4 circuitos sensores de proximidade simples - usando IC LM358, IC LM567, IC 555

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Um sensor de proximidade IR é um dispositivo que detecta a presença de um objeto ou humano quando ele está dentro de uma faixa predeterminada do sensor, por meio de feixes infravermelhos refletidos.

Três conceitos úteis de sensor de proximidade são explicados aqui, o primeiro conceito é baseado em um LM358 opamp comum, o segundo usando IC LM567 que funciona com um princípio de loop de bloqueio de fase garantindo uma resposta muito precisa para a detecção. O terceiro circuito funciona usando o onipresente IC 555. Vamos aprender cada um com uma explicação passo a passo.



Visão geral

Existe um longa lista de sensores que estão disponíveis no mercado hoje.

Um desses sensores é o sensor de proximidade.



Neste post, vamos desvendar como funciona um sensor de proximidade e o que fornece os conhecimentos necessários para fazer este projeto em casa. Como o nome sugere, a unidade detecta se um objeto está perto ou longe dele. Eles podem ser projetados de diferentes maneiras.

Mas, o método mais comum é o baseado em raios infravermelhos e OPAMP. Alguns usos comuns desse dispositivo podem ser vistos em telefones celulares, sistemas de descarga automática, torneiras automáticas, secadores de mãos e robôs que nunca caem.

Componentes necessários

1 Led IR : Cada led emite alguma forma de radiação eletromagnética quando ligado. Por experiência própria, conhecemos leds que emitem luz visível.

Mas, também existem alguns leds especiais que emitem raios infravermelhos. Assim como pode haver leds visíveis de diferentes cores, os leds infravermelhos também emitem raios de diferentes comprimentos de onda. Os raios infravermelhos podem ter comprimentos de onda variados e podem assumir qualquer valor pertencente à sua faixa de onda.

Portanto, é muito importante que o fotodiodo IV utilizado seja capaz de detectar o comprimento de onda particular do INFRA RED emitido pelo led IV.

Led IR

dois. FOTODIODO IR : É um tipo especial de diodo que está conectado em polarização reversa para detecção de raios IR . Na ausência de radiação IV, ele tem uma resistência muito alta e passa por ele praticamente nenhuma corrente.

Mas quando os raios IR incidem sobre ele, sua resistência diminui e uma corrente proporcional à intensidade da radiação passa por ele.

Esta propriedade do fotodiodo é usada para gerar um sinal elétrico no sensor de proximidade na incidência de raios infravermelhos.

FOTODIODO IR

3 - Op-amp (IC LM358) : Op-amp ou amplificador operacional é um ic multiuso e é altamente reverenciado no mundo da eletrônica.

Neste projeto o op-amp é usado como um comparador. O LM358 IC tem dois amplificadores operacionais, o que significa que podemos fazer dois detectores de proximidade usando apenas um IC. A razão para usar op-amp no circuito é converter o sinal analógico em sinal digital.

Op-amp (IC LM358) Op-amp ou amplificador operacional é um ic multiuso

Quatro. Preset : Preset é basicamente um resistor com três terminais.

A função de um preset é dividir a tensão total disponível de forma que o usuário possa acessar uma fração dela. Nós apenas temos que definir o terminal do meio para uma posição apropriada.

A predefinição define a tensão limite acima da qual a tensão de saída deve ser gerada. Ele pode ser definido manualmente para resistência de qualquer valor girando sua cabeça com uma chave de fenda adequada.

Predefinido é basicamente um resistor com três terminais

5 Led vermelho : Usei um led vermelho para o meu projeto, mas geralmente pode ser usado led de qualquer cor. Ele atua como um sinal visual para mostrar que o obstáculo chegou perto o suficiente.

Led vermelho

6 Resistores : Dois de 220 ohms e um de 10k ohm.

7 Fonte de energia : 5 v a 6v.

Como isso funciona

O princípio subjacente ao funcionamento de um sensor de proximidade é bastante simples. Um conceito típico tem dois leds paralelos um ao outro - um led emissor de infravermelho e um fotodiodo.

Eles atuam como um par transmissor-receptor. Quando um obstáculo surge na frente dos raios emissores, eles são refletidos de volta e interceptados pelo receptor.

