En IR-nærhetssensor er en enhet som oppdager tilstedeværelsen av et objekt eller et menneske når det er innenfor et forutbestemt område fra sensoren, gjennom reflekterte infrarøde stråler.

Tre nyttige nærhetssensorkonsepter er forklart her, det første konseptet er basert på en vanlig opamp LM358, den andre som bruker IC LM567, som fungerer med et faselåst sløyfeprinsipp som sikrer veldig nøyaktig respons for deteksjonen. Den tredje kretsen fungerer ved bruk av den allestedsnærværende IC 555. La oss lære hver enkelt en trinnvis forklaring.

Oversikt

Det er en lang liste over sensorer som er tilgjengelige i markedet i dag.

En slik sensor er nærhetssensor.

I dette innlegget skal vi avsløre hvordan en nærhetssensor fungerer og hva som gir den nødvendige kunnskapen for å gjøre dette prosjektet hjemme. Som navnet antyder, oppdager enheten om et objekt er i nærheten eller langt fra det. De kan utformes på forskjellige måter.

Men den vanligste metoden er den basert på INFRARøde stråler og OPAMP. Noen vanlige bruksområder for denne enheten kan sees i mobiltelefoner, automatiske spylesystemer, automatiske kraner, håndtørker og roboter som aldri faller.

Komponenter kreves

1. IR ledet : Hver LED avgir noen form for elektromagnetisk stråling når den slås på. Fra vår husholdningserfaring har vi kjent lysdioder som avgir synlig lys.

Men det er også noen spesielle lysdioder som avgir infrarøde stråler. Akkurat som det kan være synlig led i forskjellige farger, avgir IR-led også stråler med forskjellige bølgelengder. Infrarøde stråler kan ha varierende bølgelengder og kan ta opp hvilken verdi som helst som tilhører bølgebåndet.

Så det er veldig viktig at IR-fotodioden som brukes må kunne oppdage den spesifikke bølgelengden til INFRA RED gitt av IR-ledningen.

to. IR FOTODIODE : Det er en spesiell type diode som er koblet i omvendt skjevhet for IR-deteksjon . I fravær av IR-stråling har den en veldig høy motstand og praktisk talt null strøm passerer gjennom den.

Men når IR-strålene faller på den, avtar dens motstand og en strøm proporsjonal med intensiteten til strålingen får passere gjennom den.

Denne egenskapen til fotodiode brukes til å generere et elektrisk signal i nærhetssensoren ved forekomst av IR-stråler.

3. Op-amp (IC LM358) : Op-amp eller operasjonsforsterker er en multifunksjonell ic og er høyt respektert i elektronikkverdenen.

I dette prosjektet brukes op-amp som en komparator. LM358 IC har to op-forsterkere, noe som betyr at vi kan lage to nærhetsdetektorer med bare en IC. Årsaken til å bruke op-amp i kretsen er å konvertere analogt signal til digitalt signal.

Op-amp eller operasjonsforsterker er en multifunksjonell ic

Fire. Forhåndsinnstilt : Forhåndsinnstilt er i utgangspunktet en motstand som har tre terminaler.

Funksjonen til en forhåndsinnstilling er å dele den totale tilgjengelige spenningen på en måte som brukeren kan få tilgang til en brøkdel av den. Vi må bare sette midtterminalen på en passende posisjon.

Forhåndsinnstillingen angir terskelspenningen over hvilken utgangsspenningen skal genereres. Det kan settes manuelt til motstand av hvilken som helst verdi ved å rotere hodet med en passende skrutrekker.

Forhåndsinnstilt er i utgangspunktet en motstand som har tre terminaler

5. Rød ledet : Jeg har brukt en rød LED for prosjektet mitt, men generelt kan LED av hvilken som helst farge brukes. Det fungerer som et visuelt signal for å vise at hindringen har kommet nær nok.

6. Motstander : To 220 ohm og en 10k ohm.

7. Strømforsyning : 5 v til 6v.

Hvordan det virker

Prinsippet som ligger bak arbeidet med en nærhetssensor er ganske enkelt. Et typisk konsept har to lysdioder parallelt med hverandre - IR-emitterende led og en fotodiode.

De fungerer som et mottakerpar. Når et hinder kommer foran strålere, reflekteres de tilbake og blir snappet opp av mottakeren.

I henhold til egenskapene til fotodioden reduserer de avskjærede IR-strålene motstanden til fotodioden, og det resulterende elektriske signalet genereres. Dette signalet er i praksis spenningen over 10k-motstanden som mates direkte til den ikke-inverterende enden av op-amp.

Funksjonen til op-amp er å sammenligne de to inngangene som er gitt til den.

Signalet fra fotodioden blir gitt til den ikke-inverterende pinnen (pin 3) og terskelspenningen fra potensiometeret blir gitt til den inverterende pin (pin 2). Hvis spenningen ved den ikke-inverterende pin er større enn spenningen ved inverterende pin op-amp utgangen er høy ellers er output lav.

