlorek lebih terang mencerminkan jauh lebih baik dan dapat berfungsi pada jarak yang lebih jauh daripada yang dibuat dari elemen yang lebih dalam. Selagi sensor jarak mengambil isyarat IR yang diselaraskan, litar terkawal terus dihidupkan, dan sebaik sahaja isyarat hilang, output akan dimatikan.

4) Pengesan Kedekatan Menggunakan Litar IC 555

Dalam reka bentuk ketiga ini, kita menggunakan litar pengesan jarak dekat IC 555 yang mudah digunakan untuk mengesan pelanggaran manusia dari kejauhan.

“atau jadual kebenaran pintu logik ”

Operasi Litar

Pengesan jarak inframerah boleh dianggap sebagai salah satu litar yang paling berharga dan banyak digunakan dalam rangkaian aplikasi automasi elektronik.

Kita biasanya dapat melihat ia digunakan dalam dispenser air automatik, unit pengering tangan automatik dan beberapa varian tertentu dapat dilihat di pintu automatik gedung serbaneka.

Prinsip kerja litar pengesan jarak yang dicadangkan menggunakan IC 555

Dalam reka bentuknya, generasi pecah cepat denyut voltan puncak dari IC LM555 dilaksanakan pada kadar frekuensi yang lebih rendah, yang ditransmisikan melalui LED inframerah sebagai jet sinar IR.

Denyut yang dipancarkan ini difokuskan ke arah area yang harus dipantau, dan dipantulkan kembali ketika subjek atau penyusup dikesan melalui dioda fototransistor yang diposisikan secara strategik untuk menerima sinyal pantulan ini

Sebaik sahaja ini berlaku, isyarat yang diterima melalui proses untuk membolehkan mekanisme geganti terpasang dan seterusnya alat penggera diaktifkan.

Untuk menguji implementasi di atas, suatu objek dapat diperkenalkan di zona sinar IR dan responsnya dapat diperiksa dengan memantau operasi relay, seperti dengan menggerakkan tangan di daerah fokus, dalam jarak sekitar 1 meter.

Apabila isyarat yang dipantulkan memukul fototransistor, ia menghasilkan perbezaan potensi melintasi periuk 1M (boleh laras) dan memicu tahap Darlington yang berkaitan, yang seterusnya mengaktifkan tahap sebelah kanan 555 yang dikonfigurasi sebagai litar monostable.

Relay diaktifkan sebagai tindak balas kepada ini dan tetap AKTIF bergantung pada kelewatan masa yang telah ditentukan yang ditetapkan oleh kapasitor 1M dan 10uF.