Czujnik zbliżeniowy na podczerwień za pomocą LM358: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Jest to instrukcja dotycząca tworzenia czujnika zbliżeniowego IR

Krok 1: Obejrzyj wideo

Zanim przejdziemy dalej, polecam najpierw obejrzeć cały film. Znajdziesz tam pełny proces tworzenia tego prostego obwodu na płytce stykowej. Odwiedź mój kanał „ElectroMaker”, aby uzyskać więcej informacji.

Krok 2: Spójrz na schemat

Krok 3: Zamów potrzebne części

IC1- Każdy układ scalony wzmacniacza operacyjnego będzie działał jak LM324, LM358, CA3130 itp. (Używamy go jako komparatora)

R1-100KΩ Potencjometr/Rezystor zmienny

R2 – 100Ω - 1KΩ

R3-10K‎

L1- dioda podczerwieni (dioda podczerwieni) (nadajnik podczerwieni)

Odbiornik podczerwieni L2 (fotodioda podczerwieni) (czujnik podczerwieni)

L3-normalna dioda LED (dowolny kolor, kolor nie ma znaczenia)

B1- 6 do 12 woltów prądu stałego

Kupuj komponenty elektroniczne w niższej cenie i bezpłatnej wysyłce: utsource.com

Krok 4: Jak działa ten obwód?

Cóż, naszym celem w tym obwodzie jest zaświecenie diody LED lub brzęczyka za każdym razem, gdy jakakolwiek przeszkoda zbliży się do czujnika, więc najpierw mamy fotodiodę na podczerwień, której zacisk ujemny jest podłączony do szyny dodatniej, a zacisk dodatni do szyny ujemnej Poprzez rezystor 10K‎Ω. Za każdym razem, gdy światło podczerwone pada na fotodiodę, wytwarzana jest niewielka ilość prądu, który jest bardzo mniejszy w zakresie mikroamperów. W takim razie potrzebujemy trochę światła podczerwonego, prawda? Więc użyliśmy podczerwieni z rezystorem ograniczającym prąd, aby zapewnić nam trochę światła podczerwonego, więc co się dzieje, gdy jakakolwiek przeszkoda lub jakikolwiek obiekt zbliża się do światła podczerwonego, światło podczerwone uderza w obiekt lub przeszkodę, która znajduje się przed diodą podczerwieni i odbija się z powrotem do fotodiody podczerwieni, która następnie zamienia ją na pewną ilość prądu (w zakresie mikroamperów), a ponieważ mamy rezystor 10K‎ Ω od dodatniego zacisku fotodiody do GND, mały prąd jest zamieniany na napięcie, które jest obliczone przez prawo omów (V= IR) gdzie R jest stałą 10K‎Ω i I, której prąd zmienia się wraz z ilością padającego na niego światła podczerwonego. Powiedzmy, że gdy odległość b/w IR LED od przeszkody wynosi 2 cm, prąd wytwarzany przez fotodiodę wynosi 200 mikroamperów (nie jest to dokładna wartość, może być inna), więc napięcie wyniesie 0,0002 ampera (200 mikroamperów)) * 10000Ω (10KΩ) = 2 wolty. Im więcej światła podczerwonego będzie padało, tym większy prąd wytwarzany przez fotodiodę, a to oznacza wyższe napięcie na dodatnim zacisku fotodiody i odwrotnie. Następnie mamy potencjometr / rezystor zmienny, który działa jako dzielnik napięcia. Wzór do obliczenia Vout = (Rbottom/ Rbottom + Rtop * Vin), więc gdy potencjometr jest bardziej w kierunku GND (szyna ujemna), co oznacza również, że opór w kierunku Vcc (szyna dodatnia) jest większy niż w kierunku GND, wtedy napięcie na środku pinu potencjometru (Vout) będzie wysoki i odwrotnie. Oznacza to, że możemy zmieniać nasze napięcie wyjściowe od 0 do 9 V (maksymalne jest nasze napięcie wejściowe). Teraz mamy dwa napięcia, jedno z fotodiody, a drugie z rezystora zmiennego (potencjometru), więc jak możemy wykorzystać te dwa napięcia do wyzwolenia diody LED? Najlepszym sposobem jest porównanie tych dwóch różnych napięć. I zrobimy to za pomocą komponentu zwanego 'Comparator', który jest po prostu wzmacniaczem operacyjnym bez sprzężenia zwrotnego dołączanego b/w jego wyjście i nieodwracające wejście (oznaczone znakiem +), działa jako komparator. Mówiąc prościej, jeśli napięcie na wejściu nieodwracającym (oznaczonym +) jest wyższe niż napięcie na wejściu odwracającym (oznaczonym -), wyjście będzie wysokie (napięcie dodatnie na wyjściu) i odwrotnie. Podłączamy więc środkowy pin potencjometru (regulowane napięcie wyjściowe) wejście odwracające (Pin 2 używanego przez nas LM358) i dodatni zacisk fotodiody (napięcie zależy od światła podczerwonego) do wejścia nieodwracającego (Pin 3) Tak więc, gdy napięcie na pinie 3 staje się wyższe niż na pinie 2, pin 1 (wyjście komparatora) staje się wysoki (napięcie wyjściowe będzie samo napięcie wejściowe + niewielka utrata napięcia, która jest niewielka i ledwo zauważalna, a kiedy pin 2 jest wyższy niż Pin3, wyjście jest niskie (0 V) Teraz wiesz, dlaczego nazywamy ten potencjometr jako kontrolą czułości. Jeśli masz w czymś wątpliwości, możesz zapytać nas w sekcji komentarzy do naszych filmów.

Krok 5: Przewodnik rozwiązywania problemów

Jeśli Twój obwód nie działa, wykonaj poniższe czynności. Jeśli to nie pomoże, możesz zapytać nas w sekcji komentarzy do naszych filmów.

1. Sprawdź układ scalony (OP-AMP) (KOMPARATOR)

2. Upewnij się, że prawidłowo podłączyłeś piny komparatora!

3. Upewnij się, że inne połączenia są w porządku

4. Upewnij się, że twoja fotodioda jest w porządku, spróbuj użyć innej

5. Upewnij się, że dioda podczerwieni jest w porządku, podłączając ją do dowolnej baterii wraz z rezystorem serii 1K OHM i obserwując ją przez kamerę cyfrową (wygląda na różowo i nie jest widoczna gołym okiem)

6. Upewnij się, że twój potencjometr jest podłączony we właściwy sposób

7. Jeśli dioda LED LUB BUZZER miga lub brzmi w sposób ciągły, przekręć potencjometr bardziej w kierunku dodatniego zasilania

8. Upewnij się, że twój zasilacz jest podłączony we właściwy sposób, Twój obwód może zostać uszkodzony przez wystawienie go na wysokie napięcie lub odwrotną polaryzację.