. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Detekce předmětu odrazem
11. listopadu 2013 | Pandatron | Detekce předmětu odrazem | Komentářů: 9  

Detekce předmětu odrazem

Konstrukce detektoru předmětů pomocí odrazu IR záření. Zapojení je vhodné jak pro indikaci obsazené koleje na modelové železnici, tak i například pro detekci bílé čáry v robotech a podobně.

Po delší době se na webu HW.cz objevila i jedna zajímavá konstrukce. Jedná se o detektor vláčků na trati modelové železnice (odkaz je uveden dole).
Bohužel i když pod článkem nebyl uveden žádný konkrétní autor, nýbrž pod ním byla podepsána celá redakce, bylo zde publikované schéma i na digitálním monitoru velice malé, rozmazané a i po zvětšení byli některé hodnoty nečitelné. Plošný spoj chyběl vůbec.

Jelikož se jedná o zajímavou konstrukci využívající jediný běžný integrovaný obvod (kromě stabilizátoru 7812) a umožňující detekci nejen vláčků, rozhodli jsme se schéma překreslit a doplnit o motiv desky s plošnými spoji.

Následující zapojení tedy slouží k detekci předmětu před IR diodami. Jeho použití není omezeno pouze na detekci obsazené koleje, může být velice dobře použitelné například i pro detekci bílé čáry robotem (samozřejmě po doplnění o další přijímač), případně k indikaci libovolného předmětu například na pásovém dopravníku. Detekce se provádí buď odrazem (pokud to předmět dovolí), nebo zastíněním ve funkci jednoduché IR závory.

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je vidět kompletní schéma zapojení detektoru, rozdělené na dvě poloviny (vysílač + stabilizátor a přijímač).


Obr. 1: Schéma zapojení

Horní polovinu obrázku tvoří vysílač pulsního signálu o frekvenci zhruba 1kHz, která není kritická. Oscilátor je zde sestaven z operačního zesilovače (IO1.1), neboť je možné použít vícenásobné obvody typu MC1458 (2xOZ) či LM324 (4xOZ). Tím je možné ušetřit jak peníze, tak i místo na DPS, neboť zde není třeba dávat další integrovaný obvod, například časovač 555 ke generování signálu.
Diodou D1 je výstupní obdélníkový průběh změněn na pulsní, což je výhodné především pro výstupní IR LED. Díky pulsnímu signálu je možné nastavit výstupní LED větší proud, stejně jako se to dělá v každém IR dálkovém ovládání, a tím i zvýšit dosah zařízení.
Na výstupu OZ je přes Zenerovu diodu D2 hodnoty přibližné 6V zapojen výkonový tranzistor T1. Zenerova dioda kompenzuje klidová napětí na výstupu operačního zesilovače, neboť ten není typu rail-to-rail a tak je na něm trvale přítomno malé napětí. Jako výstupní tranzistor byl použít klasický typ BD139 (T1), který může být nahrazen Darlingtonem BD681 jako je v původní konstrukci, nebo tranzistorem typu N-FET.
Na výstupu je poté zapojena libovolná IR vysílací LED D3. Ta může být v některých případech nahrazena i klasickou svítivou diodou. Rezistorem R8 je jí nastaven střední proud na 15mA.

Druhá polovina obrázku obsahuje přijímač a detektor signálu. Odražený infračervený signál je zachycen fototranzistorem T2, na jehož pozici může být použita i fotodioda (pozor na správnou polarizaci!). NF signál je oddělen pomocí kondenzátoru C4 a vede na vstup druhého operačního zesilovače, tedy IO1.2. Jeho výstup je opět přes Zenerovu diodu s napětím kolem 6V veden na filtrační kondenzátor C5 a indikační LED D5. Dioda D5 tedy svítí, je-li fototranzistorem zachycen střídavý signál. Dioda samozřejmě může být nahrazena i další logikou, ovládající pomocí tranzistoru například relé, motorek a podobně.
Odporovým děličem R9 a R10 je možné v určitém rozsahu měnit citlivost přijímače.

Konstrukce:
Přijímač i vysílač včetně stabilizátoru napětí je umístěn na společnou desku s plošnými spoji. Její motiv je na následujících obrázcích.


Obr. 2: Rozmístění součástek
 
Obr. 3: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)

Diody D3, D5 a fototranzistor T2 mohou být samozřejmě umístěny mimo desku s plošnými spoji a k ní připojeny krátkým, nejlépe stíněným kablíkem. Dosah detektoru při snímání odrazem je cca 6cm. U matných povrchů, jako je například podvozek vláčku je kolem 2cm.

Samotné uspořádání vysílací a přijímací diody (fototranzistoru) v kolejišti pod vláčkem je na následujícím obrázku.


Obr. 4: Rozmístění prvků pod vláčkem

Podobné uspořádání může být samozřejmě použito i v jiných případech.

V případě, kdy je potřeba použít více než jeden přijímač (například u již zmíněného robota hlídajícího bílou čáru), je možné použít vícenásobný operační zesilovač, například typ LM324. Vysílač se v tom případě použije pouze jediný, případně doplněný o další vysílací IR diody, pouze se zapojí větší množství přijímačů. Pro detekci bílé čáry to jsou minimálně dva, jeden umístěny vpravo, ovládající levý motor a druhý opačně.

Závěr:
Zařízení neobsahuje žádný nastavovací prvek a mělo by tedy pracovat na první zapojení. Jen je dobré po sestavení změřit libovolným ampérmetrem střední proud tekoucí do diody D3, který by měl být kolem 15-18mA. Případně je tuto hodnotu potřeba upravit změnou hodnoty rezistoru R8. Je přitom potřeba pamatovat na to, že špičkový pulsní proud tekoucí diodou je v tomto případě zhruba dva až třikrát větší.

Seznam součástek
R1,R2,R3       100k
R4             51k
R5             4k7
R6,R7,R12      10k
R8,R13         220R
R9,R11         33k
R10            8k2
C1             10n
C2,C4,C5       100n
C3             10uF/25V
D1             1N4148
D2,D4          6V2
D3             IR vysilaci
D5             LED 5mm
T1             BD139
T2             BPW 42, nebo IR LED prijimaci
IO1            MC1458P
IO2            7812

Použitá literatura:
HW.cz -
Signalizace obsazené koleje s různým využitím







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (9):

Zobrazit starší 30 dnů (9)...

host
9. Dne 17. 09. 2012 v 12:40 zaslal host
Bez titulku
Mohl by mi někdo pls poradit? potřeboval bych přesný opak na výstupní LED. V normalním stavu aby svítila a při detekci překážky naopak vypla. Díky


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Aktivní GPS anténa 2JM011
Aktivní anténa GPS zajišťuje kvalitní a čistý signál i za zhoršených podmínek.
od 172 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007