Infrardeči senzor bližine za ostre telefone s proxyjem. Ne čisto običajen "gumb". IR senzor bližine. Video o senzorju

Današnja naprava bo infrardeči senzor bližine. Senzor je sestavljen na poceni mikrokrmilniku Attiny13, enostaven za izdelavo in ne zahteva nobenih prilagoditev.

Video o delovanju senzorja:

V čem se tak senzor razlikuje od recimo tovarniško izdelanih senzorjev gibanja (ki so mimogrede postali zelo ugodni in poceni)?

Glavna razlika je obseg. Pripravljeni senzorji so še vedno bolj osredotočeni na velike prostore in nadzor gibanja. V našem primeru je senzor kompakten in bolj zasnovan za funkcije nadzora bližine in je namenjen vgradnji v končne projekte.

Obseg uporabe je lahko obsežen:

- reakcija predmetov na približevanje rok (na primer interaktivne igrače, avtomatske naprave);
- odpiranje omaric, vrat in podobno, ko se približa roka;
- prižiganje luči ob prehodu "kontrolne točke";
— orientacija robota v prostoru (nadzor sten in ovir);
— nadzorni sistemi za premike rok;
- alarm;
— …

1 Načelo delovanja.

Senzor deluje zelo preprosto. Naprava pošilja impulze z določenim obdobjem z uporabo IR LED. Infrardeči žarki se odbijajo od predmeta in jih sprejema infrardeči sprejemnik TSOP. Obstaja predmet - obstaja signal, ni predmeta - ni signala. Da ni lažnih pozitivnih rezultatov gospodinjskih daljincev, motenj, impulzov ob vklopu luči, naprava prenaša določeno zaporedje impulzov in pri dekodiranju TSOP se vse, kar se ne ujema s tem zaporedjem, zavrže. Naprava nima vpliva na gospodinjske aparate (nadzorujejo jih IR daljinci), saj je signal relativno šibek in moduliran z zaporedjem, ki se nikjer ne uporablja.

2 Shema, tabla.

Strukturno je senzor že sestavljen. Šal se je izkazal v različnih projektih, zato je bilo odločeno, da se ta projekt izvede tudi na njem.
Manjša konstrukcijska sprememba je namestitev spremenljivega upora za prilagajanje občutljivosti senzorja. Ni več sprememb. Komponente, uporabljene pri oblikovanju, niso kritične za ocene - uporabite lahko tiste, ki so jim blizu.

3 Vdelana programska oprema mikrokrmilnika.

Če želite utripati mikrokrmilnik (na plošči), morate programator povezati z ustreznimi zatiči:

Naj vas spomnim: Za Algorithm Builder in UniProf so potrditvena polja nastavljena kot na sliki.
Za PonyProg, AVR Studio, SinaProg so potrditvena polja nastavljena obratno.
Bajti varovalke: nizka=$7A, visoka=$FF
Kako programirati mikrokrmilnike, preberite

4 Značilnosti oblikovanja.

Ena od pomanjkljivosti vezja je odvisnost občutljivosti senzorja od celotne osvetlitve. To je posledica samodejne korekcije občutljivosti s strani samega TSOP (tako da tuja osvetlitev ne vodi sprejemnika v nedelovno območje).

Ta učinek je mogoče zmanjšati na več načinov:

- Da bi sprejemnik dobil manj tuje svetlobe, ga morate postaviti v neprozorno cev (jaz sem uporabil črno toplotno skrčljivo, potem ko sem jo skrčil, da je dobil debelejše stene) in cev na eni strani zapreti z neprozornim zamaškom (jaz sem napolnil s črnim vročim lepilom) na drugi strani, nastavite temno-rdeč svetlobni filter. Ta zasnova je maksimalno zaščitena pred posredno osvetlitvijo, občutljivost pa ne trpi, saj ima filter rdeče svetlobe dobro prepustnost za IR žarke. Prav tako je zaželeno, da se v cev postavi IR LED - to bo zmanjšalo stranske odboje infrardečih žarkov - ki lahko daje lažne pozitivne rezultate.

- Drug način za rešitev tega problema je uporaba korekcije svetlobe, na primer najpreprostejša je uporaba fotoupora v vezju za nadzor občutljivosti (zaporedno z uporom s spremenljivo občutljivostjo). Pri močnejši osvetlitvi se tok skozi fotoupor poveča, kar vodi do povečanja občutljivosti in obratno.

Še eno priporočilo, tokrat za namestitev senzorja. Ker princip senzorja temelji na sprejemanju odbitega sevanja, ko je predmet blizu odbojne ravnine (na primer stena na hodniku), bodo odboji iz ravnine dali dodatno ozadje, ki bo zmanjšalo splošno občutljivost. . V tem primeru poskusite senzor postaviti pod kotom na ravnino - to bo odbite žarke usmerilo na stran (večinoma).

