En IR-nærhedsføler er en enhed, der registrerer tilstedeværelsen af et objekt eller et menneske, når det er inden for et forudbestemt område fra sensoren gennem reflekterede infrarøde stråler.

Tre nyttige nærhedssensorkoncepter forklares her, det første koncept er baseret på en almindelig opamp LM358, den anden bruger IC LM567, som fungerer med et faselåst sløjfeprincip, der sikrer meget nøjagtig respons til detektionen. Det tredje kredsløb fungerer ved hjælp af den allestedsnærværende IC 555. Lad os lære hver enkelt med en trinvis forklaring.

Oversigt

Der er en lang liste over sensorer der er tilgængelige på markedet i dag.

En sådan sensor er nærhedsføler.

I dette indlæg er vi ved at afsløre, hvordan en nærhedsføler fungerer, og hvad der giver den nødvendige viden til at gøre dette projekt hjemme. Som navnet antyder, registrerer enheden, om en genstand er i nærheden eller langt fra den. De kan designes på forskellige måder.

Men den mest almindelige metode er den baseret på INFRARøde stråler og OPAMP. Nogle almindelige anvendelser af denne enhed kan ses i mobiltelefoner, automatiske skyllesystemer, automatiske vandhaner, håndtørrere og aldrig faldende robotter.

Komponenter, der kræves

1. IR-ledet : Hver led udsender en eller anden form for elektromagnetisk stråling, når den tændes. Fra vores husstandserfaring har vi kendt lysdioder, der udsender synligt lys.

Men der er også nogle specielle lysdioder, der udsender infrarøde stråler. Ligesom der kan være synlige led i forskellige farver, udsender IR-led også stråler med forskellige bølgelængder. Infrarøde stråler kan have forskellige bølgelængder og kan optage enhver værdi, der hører til deres bølgebånd.

Så det er meget vigtigt, at den anvendte IR-fotodiode skal være i stand til at detektere den særlige bølgelængde af INFRA RED givet af IR-ledningen.

to. IR FOTODIODE : Det er en særlig type diode som er forbundet i omvendt bias til IR-stråledetektion . I fravær af IR-stråling har den en meget høj modstand og praktisk taget nul strøm passerer igennem den.

Men når IR-stråler falder på det, falder dets modstand, og en strøm, der er proportional med intensiteten af strålingen, får lov til at passere gennem den.

Denne egenskab ved fotodiode bruges til at generere et elektrisk signal i nærhedsføler ved forekomst af IR-stråler.

3. Op-forstærker (IC LM358) : Op-amp eller operationsforstærker er en multifunktionel IC og er meget æret i elektronikverdenen.

I dette projekt bruges op-amp som en komparator. LM358 IC har to op-forstærkere, hvilket betyder, at vi kan fremstille to nærhedsdetektorer ved hjælp af kun en IC. Årsagen til at bruge op-amp i kredsløbet er at konvertere analogt signal til digitalt signal.

Op-amp eller operationel forstærker er en multifunktionel IC

Fire. Forudindstillet : Forudindstillet er grundlæggende en modstand med tre terminaler.

Funktionen af en forudindstilling er at opdele den samlede tilgængelige spænding på en måde, som brugeren kan få adgang til en brøkdel af den. Vi er bare nødt til at indstille den midterste terminal til en passende position.

Forudindstillingen indstiller tærskelspændingen, over hvilken udgangsspændingen skal genereres. Det kan indstilles manuelt til modstand af enhver værdi ved at dreje hovedet ved hjælp af en passende skruetrækker.

Forudindstillet er dybest set en modstand, der har tre terminaler

5. Rød ledet : Jeg har brugt en rød LED til mit projekt, men generelt kan LED af enhver farve bruges. Det fungerer som et visuelt signal for at vise, at forhindringen er kommet tæt nok.

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

7. Strømforsyning : 5 v til 6v.

Hvordan det fungerer

Princippet, der ligger bag arbejdet med en nærhedsføler, er ret simpelt. Et typisk koncept har to lysdioder parallelt med hinanden - IR-emitterende led og en fotodiode.

De fungerer som et sender-modtagerpar. Når en forhindring kommer foran emitterstråler, reflekteres de tilbage og opfanges af modtageren.

I henhold til fotodiodens egenskaber mindsker de opfangede IR-stråler fotodiodens modstand, og det resulterende elektriske signal genereres. Dette signal er i praksis spændingen over 10k-modstanden, som tilføres direkte til den ikke-inverterende ende af op-amp.

Op-forstærkerens funktion er at sammenligne de to indgange, der er givet til den.

Signalet fra fotodioden gives til den ikke-inverterende pin (pin 3), og tærskelspændingen fra potentiometer gives til den inverterende pin (pin 2). Hvis spændingen ved den ikke-inverterende pin er større end spændingen ved inverterende pin op-amp output er høj ellers output er lav.

