3 circuitos do sensor de proximidade

Um sensor de proximidade IR é um dispositivo que detecta a presença de um objeto ou de um ser humano quando está dentro de um intervalo predeterminado do sensor, por meio de raios infravermelhos refletidos.

Três conceitos úteis de sensores de proximidade são explicados aqui, o primeiro conceito é baseado em um opamp LM358 comum, o segundo usa o IC LM567, que opera com um princípio de loop de bloqueio de fase que garante uma resposta muito precisa para a detecção. O terceiro circuito funciona com o onipresente IC 555. Vamos aprender cada um com uma explicação passo a passo.

Visão geral

Há um longa lista de sensores que estão disponíveis no mercado hoje.

Um desses sensores é o sensor de proximidade.

Neste post, estamos prestes a desvendar como um sensor de proximidade funciona e o que fornece o conhecimento necessário para realizar esse projeto em casa. Como o nome sugere, a unidade detecta se um objeto está próximo ou distante dele. Eles podem ser projetados de maneiras diferentes.

Mas, o método mais comum é baseado em raios infravermelhos e OPAMP. Alguns usos comuns deste dispositivo podem ser vistos em telefones celulares, sistemas de descarga automática, torneiras automáticas, secadores de mãos e robôs que nunca caem.

Componentes necessários

1) IR led: Cada led emite alguma forma de radiação eletromagnética quando ligado. De nossa experiência doméstica, conhecemos LEDs que emitem luz visível.

Mas também existem alguns LEDs especiais que emitem raios infravermelhos. Assim como pode haver um LED visível de cores diferentes, o LED IR também emite raios de diferentes comprimentos de onda. Os raios infravermelhos podem ter diferentes comprimentos de onda e podem assumir qualquer valor que pertença à sua banda de ondas.

Portanto, é muito importante que o fotodiodo de infravermelho usado seja capaz de detectar o comprimento de onda específico do INFRA RED emitido pelo LED de infravermelho.

IR led

2) PHOTODIODO IR: É um tipo especial de diodo que é conectado em polarização reversa para detecção de raios IR. Na ausência de radiação infravermelha, possui uma resistência muito alta e praticamente nenhuma corrente passa por ela.

Mas quando os raios infravermelhos caem sobre ele, sua resistência diminui e uma corrente proporcional à intensidade da radiação é liberada.

Esta propriedade do fotodiodo é usada para gerar um sinal elétrico no sensor de proximidade sobre a incidência de raios infravermelhos.

PHOTODIODO IR

3) Amplificador operacional (IC LM358): O amplificador operacional ou amplificador operacional é um ic multiuso e é altamente reverenciado no mundo da eletrônica.

Neste projeto, o amplificador operacional é usado como um comparador. O LM358 IC possui dois amplificadores operacionais, o que significa que podemos fazer dois detectores de proximidade usando apenas um IC. O motivo para usar o amplificador operacional no circuito é converter o sinal analógico em sinal digital.

Amplificador operacional (IC LM358)

4) Predefinição: Preset é basicamente um resistor que possui três terminais.

A função de uma predefinição é dividir a tensão total disponível para que o usuário possa acessar uma fração dela. Nós apenas temos que configurar o terminal central em uma posição adequada.

A predefinição define a tensão limite acima da qual a tensão de saída deve ser gerada. Pode ser ajustado manualmente a uma resistência de qualquer valor, girando a cabeça com uma chave de fenda adequada.

A predefinição é basicamente um resistor que possui três terminais

5) Led vermelho : Usei um led vermelho para o meu projeto, mas em geral você pode usar qualquer led de cor. Ele atua como um sinal visual para mostrar que o obstáculo está próximo o suficiente.

Led vermelho

6) Resistores: Dois 220 ohms e um 10k ohm.

7) Fonte de energia: 5 v a 6v.

Como funciona

O princípio subjacente à operação de um sensor de proximidade é bastante simples. Um conceito típico possui dois LEDs paralelos entre si: um LED emissor de IR e um fotodiodo.

Eles agem como um par transmissor-receptor. Quando um obstáculo está na frente dos raios emissores, o receptor os reflete e os intercepta.