5 Delovanje senzorja.

Po sestavi senzorja ga vklopimo. Za začetek nastavimo občutljivost na sredino, vklopimo senzor, ga usmerimo v pravo smer in nastavimo občutljivost na zanesljiv odziv na predmet, ki ga potrebujemo.

Če se bo med delovanjem senzorja uporabljal daljinski upravljalnik iz gospodinjstva, morate iti skozi postopek za preučevanje gumba (ukaza) daljinskega upravljalnika. Naprava uporablja samo en gumb - obračanje vrednosti sprožilca. Za preučevanje gumba je potrebno napravo izklopiti, "pritisniti" izhodni zatič TSOP (izhodni zatič na diagramu) na tla, vklopiti napravo, sprostiti zatič "Out" in pritisniti izbrani gumb na daljinski upravljalnik. Zdaj bo senzor začel normalno delovati.

Ko je več senzorjev vklopljenih na bližnji razdalji drug od drugega (na primer za nadzor smeri gibanja predmeta), bodo senzorji motili delo drug drugega, saj njihovi signali niso sinhronizirani. Za rešitev te težave se uporablja izhod za zaviranje IR "LED-Disable". Na vseh napravah razen ene mora biti ta zatič "pritisnjen" na "zemlje". V tem primeru bodo vsi senzorji delovali iz spodnjega infrardečega vira signala. Če ena oddajna LED ni dovolj, lahko IR LED diode povežete vzporedno z izhodom oddajne naprave (pri tem ne pozabite na balastne upore).

V primeru vzporednega delovanja več senzorjev morajo biti vsi izurjeni na isti gumb na daljinskem upravljalniku ali pa vsi niso usposobljeni.

6 Sklepi.

Shema ima tako prednosti kot slabosti.

Za začetek, slabosti:
- Odvisnost naprave (občutljivost) od svetlosti osvetlitve. To je do neke mere rešeno, vendar je problem tam;
- Nizka ločljivost (majhni predmeti bodo "delovali" slabo);
- Kratko odzivno območje (prisotnost odsevnih sten in stropov zmanjša doseg, saj ne omogočajo povečanja občutljivosti - pojavijo se lažni alarmi zaradi odsevov).

Za sladico pa ugodnosti:
- Enostavnost oblikovanja (in če ste že prej zbrali šal, vam sploh ni treba storiti ničesar!);
— odsotnost redkih in dragih elementov;
- Ne zahteva prilagajanja.

Kot lahko vidite iz videoposnetka, se senzor precej samozavestno odziva na roko v razdalji pol metra. Samozavestno deluje z daljinskega upravljalnika in ne moti bližnjega televizorja. Poraba toka je znotraj 10mA. Senzor se lahko napaja iz virov z napetostjo od 3 do 6 voltov (nekateri TSOP ne morejo delovati pod 5 voltov - to je treba upoštevati).

Roboti, tako kot smrt, vsi ljudje res potrebujejo čutne organe za navigacijo v vesolju. Infrardeči daljinomer Sharp GP2Y0A21YK je zelo primeren za to vlogo, če se morate izogniti oviram ali vedeti, kje je ovira približno.

Mimogrede, morda imate doma že enega od robotov, ki uporablja podobne senzorje. To so skoraj vsi zdravi kitajski robotski sesalniki in, verjamem, številni modeli Roomba. In verjetno še veliko drugih.

In če so ti senzorji že našli mesto v bolj ali manj resni tehnologiji, potem jim bomo našli uporabo, kajne?

Da ne bi pretiraval, bom takoj rekel: Te senzorje sem naročil ne samo za igranje. Nasprotno, že od samega začetka sem vedel, da mi bodo koristile za izdelavo interaktivne svetilke, ki spreminja jakost sijaja glede na položaj dlani nad njo.

Seveda se je realnost na koncu prilagodila. Z drugimi besedami, zdaj ima pet načinov: nočna luč, zatemnjena svetilka, termometer, "Northern Lights" z ročnim prilagajanjem in avtomatski severni sij.

Poleg tega - nekaj servisnih funkcij: vklop in izklop ozadja in stropne razsvetljave v prostoru.

Takole deluje:

No, zdaj je čas, da govorimo več o senzorju, zahvaljujoč kateremu se je vse zgodilo.