Alt i alt konverterer op-amp analogt signal til digitalt signal i dette kredsløb.

UDGANGER:

Sensorudgangen kan bruges i to former: ANALOG og DIGITAL.

Digital output er i form af enten høj eller lav. Det digitale udgangssignal fra en nærhedsføler kan bruges til at stoppe bevægelsen af en forhindringsundgåelig robot. Så snart forhindringen kommer tæt nok, kan signalet føres direkte til motordriverens indgangsstifter for at stoppe motorerne.

Analog output er et kontinuerligt interval af værdier fra nul til en vis endelig værdi. Et sådant signal kan ikke gives direkte til motordrivere og andre koblingsenheder. Først skal de behandles af mikrokontrollerne og konverteres til digital form via ADC og noget kodning. Denne outputformular kræver en ekstra mikrocontroller, men eliminerer brugen af op-amp.

Fuld kredsløb Digaram

simpelt IR-nærhedssensorkredsløb ved hjælp af opamp

OPDATER fra Administrator

Ovenstående kredsløbsdesign kunne også bygges ved hjælp af en almindelig enkelt opamp IC 741, som vist nedenfor:

enkel nærhedsføler ved hjælp af en enkelt LM 741

Videoklip

2) Nøjagtig nærhedsdetektor kredsløb (immun mod sollys)

Følgende indlæg forklarer et nøjagtigt infrarødt (IR) baseret nærhedssensorkredsløb, der inkorporerer IC LM567 for at sikre pålidelige og idiotsikre operationer. Dette kredsløb er immun mod sollys eller ethvert andet omgivende lys og påvirkes ikke, før de indstillede reflekterede signaler modtages af sensoren. Designet fungerer også som en hindringsdetektor.

Kredsløbskonceptet

Jeg fandt dette design på nettet, mens jeg søgte efter et nøjagtigt og pålideligt men alligevel billigt nærhedssensorkredsløb.

Kredsløbet kan forstås ved hjælp af følgende beskrivelse:

Med henvisning til det nedenfor viste infrarøde (IR) bevægelsessensorkredsløb ser vi designet bestående af to hovedtrin, det ene involverer IC LM567, mens det andet med IC555.

Dybest set IC LM567 bliver hjertet i kredsløbet, der udelukkende udfører funktionerne til generering / transmission af IR-frekvensen og også detektering af den samme.

Desuden har IC et internt faselåst kredsløbskredsløb, som gør det meget pålideligt med frekvensdetekterende kredsløbsprogrammer.

Det betyder, at når det læser og låses fast til en given frekvens, bliver dets detekteringsfunktion låst til denne frekvens, og derfor påvirker ikke enhver anden vildfarende forstyrrelse, uanset hvor stærk den er, dens funktion.

Kredsløb

En intern oscillatorfrekvens bestemt af R3, C2 føder IR-dioden D274 via et strømstyret trin bestående af T1, R2. Denne frekvens bestemmer chipens centerfrekvens.

Under de ovennævnte betingelser bliver IC indstillet og centreret ved ovennævnte frekvens, hvilket genererer en konstant høj ved sin udgangsstift # 8.

Indgangsstift nr. 3 på IC'en venter på at modtage en frekvens, der kan være nøjagtig lig med ovenstående 'centrerede' frekvens på IC'en.

IR-modtageren eller sensoren forbundet over pin nr. 3 på IC'en er placeret nøjagtigt til dette formål.

Så snart IR-strålen fra LD274 finder en hindring, reflekteres dens stråle og falder på den passende positionerede detektordiode BP104.

IR-frekvensen fra LD274 overgår nu til IC'ens indgangsstift nr. 3, da denne frekvens vil være nøjagtig den samme som den indstillede centerfrekvens for IC'en, genkender IC den og skifter øjeblikkeligt dens output fra høj til LAV.

Ovennævnte lave trigger på pin nr. 2 i IC 555, der er konfigureret som en monostabil, skifter igen sin output højt, hvilket får den tilsluttede alarm til at blæse.

Ovenstående tilstand vedvarer, så længe afbrydelsen fra IR-sensoren / detektoren forbliver og gør det muligt for bjælkerne at blive reflekteret. Med inkluderingen af R9 og C5 udviser output fra IC555 en vis forsinkelsesbetingelse for den tilsluttede summer, selv efter bevægelsen eller hindringen bevæger sig væk.

For at justere forsinkelseseffekten kan R9 og C5 justeres efter præference.

Ovenstående forklarede kredsløb kan også bruges som et nærhedsdetektor kredsløb og forhindringsdetektor kredsløb.

Kredsløbsdiagram

Præcisionsnærhedsdetektorkredsløb ved hjælp af LM567 ved hjælp af faselåst sløjfefunktion

Test kredsløb

Følgende testkredsløb viser, hvordan man verificerer resultaterne fra et grundlæggende LM567 IR-baseret design. Skematisk kan ses nedenfor:

Som du kan se, er kun LM567-scenen inkorporeret i designet, mens IC 555-scenen er elimineret for at holde de grundlæggende testprocedurer enklere.

