Senzor de proximitate cu infraroșu pentru telefoane proxy sharp. Nu chiar un „buton” obișnuit. Senzor de proximitate IR. Video cu funcționarea senzorului

Dispozitivul de astăzi va fi un senzor de proximitate cu infraroșu. Senzorul este asamblat pe un microcontroler Attiny13 ieftin, este ușor de fabricat și nu necesită nicio ajustare.

Video cu senzorul de funcționare:

Cum diferă un astfel de senzor de, să zicem, senzorii de mișcare fabricați din fabrică (care, apropo, au devenit foarte accesibili și ieftini)?

Principala diferență este domeniul de aplicare. Senzorii gata de fabricație sunt încă mai concentrați pe încăperi mari și controlul mișcării. În cazul nostru, senzorul este compact și mai proiectat pentru funcții de control de proximitate și este destinat integrării în proiecte gata făcute.

Domeniul de utilizare poate fi extins:

— reacția obiectelor la apropierea unei mâini (de exemplu, jucării interactive, dispozitive automate);
- deschiderea dulapurilor, ușilor etc. atunci când se apropie o mână;
— aprinderea luminii la trecerea „punctului de control”;
— orientarea robotului în spațiu (controlul pereților și obstacolelor);
— sisteme de control al mișcării mâinii;
- alarma;
— …

1 Principiul de funcționare.

Senzorul funcționează foarte simplu. Dispozitivul trimite impulsuri cu o anumită perioadă folosind un LED IR. Razele infraroșii reflectate de la un obiect sunt recepționate de receptorul infraroșu TSOP. Există un obiect - există un semnal, nu există obiect - nu există semnal. Pentru a evita alarmele false de la telecomenzile de uz casnic, interferențele sau impulsurile atunci când luminile sunt aprinse, dispozitivul transmite o anumită secvență de impulsuri și la decodificarea TSOP, tot ceea ce nu se potrivește cu această secvență este aruncat. Dispozitivul nu are niciun efect asupra aparatelor de uz casnic (controlat cu ajutorul telecomenzilor IR), deoarece semnalul este relativ slab și modulat de o secvență care nu este folosită nicăieri.

2 Schema, bord.

Din punct de vedere structural, senzorul este deja asamblat. Eșarfa s-a dovedit bine în diverse proiecte, așa că s-a decis să se realizeze și acest proiect folosindu-l.
O modificare minoră de proiectare este instalarea unui rezistor variabil pentru a regla sensibilitatea senzorului. Nu mai sunt modificări. Componentele utilizate în proiectare nu sunt critice pentru evaluări - pot fi utilizate valori apropiate de acestea.

3 Firmware-ul microcontrolerului.

Pentru a intermite firmware-ul microcontrolerului (în placă), trebuie să conectați programatorul la pinii corespunzători:

Memento: pentru Algorithm Builder și UniProf, bifați casetele ca în imagine.
Pentru PonyProg, AVR Studio, SinaProg, casetele de selectare sunt bifate invers.
Octeți siguranțe: Low=$7A, High=$FF
Citiți cum să programați microcontrolere în

4 Caracteristici de proiectare.

Unul dintre dezavantajele funcționării circuitului este dependența sensibilității senzorului de iluminarea generală. Acest lucru se întâmplă datorită corecției automate a sensibilității de către TSOP însuși (astfel încât iluminarea străină să nu aducă receptorul în zona nefuncțională).

Acest efect poate fi redus în mai multe moduri:

— Pentru ca receptorul să cadă mai puțină lumină străină, trebuie să îl plasați într-un tub opac (eu am folosit termocontractabil negru, micșorându-l anterior pentru a obține pereți mai groși) și să închideți tubul pe o parte cu un dop opac ( L-am umplut cu lipici negru fierbinte) și, pe de altă parte, fă-l filtru de lumină roșu închis. Acest design protejează cât mai mult posibil de lumina indirectă, în timp ce sensibilitatea nu suferă, deoarece filtrul roșu este foarte transparent pentru razele IR. Este indicat să plasați LED-ul IR în tub - acest lucru va reduce reflexiile laterale ale razelor infraroșii - care pot da alarme false.

— O altă modalitate de a rezolva această problemă este să utilizați corecția de iluminare, de exemplu, cel mai simplu este să utilizați un fotorezistor în circuitul de reglare a sensibilității (în serie cu un rezistor de sensibilitate variabilă). Cu o iluminare mai puternică, curentul prin fotorezistor crește, ceea ce duce la creșterea sensibilității și invers.

O alta recomandare, de data aceasta pentru instalarea senzorului. Deoarece principiul senzorului se bazează pe recepția radiației reflectate, atunci când un obiect este aproape de un plan reflectorizant (de exemplu, un perete într-un coridor), reflexiile din plan vor produce un fundal suplimentar care va reduce sensibilitatea generală. În acest caz, încercați să plasați senzorul într-un unghi față de plan - acest lucru va direcționa razele reflectate în lateral (în cea mai mare parte).

