Αισθητήρας εγγύτητας υπέρυθρης ακτινοβολίας με χρήση LM358: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό είναι ένα οδηγό για την κατασκευή ενός αισθητήρα IR Proximity

Βήμα 1: Δείτε το βίντεο

Πριν προχωρήσουμε, σας συνιστώ να δείτε πρώτα ολόκληρο το βίντεο. Εκεί θα βρείτε πλήρη διαδικασία για την κατασκευή αυτού του απλού κυκλώματος σε μια σανίδα ψωμιού. Επισκεφθείτε το κανάλι μου "ElectroMaker" Για περισσότερες λεπτομέρειες.

Βήμα 2: Ρίξτε μια ματιά στο σχηματικό

Βήμα 3: Παραγγείλετε τα απαραίτητα ανταλλακτικά

IC1- Οποιοδήποτε OP OP-Amp IC θα λειτουργήσει όπως LM324, LM358, CA3130 κ.λπ. (Το χρησιμοποιούμε ως συγκριτικό)

R1- 100K Ω Ποτενσιόμετρο/ Μεταβλητή αντίσταση

R2- 100 Ω - 1K Ω

R3- 10K Ω

L1- Υπέρυθρο LED (IR LED) (IR πομπός)

L2- Δέκτης υπέρυθρης ακτινοβολίας (Φωτοδιόδος IR) (Αισθητήρας IR)

L3- Κανονική λυχνία LED (οποιοδήποτε χρώμα, χρώμα δεν έχει σημασία)

B1- 6 έως 12 Volts DC

Αγοράστε ηλεκτρονικά εξαρτήματα με φθηνότερη τιμή και δωρεάν αποστολή: utsource.com

Βήμα 4: Πώς λειτουργεί αυτό το κύκλωμα;

