วงจรโมดูลเซ็นเซอร์ Ir

เซนเซอร์เป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ เซ็นเซอร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้นด้วยการรับรู้และควบคุมอุปกรณ์โดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์ มีหลายชนิดของเซ็นเซอร์เช่นไฟเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์ความชื้นเซ็นเซอร์การเคลื่อนไหว, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, IR เซ็นเซอร์ ฯลฯ ในบทความนี้เราจะอธิบายเกี่ยวกับIR เซ็นเซอร์ (เซ็นเซอร์อินฟาเรด), วิธีการทำงานและวิธีการสร้าง IR เซ็นเซอร์โมดูล

เซ็นเซอร์ IR เป็นเซ็นเซอร์ที่ได้รับความนิยมอย่างมากซึ่งใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับที่ใช้ในระบบรีโมทคอนโทรลเครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหวตัวนับผลิตภัณฑ์หุ่นยนต์ผู้ติดตามสายสัญญาณเตือนภัยเป็นต้น

IR เซ็นเซอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยLED IR และไดโอดคู่นี้เรียกว่าโดยทั่วไปคู่ IRหรือรูปภาพ Coupler เซ็นเซอร์ IR ทำงานบนหลักการที่ IR LED ปล่อยรังสี IR และโฟโตไดโอดรู้สึกว่ารังสี IR ความต้านทานโฟโตไดโอดจะเปลี่ยนไปตามปริมาณรังสี IR ที่ตกกระทบดังนั้นแรงดันตกคร่อมจึงเปลี่ยนไปเช่นกันและด้วยการใช้เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า (เช่น LM358) เราสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและสร้างเอาต์พุตตามนั้นได้

วางของ IR LED และไดโอดสามารถทำได้สองวิธีตรงและทางอ้อมในอุบัติการณ์โดยตรง IR LED และโฟโตไดโอดจะอยู่ตรงหน้ากันดังนั้นการแผ่รังสี IR สามารถตกลงบนโฟโตไดโอด หากเราวางวัตถุใด ๆ ระหว่างวัตถุเหล่านั้นมันจะหยุดการตกของแสง IR บนโฟโตไดโอด

และในอุบัติการณ์ทางอ้อมทั้ง IR LED และ Photo diode จะวางขนานกัน (เคียงข้างกัน) โดยหันทั้งสองไปในทิศทางเดียวกัน ในลักษณะนั้นเมื่อวัตถุถูกเก็บไว้หน้าคู่ IR แสง IR จะสะท้อนจากวัตถุและถูกโฟโตไดโอดดูดซับ โปรดทราบว่าวัตถุไม่ควรเป็นสีดำเนื่องจากจะดูดซับแสง IR ทั้งหมดแทนที่จะเป็นแสงสะท้อน โดยทั่วไปคู่ IR จะอยู่ในรูปแบบนี้ในโมดูลเซ็นเซอร์ IR

ในการสร้างโมดูล IRเราต้องใช้คู่ IR (IR LED และโฟโตไดโอด) และ LM358พร้อมตัวต้านทานและ LED เป็นหลัก

IR LED

IR LED เปล่งแสงในช่วงความถี่อินฟราเรด เรามองไม่เห็นแสง IR เนื่องจากความยาวคลื่น (700 นาโนเมตร - 1 มม.) สูงกว่าช่วงแสงที่มองเห็นได้มาก ทุกสิ่งที่ผลิตความร้อนจะปล่อยอินฟราเรดออกมาเช่นร่างกายมนุษย์ของเรา อินฟราเรดมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับแสงที่มองเห็นได้เช่นสามารถโฟกัสสะท้อนและโพลาไรซ์ได้เหมือนแสงที่มองเห็นได้

IR LED ดูเหมือน LED ทั่วไปและยังทำงานเหมือน LED ทั่วไปโดยใช้กระแสไฟ 20mA และกำลังไฟ 3vots IR LED มีมุมเปล่งแสงประมาณ. 20-60 องศาและช่วงประมาณ ไม่กี่เซนติเมตรถึงหลายฟุตขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องส่งสัญญาณ IR และผู้ผลิต เครื่องส่งสัญญาณบางตัวมีระยะทางเป็นกิโลเมตร