5 Funcționarea senzorului.

Dupa asamblarea senzorului il punem in functiune. Pentru început, setăm sensibilitatea la mijloc, pornim senzorul, îl îndreptăm în direcția dorită și folosim sensibilitatea pentru a seta un răspuns fiabil la obiectul de care avem nevoie.

Dacă se va utiliza controlul de la o telecomandă de uz casnic la operarea senzorului, trebuie să parcurgeți procedura de învățare a butonului (comandă) telecomenzii. Dispozitivul folosește un singur buton - resetarea valorii de declanșare. Pentru a studia butonul, trebuie să deconectați dispozitivul, „apăsați” pinul de ieșire TSOP (în diagramă, pinul „Out”) la masă, porniți dispozitivul, eliberați pinul „Out” și apăsați butonul selectat. butonul telecomenzii. Senzorul va începe acum să funcționeze normal.

Când mai mulți senzori sunt porniți la o distanță apropiată unul de celălalt (de exemplu, pentru a controla direcția de mișcare a unui obiect), senzorii vor interfera cu munca celuilalt, deoarece semnalele lor nu sunt sincronizate. Pentru a elimina această problemă, se folosește ieșirea de prohibiție în infraroșu „LED-Ban”. Pe toate dispozitivele, cu excepția unuia, acest pin trebuie să fie „presat” la masă. În acest caz, toți senzorii vor funcționa de la sursa inferioară a semnalului infraroșu. Dacă un LED emițător nu este suficient, atunci puteți conecta LED-uri IR în paralel cu ieșirea dispozitivului emițător (fără a uita de rezistențele de balast).

In cazul functionarii in paralel a mai multor senzori, toti acestia trebuie antrenati pe acelasi buton al telecomenzii sau nu trebuie antrenati toti.

6 Concluzii.

Funcționarea schemei are atât avantaje, cât și dezavantaje.

În primul rând, dezavantajele:
— Dependența funcționării dispozitivului (sensibilitatea) de luminozitatea luminii. Acest lucru se rezolvă, într-o oarecare măsură, dar problema există;
— Rezoluție scăzută (obiectele mici vor „funcționa” prost);
— Interval de răspuns scurt (prezența pereților și tavanelor reflectorizante reduce raza de acțiune, deoarece acestea nu permit creșterea sensibilității - apar alarme false de la reflexii).

Iar pentru desert, avantajele:
— Simplitatea designului (și dacă ați asamblat deja o eșarfă înainte, nu trebuie să faceți absolut nimic!);
— Absența elementelor rare și costisitoare;
- Nu necesita ajustare.

După cum puteți vedea din videoclip, senzorul reacționează destul de fiabil la mână pe o jumătate de metru. Funcționează fiabil de la telecomandă și nu interferează cu televizorul din apropiere. Consumul de curent este de 10mA. Senzorul poate fi alimentat de la surse cu o tensiune de 3 până la 6 volți (unele TSOP-uri nu pot funcționa sub 5 volți - acest lucru trebuie luat în considerare).

Roboții, precum moartea, toți oamenii chiar au nevoie de organe de simț pentru a naviga în spațiu. Telemetrul în infraroșu Sharp GP2Y0A21YK este foarte potrivit pentru acest rol dacă trebuie să evitați coliziunile cu obstacole sau să știți aproximativ unde se află acest obstacol.

Apropo, este posibil să aveți deja acasă unul dintre roboții care folosește senzori similari. Acestea sunt aproape toate aspiratoare robot chinezești sănătoase și, cred, multe modele Roomba. Și probabil multe altele.

Și dacă acești senzori și-au găsit un loc în tehnologia mai mult sau mai puțin serioasă, atunci le vom găsi o utilizare, nu?

Pentru a nu prevarica, voi spune imediat: am comandat acești senzori nu doar pentru a mă juca. Dimpotrivă, de la bun început am știut că mi-ar fi de folos să realizez o lampă interactivă care schimbă intensitatea strălucirii în funcție de poziția palmei deasupra acesteia.

Desigur, realitatea și-a făcut propriile ajustări în cele din urmă. Cu alte cuvinte, acum are cinci moduri: lumină de noapte, lumină reglabilă, termometru, aurora boreană reglabilă manual și aurora boreană automată.

Și în plus - câteva funcții de serviciu: pornirea și oprirea fundalului și iluminarea de deasupra capului în cameră.

Iată cum funcționează:

Ei bine, acum este momentul să vorbim mai detaliat despre senzor, datorită căruia s-a întâmplat totul.