Alt i alt konverterer op-amp analogt signal til digitalt signal i denne kretsen.

UTGANGER:

Sensorutgangen kan brukes i to former: ANALOG og DIGITAL.

Digital utgang er i form av enten høy eller lav. Det digitale utgangssignalet til en nærhetssensor kan brukes til å stoppe bevegelsen til en hindringsunngående robot. Så snart hindringen kommer nær nok, kan signalet mates direkte til inngangspinnene til motorføreren for å stoppe motorene.

Analog utgang er et kontinuerlig verdiområde fra null til noen endelig verdi. Slike signaler kan ikke gis direkte til motorførere og andre koblingsenheter. Først må de behandles av mikrokontrollere og konverteres til digital form gjennom ADC og litt koding. Dette utgangsskjemaet krever en ekstra mikrokontroller, men eliminerer bruken av op-amp.

Full Circuit Digaram

OPPDATERING fra Administrator

Ovennevnte kretsdesign kan også bygges ved hjelp av en vanlig enkelt opamp IC 741, som vist nedenfor:

enkel nærhetssensor ved bruk av en enkelt LM 741

Videoklipp

2) Nøyaktig nærhetsdetektorkrets (immun mot sollys)

Følgende innlegg forklarer en nøyaktig infrarød (IR) basert nærhetsdetektorkrets som inneholder IC LM567 for å sikre pålitelige og idiotsikre operasjoner. Denne kretsen er immun mot sollys eller annet lys fra omgivelsene, og påvirkes ikke før de innstilte reflekterte signalene mottas av sensoren. Designet fungerer også som en hindringsdetektor.

Kretskonseptet

Jeg fant denne designen på nettet mens jeg lette etter en nøyaktig og pålitelig, men likevel billig nærhetssensorkrets.

Kretsen kan forstås ved hjelp av følgende beskrivelse:

Med henvisning til den nedenfor viste infrarøde (IR) bevegelsesdetektorkretsen, ser vi designet bestående av to hovedtrinn, det ene involverer IC LM567 mens det andre med IC555.

I utgangspunktet den IC LM567 blir hjertet i kretsen som bare utfører funksjonene til å generere / overføre IR-frekvensen og også oppdage den samme.

Videre har IC en intern faselåst sløyfekrets som gjør den svært pålitelig med frekvensoppdagende kretsapplikasjoner.

Det betyr at når den leser og låses til en gitt frekvens, blir deteksjonsfunksjonen låst til den frekvensen, og derfor påvirker ikke enhver annen forstyrrende forstyrrelse, uansett hvor sterk den er, dens funksjon.

Kretsdrift

En intern oscillatorfrekvens bestemt av R3, C2 mater IR-dioden D274 via et strømstyrt trinn som består av T1, R2. Denne frekvensen bestemmer senterfrekvensen til brikken.

Med de ovennevnte forhold blir IC satt og sentrert ved frekvensen ovenfor, og genererer en konstant høy på utgangsstiftet # 8.

Inngangstapp nr. 3 på IC venter på å motta en frekvens som kan være nøyaktig lik den ovennevnte 'sentrerte' frekvensen til IC.

IR-mottakeren eller sensoren koblet over pin nr. 3 på IC-en er plassert nøyaktig for dette formålet.

Så snart IR-strålen fra LD274 finner et hinder, reflekteres strålen og faller på den passende posisjonerte detektordioden BP104.

IR-frekvensen fra LD274 går nå til inngangspinnen nr. 3 på IC, siden denne frekvensen vil være nøyaktig den samme som den innstilte senterfrekvensen til IC, gjenkjenner IC dette og bytter øyeblikkelig utgangen fra høy til LAV.

Den ovennevnte lave utløseren på pinne nr. 2 på IC 555, som er konfigurert som en monostabil, bytter på sin side utgangen høyt og får den tilkoblede alarmen til å blåse.

Ovennevnte tilstand vedvarer så lenge avbruddet fra IR-sensoren / detektoren forblir og lar strålene reflekteres. Med inkluderingen av R9 og C5 viser utgangen fra IC555 en viss forsinkelsestilstand for den tilkoblede summeren selv etter at bevegelsen eller hindringen beveger seg bort.

For å justere forsinkelseseffekten, kan R9 og C5 justeres etter preferanse.

Ovennevnte forklarte krets kan også brukes som en nærhet detektorkrets og hindring detektor krets.

Kretsdiagram

Nærhetsdetektorkrets ved bruk av LM567 ved bruk av faselåst sløyfefunksjon

Testkrets

Følgende testkrets viser hvordan du verifiserer resultatene fra en grunnleggende LM567 IR-basert design. Skjematisk kan du se nedenfor:

Som du kan se, er bare LM567-trinnet innlemmet i designet mens IC 555-trinnet er eliminert for å holde de grunnleggende testprosedyrene enklere.

