Robo.com.ua Портал любителей робототехники

Главная · Проекты на Робо · Форумы · Ссылки · Статьи · Файловый архив · Поиск November 24 2020 09:16:53
Навигация
Главная
Проекты на Робо
Форумы
Ссылки
Статьи
Файловый архив
ЧаВо
Поиск
Блоги
YouTube




Последние статьи
Новая система складс...
Эксперимент с ИК при...
Проект ROBER или роб...
Программатор STK200 ...
Схема программатора ...
Партнерские ссылки
Обзор ИК-датчиков
Самый простой ИК- передатчик можно сделать, просто соединив ИК- светодиод через резистор к батарейке. Это самая простая, но, вероятно, не самая лучная схема. Она страдает от следующих недостатков:

- яркость ограничена токоограничивающим резистором.

- Он легко теряется в окружающем свете

- Излучение средней мощности сильно сокращает срок службы батареи

- Из-за перечисленных факторов расстояние передачи очень короткое

Эту схему обычно используют, когда есть немного окружающего света и расстояние до цели короткое, например, в роботах, следующих по линии или как ИК-бампер.

Примеры:

- Датчик конца ленты в видеомагнитофонах

- Датчик разрешения записи в дисководах

- В принтере- датчик конца бумаги.

- Оптический тахометр

Чтобы преодолевать эффект ослепления окружающим светом при передаче, свет от ИК- диода обычно модулируется. Модуляция в этом случае означает в быстром включении и выключении. Частота модуляции важна, если передатчик и приемник работают на одной и той же частоте. Однако, чаще всего декодеры работают на частоте около 40кГц. Это- исторический выбор, который дал возможность перейти от сверхзвуковых ТВ ДУ к ИК- управлению без сильных модификаций.

Сигнал модуляции- квадратная волна с циклом работы на 50% (обычно), это означает, что ограниченный резистором может быть разделен на два. Эффект от этого должно быть удвоение мгновенного тока через ИК- диод при сохранении мощности излучения. Удвоение тока увеличивает яркость ИК- диода и увеличивает диапазон (расстояние) передачи.

В приемнике фотодиод или фототранзистор может быть соединен через ёмкость, устраняя любой постоянный ток, который возникает из-за окружающего света, попадающего на датчик. Это производит волну переменного тока, которая может быть усилена и отсечена, чтобы восстановить первоначальную квадратную волну.

Это полностью не решает проблему, потому что сильный свет, наподобие прямых солнечных лучей, может все ещё насыщать фотодиод или фототранзистор. Фильтр, который блокирует видимый свет и пропускает инфракрасный, помещен перед датчиком, чтобы предотвратить насыщение. Некоторые фотодиоды также покрыты черной эпоксидной смолой, которая выполняет роль фильтра.

Вы можете делать ваши собственные ИК-фильтры из цветной негативной фотоплёнки. Засветите плёнку флюорисцентным светом в течении пяти минут, и вы получите хороший материал для фильтра. Он выглядит черным, но инфракрасный свет длиной волны 820-1050 нм проходит прямо через него. Сообщите оператору , что вы не хотите сделать фотографии, только проявить плёнку, что будет вам дешевле. Наш модулируемый луч света теперь почти не зависит от окружающего света, он ярче, и передаётся дальше, чем этой схемой. Количество информации ограничено. Луч либо есть, либо его нет. Это хорошо работает в некоторых приложениях.

Примеры:

- робот, следующий по линии.

- Датчик расстояния

- Счетчик объектов

- Охранные системы в пересечении луча света

По этой ссылке можно найти датчик расстояния, управляемы микроконтроллером. Чтобы получить большее количество информации о нашей передаче, мы должны смодулировать сигнал снова. Теперь вместо включения/выключения светодиода мы включаем/выключаем сигнал частотой 40 кГц. Это модуляция намного медленнее, поэтому схема может легко отделить сигнал данных от сигнала 40кГц.

Если вы посмотрите на сигнал, вы можете увидеть, что это- фактически амплитудная модуляция с несущей частотой 40 кГц модулируется с индексом модуляции ь=1 или модуляция на 100%. Не удивительно, что для выделения первоначальных данных мы используем такую же демодуляцию, как и в АМ-радио. Кривая сигнала- контур пиков сигнала. Если вы посмотрите на дисплей осциллографа, вы не увидите ничто, не похожее на единицу и ноль. Когда вы увеличите развертку, вы сможете увидеть 40кГц квадратную волну. После того, как этот сигнал 40кГц получен, отфильтрован и компаратор выдает выходной ток, чтобы ноль был напряжением <земли>, а единица- чистый 5В.

Таким образом передаётся сигнал в пультах ДУ, ИК- клавиатурах, мышках, в последовательных портах портативных ПК (IRDA использует более высокую несущую частоту). При использовании демодулятора подобно популярному прибору Sharp GP1U58 вы можете легко управлять вашим роботом при помощи пульта ДУ. Популярный вариант для преобразования демодулятора в датчик расстояния можно найти по ссылке.