Kot sem rekel na samem začetku, je Sharp GP2Y0A21YK infrardeči daljinomer. To pomeni, da je opremljen z IR oddajnikom in IR sprejemnikom: prvi služi kot vir žarka, katerega odsev ujame drugega. Hkrati so IR žarki senzorja človeškemu očesu nevidni (čeprav lahko opazite rdeče utripanje, če pogledate v senzor) in so pri tej jakosti neškodljivi.

Prav tako nimajo vpliva na hišne ljubljenčke.

Glede na specifikacije:

• Napajalna napetost: 5V
• Največja poraba toka: 40 mA (tipično - 30 mA)
• Obseg delovanja: 10 cm - 80 cm

Slabosti pa so krajši doseg (za HC-SR04 približno 4 m) in odvisnost od zunanjih motenj, vključno z nekaterimi vrstami razsvetljave. Na primer, videl sem omembe, da lahko sončna svetloba vpliva na odčitke senzorja.

Senzor je dobavljen v kompletu Spartan, tj. sam senzor in kabel s priključkom za priklop na senzor. Na drugi strani so le pocinkane žice, kar ni zelo priročno za uporabo z Arduino Uno, je pa povsem primerno za krmilnike brez spajkanih konektorjev. Ker sem načrtoval, da bom senzor uporabil z Arduino Pro Mini, je bila to dobra izbira - žice sem le spajkal na ploščo.

Žice se razlikujejo po barvi: rumena - signal, črna - ozemljitev, rdeča - moč plus (+ 5V).

Izhod senzorja je analogen (čeprav je iz nekega razloga zapisano v podatkovnem listu - digitalno). To pomeni, da je napetost na njej sorazmerna z razdaljo do ovire. Vendar, tako kot pri ultrazvoku, obstaja razlika med različnimi vrstami ovir za senzor.

V zvezi s tem Sharp v podatkovnem listu zagotavlja podatke z uporabo referenčnih kartic Kodak z odbojnostjo 90 % kot odsevniki. Sodeč po tem, pri 20 cm senzor proizvaja 1,3 V.

Primerjajmo z mojimi eksperimentalnimi podatki:

Spomnim vas, da analogni vhod Arduino deluje v območju 0V - 5V in ima 1024 korakov, od tod izračun: (5/1024) * (odčitki senzorja). Če torej upoštevamo dejstvo, da ima vsak svoje (trepetajoče) roke, potem se odčitki popolnoma prilegajo značilnostim senzorja. In hkrati je jasno, da se črna površina sama prilagaja.

Torej sije

Hkrati pa, kot je opazil pozoren bralec, obstaja tudi posebnost. Bistvo je, da ko je ovira bližje spodnji meji razpona (10 cm), senzor začne meniti, da je ovira, nasprotno, odstranjena (ko jo pokrijemo z roko, so bili odčitki fiksirani na 345 ).

Izgleda takole:

Od tod sklep: čeprav je podatkovni list za številne namene povsem ustrezen, je včasih smiselno izvesti poskuse, da kasneje ne bi bilo neznosno boleče. In to še posebej velja, če je senzor nekoliko poglobljen (ali prekrit z IR-prozornim materialom), kar pomeni, da lahko sprejema odseve s sten ali drugih elementov ohišja.

Naletel sem na primer, da je Evlampia, ki je bila nameščena na običajnem mestu po uspešno opravljenih "namizni" testih, začela noriti. Sprva sem mislil, da so krive motnje moči in celo dal par kondenzatorjev (10 uF in 0,1 uF) vzporedno z napajanjem senzorja, potegnil analogni vhod Arduino na nič preko 10 kOhmskega upora in celo kupil prenapetostna vtičnica.

Ko pa to ni pomagalo, se je spet vrnil k mizi, kjer je zasukal senzor v različne smeri in videl, da se v resnici, tudi če je razdalja do najbližje ovire večja od 80 cm, odčitki senzorja opazno spremenijo. Torej, če so vaši oddelki neustrezni - preverite dejansko pričevanje v realnih razmerah.

Tukaj je na primer osnovna skica, ki prvič prikaže odčitke senzorja v intervalu pol sekunde, in drugič, zasveti LED Arduino, če odčitki padejo v razponu od 100 do 200:

// Rumena - A0, Črna - ozemljitev, Rdeča - +5V unsigned int l; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); l = 0; ) void loop() ( l = analogRead(A0); Serial.println(l); zamuda (1000); če (l > 100 && l< 200) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); } }

Če povzamemo, je senzor, čeprav nekoliko izbirčen, zelo enostaven za uporabo in relativno poceni.

Uporabljate ga lahko pri robotih, pa tudi za nadzor križišča vrat, v nekaterih interaktivnih napravah, ki jih upravljate s kretnjami, in v nečem drugem, kar pove fantazija.