Существуют различные методы обнаружения объектов с помощью датчиков. Это могут быть датчики индуктивные, емкостные, инфракрасные, механические и т. д.

В данной статье мы построим очень простой датчик отражения с использованием инфракрасного светодиода и фототранзистора.

В бесконтактных датчиках приближения чаще всего используется инфракрасный свет, и одна из причин – его не видно невооруженным глазом. Как правило, в ИК системах используется свет с длиной волны в районе 940 нм.

В экспериментальных целях, чтобы убедиться в том, что ИК светодиод в нашей схеме на самом деле светит, мы можем использовать камеру нашего телефона. Матрицы CCD (ПЗС матрицы) в недорогих камерах видят ИК-свет, поскольку не имеют никаких встроенных ИК-фильтров. Наш светящийся ИК-светодиод в телефоне будет виден как светящийся белый светодиод.

Инфракрасные элементы, такие как передатчики и приемники, можно найти в прозрачных и черных корпусах. На самом деле, это не черный, а «инфракрасный», но для нас он виден как черный. Задача такого темного корпуса — отфильтровать весь лишний спектр кроме спектра с длиной волны 940 нм. Это в свою очередь исключает ложные срабатывания при наличии посторонних источников света.

В нашей схеме мы будем использовать 5 мм ИК-светодиод. Мы запитаем его от источника 5 В. Единственное, что нам нужно будет сделать — это добавить в схему передатчика обычный резистор, чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод.

Прямое напряжение ИК-светодиода составляет 1,2 В, а рабочий ток — 0,035 А. поскольку наш ИК-светодиод будет питаться от 5В, то мы возьмем резистор с сопротивлением 100 Ом и подключим его последовательно со светодиодом. На резисторе будет рассеиваться мощность около 0,13 Вт, поэтому достаточно использовать обычный углеродный резистор с номинальной мощностью 0,25 Вт.
Принципиальная схема проста, помните только, что светодиод, необходимо подключить катодом к минусу (ножка, имеющая на корпусе скос).

Фотоприемник мы построим в трех вариантах:

    простой фотоприемник — только для того, чтобы объяснить принцип работы фототранзистора;
    фотоприемник с усилителем в виде PNP-транзистора;
    фотоприемник с системой защиты от окружающего света.

Фототранзистор можно представить в качестве связующего звена, который становится проводником, когда на него попадает инфракрасный свет и изолятором когда свет отсутствует. Это, конечно. некоторое упрощение, поскольку фототранзисторы не работают в цифровом режиме (ноль/единица). Поэтому лучше будет сказать, что с увеличением интенсивности инфракрасного света, через фототранзистор будет протекать больший ток.

В нашей схеме мы используем 5 мм NPN ИК-фототранзистор в корпусе с инфракрасным фильтром. Помните, что ток, который может протекать через фототранзистор, составляет всего 3 мА. В нашем случае этого достаточно, чтобы слабо засветился светодиод.

Возьмем синий 5 мм светодиод, подключим его последовательно с резистором с сопротивлением 220 Ом и фототранзистором. Таким образом, у нас получился простой, но работающий ИК-приемник.

Теперь, когда все собрано, направьте фототранзистор и ИК-светодиод вертикально вверх, и включите источник питания с напряжением 5В.

Синий светодиод будет слегка светиться, но когда вы поднесете руку к передатчику и приемнику, то светодиод загорится сильнее! Если светодиод горит постоянно, то выключите все лампы на вашем рабочем столе, в частности галогенные лампы, и прикройте окна, если солнечная погода.

Это простая, но работающая схема датчика приближения. Однако у этого варианта есть недостатки, которые мы должны устранить, чтобы получить практичное устройство. Но об этом мы поговорим уже в следующей статье.

Отредактировано Aleena Chris (11.01.2022 13:42:51)