Her lyser den røde lysdioden på stift nr. 8 på IC og forblir tent så lenge IR-lysdiodene holdes parallelle med hverandre innen en avstand på 1 fot.

Hvis du prøver å erstatte Tx infrarød rød sender-LED med en annen ekstern kilde som har en annen frekvens, slutter LM567 å oppdage signalene, og den røde LED-en vil slutte å lyse.

Fotodioder er ikke avgjørende, du kan bruke lignende eller standard fotodioder til sender- og mottaker-LEDene.

Videoklipp for ovennevnte testoppsett:

3) Nok en IC 567-basert nærhetssensordesign

Akkurat som ovenfor er det eksepsjonelle trekk ved denne kretsen at den ikke kan aktiveres eller skrangles av direkte IR-stråling, men bare reflektert IR-stråling som treffer detektoren vil utløse kretsen.

I midten av kretsen er en ensom 567-tonedekoder IC (U1) som utfører en tvillingfunksjonalitet: den kjører både som en grunnleggende IR-senderdriver og som mottaker. Kondensator C1 og motstand R2 brukes til å feste U1s interne oscillatorfrekvens til rundt 1 kHz.

Firkantbølgeutgangen fra U1 ved pin 5 påføres Q1-basen. Transistor Q1 er satt opp som en emitter-follower-forsterker, som kobler en 20 mA-puls på LED2-anoden.

Transistor Q3 henter IR-utgangen fra LED2 og leder overføringen til Q2 for mer forsterkning. Etter forsterkning med Q2 blir signalet påført tilbake til inngangen til U1 ved pinne 3, og utløser pin 8 til å bli lav, og slår PÅ LED1.

Når det er nødvendig, kan LED1 byttes ut med en optokobler for å veksle nesten hvilken som helst vekselstrømsdrevet last. Fordi kretsen er veldig grei, vil nesten alle designplaner fungere.

IR-emitteren (LED1) og fototransistoren (03) må installeres omtrent tomme fra hverandre i en plassering side om side og fokuseres i nøyaktig samme spor.

Det kan være nødvendig å teste ut avstanden og installasjonssynspunktet til et par IR-enheter for å finne ut den perfekte posisjonen for et tildelt område mellom detektoren og emitteren.

Som en tommelfingerregel gjør et tommers gap mellom IR-emitter / detektorparet det mulig for nærhetskretsen å oppdage et mål med omtrent halv til 1 tommers mellomrom. Lysere skyggelagte mål reflekterer mye bedre og kan utføre på økte avstander enn de som er laget av dypere elementer. Så lenge nærhetssensoren tar opp de innstilte IR-signalene, fortsetter den kontrollerte kretsen å være slått på, og så snart signalet forsvinner, slås utgangen av.

4) Nærhetsdetektor ved bruk av IC 555-krets

I denne tredje utformingen diskuterer vi en enkel IC 555-basert nærhetsdetektorkrets som kan brukes til å oppdage menneskelig overtrenging på avstand.

“finne maksimal effekt som kan leveres til en resistiv belastning av kretsen. ”

Kretsdrift

En infrarød nærhetsdetektor kan betraktes som en av de mest verdifulle og mest brukte kretsene i applikasjonsområdet for elektronisk automatisering.

Vi kan vanligvis se at den brukes i automatiske vanndispensere, automatiske håndtørkerenheter, og noen spesifikke varianter kan være vitne til i de automatiske dørene til varehusene.

Arbeidsprinsipp for den foreslåtte nærhetsdetektorkretsen ved bruk av IC 555

I utformingen implementeres en generasjon av raske utbrudd av toppspenningspulser fra IC LM555 med en relativt lavere frekvenshastighet, som overføres via den infrarøde LED-en som stråler av IR-stråler.

Disse overførte pulser er fokusert mot det området som må overvåkes, og reflekteres tilbake når et motiv eller en inntrenger blir detektert over en fototransistor-diode som er strategisk posisjonert for å motta disse reflekterte signalene.

Når dette har skjedd, går de mottatte signalene gjennom prosessering for å aktivere en tilkoblet relémekanisme og deretter en alarmenhet.

For å teste den ovennevnte implementeringen kan et objekt innføres over sonen til IR-bjelkene, og responsen kan sjekkes ved å overvåke reléoperasjonen, for eksempel ved å bevege hånden i det fokuserte området, innen en avstand på ca. 1 meter.

Når de reflekterte signalene treffer fototransistoren, utvikler den en potensiell forskjell over 1M potten (justerbar) og utløser det tilhørende Darlington-trinnet, som igjen aktiverer høyre 555-trinn konfigurert som en monostabil krets.

Reléet blir aktivert som svar på dette og forblir PÅ avhengig av den monostabile forhåndsbestemte tidsforsinkelsen satt av 1M og 10uF kondensatoren.