Dependendo das propriedades do fotodiodo, os raios IR interceptados diminuem a resistência do fotodiodo e o sinal elétrico resultante é gerado. Na prática, esse sinal é a tensão no resistor de 10k que é alimentada diretamente na extremidade não inversora do amplificador operacional.

Como um sensor de proximidade funciona?

A função do amplificador operacional é comparar as duas entradas fornecidas.

O sinal do fotodiodo é entregue ao pino não inversor (pino 3) e a tensão limite do potenciômetro é entregue ao pino inversor (pino 2). Se a tensão no pino não inversor for maior que a tensão no pino de reversão, a saída do amplificador operacional será alta; caso contrário, a saída é baixa.

Em suma, o amplificador operacional converte o sinal analógico em sinal digital neste circuito.

PARTIDAS

A saída do sensor pode ser usada de duas maneiras: ANALOG e DIGITAL.

A saída digital está na forma alta ou baixa. O sinal de saída digital de um sensor de proximidade pode ser usado para interromper o movimento de um robô para evitar obstáculos. Assim que o obstáculo se aproxima o suficiente, o sinal pode ser alimentado diretamente aos pinos de entrada do controlador do motor para parar os motores.

A saída analógica é uma faixa contínua de valores de zero a algum valor finito. Este sinal não pode ser transmitido diretamente aos controladores do motor e outros dispositivos de comutação. Eles devem primeiro ser processados ​​por microcontroladores e convertidos em formato digital via ADC e alguma codificação. Este formulário de saída requer um microcontrolador adicional, mas elimina o uso de amplificador operacional.

Digaram Complete Circuit

circuito simples de sensor de proximidade IR usando opamp

ATUALIZAÇÃO de Administração

O projeto do circuito acima também pode ser construído usando um único opamp 741 IC comum, como mostrado abaixo:

sensor de proximidade simples usando um único LM 741

Videoclipe

Circuito preciso do detector de proximidade

A publicação a seguir explica um circuito preciso de detector de proximidade baseado em infravermelho (IR) que incorpora o IC LM567 para garantir operações confiáveis ​​e infalíveis. O circuito também funciona como um obstáculo.

O conceito de circuito

Encontrei esse design na rede enquanto procurava por um circuito de sensor de proximidade preciso, confiável e barato.

O circuito pode ser entendido com a ajuda da seguinte descrição:

Com referência ao circuito detector de movimento por infravermelho (IR) mostrado abaixo, vemos o projeto consistindo em dois estágios principais, um envolvendo o IC LM567 e o outro com o IC555.

Basicamente o IC LM567 torna-se o coração do circuito que executa apenas as funções de gerar / transmitir a frequência IR e também detectá-la.

Além disso, o IC possui um circuito de circuito fechado de fase interna que o torna altamente confiável com aplicações de circuito de detecção de frequência.

Isso significa que uma vez que você lê e trava uma determinada frequência, sua função de detecção fica bloqueada nessa frequência e, portanto, qualquer outro distúrbio parasitário, por mais forte que seja, não influencia ou abala sua operação.

Operação em circuito

Uma frequência interna do oscilador determinada por R3, C2 fornece o diodo IR D274 através de um estágio controlado de corrente que consiste em T1, R2. Essa frequência decide a frequência central do chip.

Sob as condições acima, o IC é configurado e centralizado na frequência anterior, gerando uma constante alta no pino de saída nº 8.

O pino de entrada n. O nº 3 do IC espera receber uma frequência que possa ser exatamente a mesma que a frequência “centralizada” anterior do IC.

O receptor ou sensor de infravermelho conectado via pino nº 3 do IC está posicionado exatamente para essa finalidade.

Assim que o feixe de infravermelho do LD274 encontra um obstáculo, seu feixe é refletido e cai no diodo detector BP104 posicionado corretamente.

A frequência IR do LD274 agora passa para o pino nº 3 do IC, uma vez que essa frequência será exatamente a mesma que a frequência central definida do IC, o IC reconhece isso e muda instantaneamente sua saída de alta para BAIXA.

O gatilho baixo acima no pino # 2 do IC 555, que é configurado como monoestável, por sua vez, altera sua saída alta, fazendo com que o alarme conectado soe.