Λοιπόν, ο στόχος μας σε αυτό το κύκλωμα είναι να ανάψουμε ένα LED ή ένα βομβητή όποτε πλησιάζει κάποιο εμπόδιο στον αισθητήρα, οπότε πρώτα έχουμε μια υπέρυθρη φωτοδιόδα του οποίου ο αρνητικός ακροδέκτης συνδέεται με τη θετική ράγα και είναι θετικός τερματικός με την αρνητική ράγα Μέσω αντίστασης 10Κ Ω. Κάθε φορά που το υπέρυθρο φως πέφτει στη φωτοδίοδο, παράγεται μια μικρή ποσότητα ρεύματος η οποία είναι πολύ μικρότερη σε μέγεθος κάπου στην περιοχή Micro-Amps. Τότε χρειαζόμαστε λίγο υπέρυθρο φως, σωστά; Έτσι χρησιμοποιήσαμε ένα υπέρυθρο με μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος για να μας παράσχει κάποιο υπέρυθρο φως, οπότε αυτό που συμβαίνει είναι όταν οποιοδήποτε εμπόδιο ή οποιοδήποτε αντικείμενο πλησιάζει στο υπέρυθρο φως, το υπέρυθρο φως χτυπά το αντικείμενο ή το εμπόδιο που βρίσκεται μπροστά από το υπέρυθρο LED και αντανακλάται πίσω σε υπέρυθρη φωτοδίοδο που στη συνέχεια τη μετατρέπει σε ορισμένο ρεύμα (σε εύρος μικρο-ενισχυτών) και καθώς έχουμε αντίσταση 10Κ Ω από θετικό τερματικό της φωτοδιόδου σε GND, το μικρό ρεύμα μετατρέπεται σε τάση και υπολογίζεται με το νόμο των ωμ (V = IR) όπου το R είναι σταθερό 10K Ω και I το οποίο ρεύμα αλλάζει με την ποσότητα του υπέρυθρου φωτός που πέφτει πάνω του. Ας πούμε όταν η απόσταση b/w IR LED και το εμπόδιο είναι 2 cm, το ρεύμα που παράγεται από τη φωτοδίοδο είναι 200 μικρο-αμπέρ (όχι η ακριβής τιμή, ίσως είναι διαφορετική), οπότε η τάση θα είναι 0.0002 Amps (200 μικρο-αμπέρ) * 10000Ω (10KΩ) = 2 Volt. Το πιο υπέρυθρο φως θα πέσει υψηλότερο από το ρεύμα που παράγεται από τη φωτοδιόδο και αυτό σημαίνει υψηλότερη τάση στο θετικό τερματικό της φωτοδιόδου και αντίστροφα. Στη συνέχεια, έχουμε ένα Ποτενσιόμετρο/ Μεταβλητή αντίσταση που λειτουργεί ως διαχωριστής τάσης. Ο τύπος για τον υπολογισμό του Vout = (Rbottom/ Rbottom + Rtop * Vin), οπότε όταν το ποτενσιόμετρο είναι περισσότερο προς το GND (Αρνητική ράγα) που σημαίνει επίσης ότι η αντίσταση προς Vcc (Θετική ράγα) είναι μεγαλύτερη από εκείνη προς GND, τότε η τάση στη μεσαία ακίδα του ποτενσιόμετρου (Vout) θα είναι υψηλή και αντίστροφα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να μεταβάλλουμε την τάση εξόδου μας από 0 έως 9 Volts (Το μέγιστο είναι η ίδια η τάση εισόδου μας). Τώρα έχουμε δύο τάσεις, μία από φωτοδίοδο και μια άλλη από μεταβλητή αντίσταση (ποτενσιόμετρο), πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις δύο τάσεις για να ενεργοποιήσουμε ένα LED; Ο καλύτερος τρόπος είναι να συγκρίνουμε αυτές τις δύο διαφορετικές τάσεις. Και θα το κάνουμε χρησιμοποιώντας ένα συστατικό που ονομάζεται «Συγκριτής», το οποίο είναι απλώς ένα op-amp χωρίς καμία ανατροφοδότηση επισυνάψτε την έξοδο και τη μη αναστρέψιμη είσοδο (μία που σημειώνεται με σύμβολο +), λειτουργεί ως συγκριτής. Με απλά λόγια, εάν η τάση στη μη αναστρέψιμη είσοδο (μία που σημειώνεται με το +) είναι μεγαλύτερη από την τάση στην αναστροφική είσοδο (μία που σημειώνεται με-), η έξοδος θα είναι υψηλή (θετική τάση εξόδου) και Αντίθετα Το Συνδέουμε λοιπόν το μεσαίο πείρο του ποτενσιόμετρου (ρυθμιζόμενη τάση εξόδου) Αναστρέφοντας είσοδο (Pin 2 του LM358 που χρησιμοποιούμε) και το θετικό τερματικό της φωτοδιόδου (η τάση εξαρτάται από το υπέρυθρο φως) σε μη αναστρέψιμη είσοδο (Pin 3) Έτσι, κάθε φορά που η τάση στο pin 3 γίνεται υψηλότερη από την ακίδα 2, η ακίδα 1 (έξοδος του συγκριτή) ανεβαίνει (η τάση εξόδου θα είναι η ίδια η τάση εισόδου σας + μικρή απώλεια τάσης που είναι μικρή και ελάχιστα αισθητή, και όταν η καρφίτσα 2 είναι υψηλότερη από το Pin3, η έξοδος μειώνεται (0V) Τώρα ξέρετε γιατί ονομάζουμε αυτό το ποτενσιόμετρο ως στοιχείο ευαισθησίας. Εάν έχετε αμφιβολίες για κάτι, μη διστάσετε να μας ρωτήσετε στην ενότητα σχολίων των βίντεό μας.

Βήμα 5: Οδηγός αντιμετώπισης προβλημάτων

Εάν το κύκλωμά σας δεν λειτουργεί, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα. Εάν δεν βοηθά, μη διστάσετε να μας ρωτήσετε στην ενότητα σχολίων των βίντεό μας.

1. Ελέγξτε το IC (OP-AMP) (ΣΥΓΚΡΙΤΗΣ)

2. Βεβαιωθείτε ότι έχετε συνδέσει τις ακίδες του συγκριτή με τον σωστό τρόπο

3. Βεβαιωθείτε ότι οι άλλες συνδέσεις είναι εντάξει

4. Βεβαιωθείτε ότι το Photodiode είναι εντάξει. Δοκιμάστε να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο

5. Βεβαιωθείτε ότι το IR LED σας είναι εντάξει συνδέοντάς το με οποιαδήποτε μπαταρία μαζί με μια αντίσταση σειράς 1K OHM και βλέποντάς το μέσω μιας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής (Φαίνεται ροζ χρώμα και δεν είναι ορατό με γυμνό μάτι)

6. Βεβαιωθείτε ότι το ποτενσιόμετρο είναι συνδεδεμένο με τον σωστό τρόπο

7. Εάν το LED ή το BUZZER σας αναβοσβήνει ή ακούγεται συνεχώς, στρέψτε το ποτενσιόμετρο περισσότερο προς τη θετική τροφοδοσία

8. Βεβαιωθείτε ότι το τροφοδοτικό σας είναι σωστά συνδεδεμένο. Το κύκλωμά σας μπορεί να υποστεί ζημιά εκθέτοντάς το σε υψηλές τάσεις ή αντίστροφες πολικότητες.