Her lyser den røde LED ved pin nr. 8 på IC og forbliver oplyst, så længe IR-LED'erne holdes parallelt med hinanden inden for en fods afstand.

Hvis du prøver at udskifte Tx infrarød rød transmitter-LED med en anden ekstern kilde med en anden frekvens, holder LM567 op med at registrere signalerne, og den røde LED holder op med at lyse.

Fotodioderne er ikke afgørende, du kan bruge lignende eller standard fotodioder til sender- og modtager-LED'erne.

Videoklip til ovenstående testopsætning:

3) Et andet IC 567-baseret Proximity Sensor Design

Ligesom ovenfor er det ekstraordinære træk ved dette kredsløb, at det ikke kan aktiveres eller rasles af direkte IR-stråling, men kun reflekteret IR-stråling, der rammer detektoren, vil udløse kredsløbet.

I midten af kredsløbet er en enslig 567-tone dekoder IC (U1), der udfører en dobbelt funktionalitet: den kører både som en grundlæggende IR-transmitterdriver og som modtager. Kondensator C1 og modstand R2 anvendes til at fastgøre U1's interne oscillatorfrekvens til omkring 1 kHz.

Firkantbølgeoutputtet fra U1 ved pin 5 påføres Q1-basen. Transistor Q1 er konfigureret som en emitter-follower-forstærker, som forbinder en 20-mA-puls på LED2-anoden.

Transistor Q3 opfanger IR-udgangen fra LED2 og dirigerer transmissionen til Q2 for mere forstærkning. Efter forstærkning med Q2 påføres signalet tilbage til indgangen til U1 ved pin 3, hvilket udløser pin 8 til at blive lav, tænder LED1.

Når det er nødvendigt, kunne LED1 erstattes med en optokobler til at skifte næsten enhver AC-belastning. Fordi kredsløbet er meget ligetil, fungerer næsten enhver designplan.

IR-emitteren (LED1) og fototransistoren (03) skal installeres ca. tomme adskilt inden for en side om side placering og fokuseres i nøjagtigt det samme spor.

Det kan være nødvendigt at teste afstanden og installationens synspunkt for et par IR-enheder for at finde ud af den perfekte position til ethvert tildelt område mellem detektoren og emitteren.

Som en tommelfingerregel gør et mellemrum mellem IR-emitter / detektorparret det muligt for nærhedskredsløbet at opdage et mål med en halv til en tomme afstand fra hinanden. Lysere skraverede mål afspejler meget bedre og kan udføre i øgede afstande end dem, der er skabt af dybere elementer. Så længe nærhedsføleren opfanger de tunede IR-signaler, fortsætter det kontrollerede kredsløb med at være tændt, og så snart signalet forsvinder, slukkes udgangen.

4) Nærhedsdetektor ved hjælp af IC 555-kredsløb

I dette tredje design diskuterer vi et simpelt IC 555-baseret nærhedssensorkredsløb, der kan bruges til at detektere menneskelig overtrædelse på afstand.

“8 bit ripple carry adder verilog ”

Kredsløb

En infrarød nærhedsdetektor kan betragtes som et af de mest værdifulde og mest anvendte kredsløb inden for elektronisk automatiseringsapplikationsområde.

Vi kan typisk se, at det bruges i automatiske vanddispensere, automatiske håndtørrer, og nogle specifikke varianter kan ses i de automatiske døre i stormagasiner.

Arbejdsprincip for det foreslåede nærhedsdetektorkredsløb ved hjælp af IC 555

I designet implementeres en generation af hurtige bursts af spændingsimpulser fra IC LM555 med en relativt lavere frekvens, der transmitteres via den infrarøde LED som stråler af IR-stråler.

Disse transmitterede impulser er fokuseret mod det område, der skal overvåges, og reflekteres tilbage, når et emne eller en indtrænger detekteres over en fototransistor-diode, der er placeret strategisk til modtagelse af disse reflekterede signaler ..

Når dette sker, gennemgår de modtagne signaler behandling for at muliggøre, at en tilsluttet relæmekanisme og derefter en alarmenhed aktiveres.

For at teste den ovennævnte implementering kan der introduceres et objekt på tværs af zonen for IR-bjælkerne, og responsen kan kontrolleres ved at overvåge relæfunktionen, såsom ved at bevæge hånden i det fokuserede område inden for en afstand på ca. 1 meter.

Når de reflekterede signaler rammer fototransistoren, udvikler den en potentiel forskel over 1M potten (justerbar) og udløser det tilhørende Darlington-trin, som igen aktiverer det højre 555-trin konfigureret som et monostabilt kredsløb.

Relæet aktiveres som reaktion på dette og forbliver TIL afhængigt af den monostabile forudbestemte tidsforsinkelse indstillet af 1M og 10uF kondensatoren.