A condição acima persiste enquanto a interrupção do sensor / detector IR permanecer e permitir que os feixes reflitam. Com a inclusão de R9 e C5, a saída do IC555 exibe uma certa condição de atraso para a campainha conectada, mesmo depois que o movimento ou obstáculo se afasta.

Para ajustar o efeito de atraso, R9 e C5 podem ser ajustados de acordo com a preferência.

O circuito explicado acima também pode ser usado como um circuito detector de proximidade e um circuito detector de obstáculos.

Diagrama de circuito

Circuito detector de proximidade de precisão com LM567 com função de loop de bloqueio de fase

Circuito de teste

O circuito de teste a seguir mostra como verificar os resultados de um projeto básico baseado em LM567 IR. O esquema pode ser visto abaixo:

Como o LM567 detecta alvos de proximidade

Como você pode ver, apenas o estágio LM567 é incorporado ao design, enquanto o estágio IC 555 foi removido para manter os procedimentos de teste fundamentais mais simples.

Aqui, o LED vermelho no pino 8 do IC acende e permanece aceso enquanto os LEDs IR permanecerem paralelos entre si a uma distância de 1 pé.

Se você tentar substituir o LED vermelho do transmissor de infravermelho Tx por alguma outra fonte externa com frequência diferente, o LM567 parará de detectar os sinais e o LED vermelho parará de brilhar.

Os fotodiodos não são cruciais; você pode usar fotodiodos semelhantes ou padrão para os LEDs do transmissor e do receptor.

Videoclipe para a configuração de teste acima:

3) Detector de proximidade com circuito IC 555

Neste terceiro projeto, analisamos um circuito simples de detector de proximidade baseado em IC 555 que pode ser usado para detectar intrusos humanos à distância.

Operação em circuito

Um detector de proximidade por infravermelho pode ser considerado um dos circuitos mais valiosos e amplamente utilizados na gama de aplicações de automação eletrônica.

Geralmente, podemos ver que ele é usado em bebedouros automáticos, unidades automáticas de secagem das mãos e algumas variantes específicas podem ser vistas nas portas automáticas de lojas de departamento.

Princípio funcional do circuito do sensor de proximidade proposto com o IC 555

No projeto, uma rápida geração de rajadas de pulsos de pico de tensão do IC LM555 é implementada em uma frequência de frequência relativamente mais baixa, que é transmitida através do LED infravermelho como jatos de raios infravermelhos.

Esses pulsos transmitidos são focados na área que precisa ser monitorada e refletidos quando um sujeito ou intruso é detectado em um diodo fototransistor estrategicamente colocado para receber esses sinais refletidos.

Quando isso acontece, os sinais recebidos são processados ​​para permitir que um mecanismo de relé conectado e, posteriormente, um dispositivo de alarme sejam ativados.

Para testar a implementação acima, um objeto pode ser inserido através da zona do feixe de infravermelho e a resposta pode ser verificada monitorando a operação do relé, como movendo a mão na área focada, a uma distância de cerca de 1 metro .

Quando os sinais refletidos atingem o fototransistor, uma diferença de potencial é desenvolvida através da lata 1M (ajustável) e o estágio Darlington associado é ativado, que por sua vez ativa o estágio 555 no lado direito configurado como um circuito monoestável.

O relé é ativado em resposta a isso e permanece LIGADO, dependendo do atraso de tempo predeterminado monoestável definido pelo capacitor de 1M e 10uF.

Diagrama de circuito

Circuito de alarme do sensor de proximidade IC 555

Lista de peças para o circuito detector de proximidade IR baseado em IC 555 proposto.

2– IC LM 555
Conectores IC de 2 a 8 pinos
1–12V 5 pinos relé
1– Uso geral do fototransistor infravermelho

1590354277 352 3 circuitos simples de sensor de

1 – Finalidade geral do diodo infravermelho

3– BC547
2– capacitores. 10 uF / 50 V
1– diodo 1N4148
1– 5mm led vermelho
1– 68 H
1– 1K5
2– 10K
1– 100K
1– 470 R H Tudo 1/2 W

Resistor de 1 a 10k 1/4 w para conectar entre o cabo do núcleo predefinido de 1M e o par BC547

Templos do IC 555

Detalhes da pinagem IC 555, terra, Vcc, reset, limiar, descarga, tensão de controle


FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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