După cum am spus la început, Sharp GP2Y0A21YK este un telemetru cu infraroșu. Aceasta înseamnă că este echipat cu un emițător IR și un receptor IR: primul servește ca sursă a fasciculului, a cărui reflexie este prinsă de al doilea. În acest caz, razele IR ale senzorului sunt invizibile pentru ochiul uman (deși pâlpâirea roșie poate fi deslușită dacă priviți în senzor) și la această intensitate sunt inofensive.

De asemenea, nu au niciun efect asupra animalelor domestice.

Dupa caracteristici:

• Tensiune de alimentare: 5V
• Consum maxim de curent: 40 mA (tipic - 30 mA)
• Interval de operare: 10 cm - 80 cm

Dezavantajele sunt o rază mai mică (HC-SR04 are aproximativ 4 m) și dependența de interferențe externe, inclusiv unele tipuri de iluminare. De exemplu, am văzut mențiuni că lumina soarelui poate afecta citirile senzorilor.

Senzorul este furnizat într-un kit spartan, de ex. senzorul în sine și un cablu cu un conector pentru conectarea la senzor. Pe de altă parte, există pur și simplu fire cositorite, care nu este foarte convenabil pentru utilizare cu Arduino Uno, dar este destul de potrivit pentru controlere fără conectori lipiți. Deoarece am plănuit să folosesc senzorul cu Arduino Pro Mini, aceasta a fost o opțiune complet potrivită - pur și simplu am lipit firele în placa.

Firele diferă în culoare: galben - semnal, negru - masă, roșu - putere plus (+5V).

Ieșirea senzorului este analogică (deși, din anumite motive, fișa de date spune digitală). Adică, tensiunea de pe acesta este proporțională cu distanța până la obstacol. Cu toate acestea, ca și în cazul ultrasunetelor, există diferențe între diferitele tipuri de obstacole pentru senzor.

În acest sens, în fișa de date, Sharp furnizează date folosind carduri de referință Kodak cu o reflectivitate de 90% ca reflectoare. Judecând după asta, la 20 cm senzorul produce 1,3V.

Să comparăm cu datele mele experimentale:

Permiteți-mi să vă reamintesc că intrarea analogică Arduino funcționează în intervalul 0V - 5V și are 1024 de trepte, de unde și calculul: (5/1024)*(citirile senzorului). Deci, dacă țineți cont de faptul că totul se face cu propriile mâini (tremurătoare), atunci citirile se potrivesc bine cu caracteristicile senzorului. Și, în același timp, puteți vedea că suprafața neagră își face propriile ajustări.

Deci strălucește

În același timp, după cum a observat cititorul atent, există și specificități. Ideea este că atunci când obstacolul este mai aproape de limita inferioară a intervalului (10 cm), senzorul începe să considere că obstacolul, dimpotrivă, se îndepărtează (când l-am acoperit cu mâna, citirile au fost fixate la 345).

Arata cam asa:

De aici concluzia: deși fișa de date este destul de adecvată pentru multe scopuri, uneori are sens să se efectueze experimente, astfel încât mai târziu să nu fie chinuitor de dureros. Și acest lucru este valabil mai ales dacă senzorul este oarecum îngropat (sau acoperit cu material transparent IR), ceea ce înseamnă că poate primi reflexii de la pereți sau alte elemente ale carcasei.

De exemplu, m-am confruntat cu faptul că Evlampia, după ce a fost instalată la locul său obișnuit, după teste „desktop” de succes, a început să înnebunească. La început am crezut că interferența sursei de alimentare este de vină și chiar am instalat câțiva condensatori (10 µF și 0,1 µF) în paralel cu sursa de alimentare a senzorului, am tras intrarea analogică Arduino la zero printr-un rezistor de 10 kOhm și chiar am cumpărat un priză de protecție la supratensiune.

Dar când acest lucru nu a ajutat, s-a întors din nou la masă, unde a întors senzorul în direcții diferite și a văzut că, de fapt, chiar dacă distanța până la cel mai apropiat obstacol este mai mare de 80 cm, citirile senzorului se schimbă considerabil. Deci, dacă taxele dumneavoastră sunt inadecvate, verificați citirile reale în condiții reale.

Iată, de exemplu, o schiță elementară care, în primul rând, afișează citirile senzorilor la intervale de jumătate de secundă și, în al doilea rând, aprinde LED-ul Arduino dacă citirile se încadrează în intervalul de la 100 la 200:

// Galben - A0, Negru - pământ, Roșu - +5V nesemnat int l; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); l = 0; ) void loop() ( l = analogRead(A0); Serial.println(l); întârziere (1000); dacă (l > 100 && l< 200) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); } }

Pentru a rezuma, senzorul, deși puțin captivant, este foarte ușor de utilizat și relativ ieftin.

Poate fi folosit la roboți, precum și pentru a controla intersecția ușilor, în unele dispozitive interactive controlate prin gesturi și în orice altceva vă sugerează imaginația.