Πώς να φτιάξετε έναν αισθητήρα εγγύτητας: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ένα σεμινάριο για το πώς να φτιάξετε ένα κύκλωμα αισθητήρα εγγύτητας υπερύθρων (IR) μαζί με λεπτομερή εξήγηση για το πώς λειτουργεί το κύκλωμα. Η ευαισθησία ή το εύρος ανίχνευσης μπορούν επίσης να ελεγχθούν με τη ρύθμιση του ποτενσιόμετρου.

Βήμα 1: Εκπαιδευτικό βίντεο

Βήμα 2: Απαιτούνται εξαρτήματα

1. Ζεύγος LM 358 IC2.1 InfraRed LED PhotoDiode 3. Αντίσταση: 470, 270R, 10K4. Ποτενσιόμετρο: 10K5.pcb ή breadboard6.9v μπαταρία και clip7.led8.buzzer9.ic βάση

Βήμα 3: Επεξήγηση της λειτουργίας του κυκλώματος:

Το στοιχείο ανίχνευσης σε αυτό το κύκλωμα είναι η φωτοδιόδος IR. Όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του υπέρυθρου φωτός που πέφτει στη φωτοδίοδο IR, τόσο περισσότερο είναι το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό. (Η ενέργεια από τα κύματα IR απορροφάται από τα ηλεκτρόνια στη σύνδεση p-n της φωτοδιόδου IR, η οποία προκαλεί τη ροή του ρεύματος) Αυτό το ρεύμα όταν ρέει μέσω της αντίστασης 10k, προκαλεί την ανάπτυξη δυνητικής διαφοράς (τάσης). Το μέγεθος αυτής της τάσης δίνεται από το νόμο του Ohm, V = IR. Καθώς η τιμή της αντίστασης είναι σταθερή, η τάση στον αντιστάτη είναι ευθέως ανάλογη με το μέγεθος του ρεύματος που ρέει, το οποίο με τη σειρά του είναι ευθέως ανάλογο με την ποσότητα των υπέρυθρων κυμάτων που προσπίπτουν στη φωτοδίοδο IR. Έτσι, όταν φέρνει οποιοδήποτε αντικείμενο πλησιέστερα στο ζεύγος IR LED, Photo-Diode, η ποσότητα των ακτίνων IR από το IR LED που αντανακλάται και πέφτει στη φωτοδίοδο IR αυξάνεται και επομένως η τάση στην αντίσταση αυξάνεται (από την αφαίρεση στην προηγούμενη παράγραφο). Συγκρίνουμε αυτήν την αλλαγή τάσης (πιο κοντά στο αντικείμενο, περισσότερο είναι η τάση σε αντίσταση 10Κ / φωτοδίοδο IR) με σταθερή τάση αναφοράς (Δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο). Εδώ, το LM358 IC (A comparator / OpAmp) χρησιμοποιείται για τη σύγκριση του αισθητήρα και των τάσεων αναφοράς. Ο θετικός ακροδέκτης της φωτοδιόδου (Αυτό είναι το σημείο όπου η τάση αλλάζει αναλογία με την απόσταση του αντικειμένου) συνδέεται με μη αναστρέψιμη είσοδο του OpAmp και η τάση αναφοράς συνδέεται με την αναστροφή της εισόδου του OpAmp. Το OpAmp λειτουργεί κατά τρόπο ώστε κάθε φορά που η τάση σε μη αναστρέψιμη είσοδο είναι μεγαλύτερη από την τάση στην ανάστροφη είσοδο, η έξοδος ενεργοποιείται. Όταν κανένα αντικείμενο δεν βρίσκεται κοντά στον αισθητήρα εγγύτητας IR, χρειαζόμαστε να απενεργοποιηθεί το LED. Έτσι ρυθμίζουμε το ποτενσιόμετρο έτσι ώστε να κάνουμε την τάση στην αναστροφή της εισόδου περισσότερο από τη μη αναστροφή. Όταν οποιοδήποτε αντικείμενο πλησιάζει στον αισθητήρα εγγύτητας IR, η τάση στη φωτοδίοδο αυξάνεται και κάποια στιγμή η τάση στην μη αναστρέψιμη είσοδο γίνεται μεγαλύτερη από την αναστροφή της εισόδου, γεγονός που προκαλεί την ενεργοποίηση της λυχνίας LED του OpAmp. Με τον ίδιο τρόπο, όταν το αντικείμενο μετακινείται μακρύτερα από τον αισθητήρα εγγύτητας IR, η τάση σε μη αναστρέψιμη είσοδο μειώνεται και σε κάποιο σημείο γίνεται μικρότερη από την αναστροφή της εισόδου, γεγονός που προκαλεί την απενεργοποίηση του OpAmp το LED.

Βήμα 4: Διάγραμμα κυκλώματος

Βήμα 5: Οδηγός αντιμετώπισης προβλημάτων

1. Ελέγξτε δύο φορές όλες τις συνδέσεις με αναφορά στο διάγραμμα κυκλώματος. 2. Ελέγξτε εάν οι λυχνίες LED λειτουργούν σωστά. (Οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές μπορούν να ανιχνεύσουν υπέρυθρο φως, ώστε να μπορείτε να ελέγξετε αν λειτουργεί το υπέρυθρο LED χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε ψηφιακή φωτογραφική μηχανή) 3. Η φωτοδιόδος IR που χρησιμοποιείται σε αυτό το βίντεο είναι λευκή και η λυχνία IR IR είναι μαύρη. Αλλά μπορεί επίσης να είναι το αντίθετο στην περίπτωσή σας. Μπορείτε να καθορίσετε ποια είναι η λυχνία LED/η φωτοδιόδος συνδέοντας και τη δίοδο και το ζεύγος φωτοδιόδων ξεχωριστά στην τροφοδοσία (μέσω αντίστασης 220) και δείτε ποια λάμπει χρησιμοποιώντας μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή. 4. Σε μια ακραία θέση του κουμπί ποτενσιόμετρου, το LED πρέπει να είναι σβηστό και στην άλλη ακραία θέση, το LED πρέπει να είναι αναμμένο. Τώρα μπορείτε να αρχίσετε να περιστρέφετε το κουμπί του ποτενσιόμετρου από την ακραία θέση όπου είναι αναμμένο το LED, έως ότου το LED απλώς σβήσει. Τώρα ο αισθητήρας εγγύτητας IR θα πρέπει να λειτουργεί σωστά.