PhotoDiode

โฟโตไดโอดถือเป็นตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง (LDR) ซึ่งหมายความว่ามีความต้านทานสูงมากหากไม่มีแสงและจะลดลงเมื่อแสงตกกระทบ โฟโตไดโอดเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีทางแยก PN ซึ่งดำเนินการใน Reverse Biasหมายความว่ามันเริ่มทำกระแสในทิศทางย้อนกลับเมื่อแสงตกกระทบและปริมาณการไหลของกระแสจะแปรผันตามปริมาณของแสง คุณสมบัตินี้ทำให้มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับ IR

โฟโตไดโอดมีลักษณะเป็น LED โดยมีการเคลือบสีดำที่ด้านนอก ใช้ในการย้อนกลับแบบเอนเอียงดังแสดงในแผนภาพวงจรด้านล่าง

LM358

LM358 เป็นเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน (Op-Amp) และวงจรนี้เราจะใช้มันเป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าLM358 มีตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอิสระสองตัวอยู่ภายในซึ่งสามารถขับเคลื่อนด้วย PIN เดียวดังนั้นเราจึงสามารถใช้ IC ตัวเดียวเพื่อสร้างโมดูลเซ็นเซอร์ IR สองตัว เราใช้ตัวเปรียบเทียบเพียงตัวเดียวที่นี่ซึ่งมีอินพุตที่ PIN 2 และ 3 และเอาต์พุตที่ PIN 1 ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้ามีอินพุตสองอินพุตตัวหนึ่งกำลังกลับอินพุตและวินาทีคืออินพุตแบบไม่กลับด้าน (PIN 2 และ 3 ใน LM358) เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไม่กลับด้าน (+) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตกลับด้าน (-) เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ (PIN 1) จะสูง และถ้าแรงดันไฟฟ้าของอินพุทกลับด้าน (-) สูงกว่าปลายที่ไม่กลับด้าน (+) แสดงว่าเอาต์พุตเป็น LOW

โมดูลเซ็นเซอร์ IR

ส่วนประกอบ

• คู่ IR (IR LED และโฟโตไดโอด)
• ไอซี LM358
• ตัวต้านทาน 100, 10k, 330 โอห์ม
• ตัวต้านทานตัวแปร - 10k
• LED

คุณสามารถเห็นการเชื่อมต่อในที่IR เซ็นเซอร์วงจร โฟโต้ไดโอดเชื่อมต่อแบบไบแอสย้อนกลับปลายด้านกลับของ LM358 (PIN 2) เชื่อมต่อกับตัวต้านทานตัวแปรเพื่อปรับความไวของเซ็นเซอร์ และปลายที่ไม่กลับด้าน (PIN 3) เชื่อมต่อกับทางแยกของโฟโตไดโอดและตัวต้านทาน

เมื่อเราเปิดวงจรจะไม่มีการแผ่รังสี IR ไปยังโฟโตไดโอดและเอาท์พุทของตัวเปรียบเทียบคือ LOW เมื่อเรานำวัตถุบางอย่าง (ไม่ใช่สีดำ) ไว้ด้านหน้าคู่ IR แล้ว IR ที่ปล่อยออกมาโดย LED IR จะสะท้อนโดยวัตถุและโฟโตไดโอดดูดซับ ตอนนี้เมื่อสะท้อน IR ตกบนโฟโตไดโอดแรงดันไฟฟ้าของโฟโตไดโอดจะลดลงและแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานอนุกรม R2 จะเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทาน R2 (ซึ่งเชื่อมต่อกับปลายตัวเปรียบเทียบที่ไม่กลับด้าน) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านกลับเอาต์พุตจะกลายเป็นสูงและ LED จะเปิด

แรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านกลับซึ่งเรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์สามารถตั้งค่าได้โดยการหมุนลูกบิดของตัวต้านทานตัวแปร แรงดันไฟฟ้าที่ปลายกลับด้าน (-) สูงขึ้นเซ็นเซอร์มีความไวน้อยกว่าและลดแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านกลับ (-) เซ็นเซอร์มีความไวมากขึ้น

วงจรทั้งหมดนี้สามารถวางบน PCB ที่จะสร้างมืออาชีพที่เหมาะสมโมดูลเซ็นเซอร์อินฟราเรด