Существует несколько форматов для ДУ, но наиболее популярные- SONY и PHILIPS. Наш передатчик- почти настоящее дистанционное управление, имеет даже больший радиус действия. Проблема с передатчиком- он ограничивает ток довольно большим сопротивлением. Так как мы пропускаем через светодиод очень короткие импульсы, чтобы завершить каждый фрейм управления, мы должны дать высокий импульсный ток через светодиод. Это, также как и увеличение количества светодиодов дистанционного управления способны дать больший диапазон действия. Не всегда есть возможность дать большой ток. У фирмы Siemens есть очень хорошее описание, которое описывает несколько передатчиков и приёмников, теорию их работы. Проблемы, связанные с попыткой сообщить , как далеко доходят ИК-лучи:

- интенсивность света уменьшается с квадратом расстояния, ограничивая полезный диапазон.

- Светлые цвета предметов отражают больше, чем темные цвета, так что размер расстояния, основанный на измерении интенсивности, покажут светлые предметы, как находящиеся ближе.

- Угол расположения объекта относительно направления света связан с интенсивностью отраженного луча.

- Зеркальные отражения дают фиктивные результаты

- Аналоговые напряжения требует, чтобы логарифмическое увеличение дало компенсацию за потери с расстоянием, добавляющим дополнительную схему.

- АЦП трудно сделать без динамической компенсации диапазона.

К счастью, есть путь обойти большинство из этих проблем.

В устройствах позиционирования (PSD) - результат не зависит от количества света, возвращенного на передатчик, а только позиция луча света на датчике. На различных расстояниях свет, возвращенный от объекта, попадает и сосредотачивается на различные части PSD. PSD представляет собой массив фотодиодов. Возвращаемый свет сосредоточен линзами. Расстояние от датчика связано с позицией сосредоточенного луча на массиве фотодиодов. К сожалению, вследствие того, что полученный луч передвигается по массиву фотодиодов медленно, расстояние является нелинейным.

Sharp изготавливает несколько различных PSD, которые довольно легко (за границей!) купить в местном магазине или через интернет. Различные сенсоры содержат те же самые PSD элементы, они главным образом отличаются по формату их выходного сигнала. Диапазон для большинства датчиков- 10 см- 80 см.

Самый лёгкий путь для новичка - это использовать GP2d15, который выдает ответ в виде да/нет, на вопрос "находится ли это расстояние в диапазоне". Этот датчик тредует только одной ножки ввода/вывода на микроконтроллере или логических элементах.

Для тех, кто имеет опыт с аналогово-цифровым преобразованием, GP2D12 - хороший вариант, но маленький диапазон напряжения означает то, что нужно использовать усилитель. Или АЦП- конвертер с высоким разрешением. Этот датчик требует только один вход ввода-вывода на микроконтроллере или АЦП конвертере. GP2D12 требует чтения бита синхронизации сигнала вывода в нужное время. Вы должны подать низкий сигнал управления, подождать 56мс, затем читать вывод датчика. Этот датчик требует двух выводов ввода-вывода на схеме таймера или микроконтроллера.

Датчик GP2D02 выдаёт 8-битный сигнал диапазона. Подайте низкий уровень на линию управления, подождите, пока вывод не перейдет в высокое состояние, переключите линию управления, чтобы синхронизировать 8-битные данные. Можно использовать таблицу поиска для компенсации нелинейных данных о расстоянии. Этот датчик требует двух выводов ввода-вывода на микроконтроллере. Методика вычисления линейности выхода можно найти по адресу: www.barello.net/Papers/GP2D02/derive_linear.htm .

Датчики GP2D02 и GP2D05 имеют открытые выходы утечки. На вход Vin можно подать минимум 3В. Вывод Vin GP2D02 или GP2D05 имеет внутри датчика подтягивающие резисторы приблизительно 12кОм. Вы не можете подключать этот ввод непосредственно к выводу питания МК, потому что напряжение 5В сохгёт датчик. Есть несколько вариантов подключения, что иллючтрируют следующие диаграммы.

Транзистор в первой схеме инвертирует входной сигнал. Внутренний 12кОм резистор (на схеме е по казан) перемещает вход высоко (3В). Когда МК помещает 5В на вход транзистора, транзистор включается и перемещает вход Vin около 0В. Вход Vin никогда <не видит> эти 5В от МК, так что вход Vin защищен.

Во второй схеме используется быстрый диод с низким переходным напряжением. Когда МК поддет 5В на вход датчика, диод блокирует ток, потому что анод- в 3В, так как диод обратно смещен. Когда МК подает 0В на вход, диод прямо смещен, подключает Vin на землю (0В). Снова это защищает вход Vin от более высокого напряжения МК, и это имеет дополнительную выгоду, не инвертируя сигнал микроконтроллера. Датчик находится в надежном корпусе из эпоксидной смолы, для лучших результатов и устранения шума вы должны заземлить корпус.



Оригинал: www.winnipegrobotics.com/Pages/Sensors/infrared.html


Опубликовал admin July 02 2004 - 00:00:000 Комментариев · 15028 Прочтений - Для печати
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, залогиньтесь или зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.
Гость
Имя

Пароль



Вы не зарегистрированны?
Нажмите здесь для регистрации.

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Сейчас на сайте
Гостей: 1
На сайте нет зарегистрированных пользователей

Пользователей: 651
Не активированный пользователь: 2514
Посетитель: knevech
Last Seen Users
disop11 weeks
EpicOne58 weeks
overlocker83 weeks
Driver_UA84 weeks
knevech92 weeks
Petro99 weeks
admin126 weeks
BOBKA137 weeks
salavat150 weeks
nik22157 weeks
Мини-чат
Вам необходимо залогиниться.

Нет присланных сообщений.
robo.com.ua Copyright © 2004-2015. EMail admin_shs()robo.com.ua