De acordo com as propriedades do fotodiodo, os raios infravermelhos interceptados diminuem a resistência do fotodiodo e o sinal elétrico resultante é gerado. Na prática, este sinal é a tensão através do resistor de 10k, que é alimentado diretamente para a extremidade não inversora do amplificador operacional.

Como funciona um sensor de proximidade

A função do op-amp é comparar as duas entradas fornecidas a ele.

O sinal do fotodiodo é dado ao pino não inversor (pino 3) e a tensão limite do potenciômetro é dada ao pino inversor (pino 2). Se a tensão no pino não inversor for maior do que a tensão no invertendo o pino, a saída do amp op é alta, caso contrário, a saída é baixa.

Resumindo, o op-amp converte o sinal analógico em sinal digital neste circuito.

SAÍDAS:

A saída do sensor pode ser usada de duas formas: ANALÓGICA e DIGITAL.

A saída digital está na forma de alta ou baixa. O sinal de saída digital de um sensor de proximidade pode ser usado para parar o movimento de um robô que evita obstáculos. Assim que o obstáculo chega perto o suficiente, o sinal pode ser alimentado diretamente para os pinos de entrada do acionador do motor para parar os motores.

A saída analógica é uma faixa contínua de valores de zero a algum valor finito. Esse sinal não pode ser fornecido diretamente aos drivers do motor e outros dispositivos de comutação. Primeiro, eles precisam ser processados ​​pelos microcontroladores e convertidos para a forma digital por meio de ADC e alguma codificação. Este formulário de saída requer um microcontrolador adicional, mas elimina o uso de op-amp.

Circuito Completo Digaram

circuito sensor de proximidade IR simples usando opamp

ATUALIZAR de Admin

O projeto de circuito acima também pode ser construído usando um único opamp comum IC 741, conforme mostrado abaixo:

sensor de proximidade simples usando um único LM 741

Videoclipe

2) Circuito detector de proximidade preciso (imune à luz solar)

A postagem a seguir explica um circuito detector de proximidade baseado em infravermelho (IR) preciso que incorpora o IC LM567 para garantir operações confiáveis ​​e à prova de falhas. Este circuito é imune à luz solar ou a qualquer outra luz ambiente e não será afetado até que os sinais refletidos sintonizados sejam recebidos pelo sensor. O design também funciona como um detector de obstáculos.

O Conceito de Circuito

Eu encontrei este projeto na rede enquanto procurava por um circuito de sensor de proximidade preciso e confiável, mas barato.

O circuito pode ser entendido com a ajuda da seguinte descrição:

Referindo-nos ao circuito detector de movimento infravermelho (IR) mostrado abaixo, vemos o design que consiste em dois estágios principais, um envolvendo o IC LM567, enquanto o outro com o IC555.

Basicamente o IC LM567 torna-se o coração do circuito que desempenha unicamente as funções de geração / transmissão da frequência IR e também a detecção da mesma.

Além disso, o IC tem um circuito interno de loop de bloqueio de fase que o torna altamente confiável com aplicações de circuito de detecção de frequência.

Significa que, uma vez que ele lê e se conecta a uma determinada frequência, seu recurso de detecção fica bloqueado nessa frequência e, portanto, qualquer outro distúrbio, não importa o quão forte possa ser, não influencia ou altera seu funcionamento.

Operação de Circuito

Uma frequência de oscilador interno determinada por R3, C2 alimenta o diodo IR D274 através de um estágio controlado por corrente que consiste em T1, R2. Essa frequência decide a frequência central do chip.

Com as condições acima, o IC é definido e centralizado na frequência acima, gerando uma constante alta em seu pino de saída # 8.

O pino de entrada nº 3 do IC espera para receber uma frequência que pode ser exatamente igual à frequência 'centrada' acima do IC.

O receptor IR ou o sensor conectado ao pino nº 3 do IC é posicionado exatamente para este propósito.

Assim que o feixe infravermelho do LD274 encontra um obstáculo, seu feixe é refletido e cai sobre o diodo detector BP104 devidamente posicionado.

A frequência IV do LD274 agora passa para o pino de entrada nº 3 do IC, uma vez que esta frequência será exatamente igual à frequência central definida do IC, o IC reconhece isso e instantaneamente muda sua saída de alta para BAIXA.

O gatilho baixo acima no pino # 2 do IC 555, que é configurado como um monoestável, por sua vez muda sua saída para alto, fazendo com que o alarme conectado soe.

A condição acima persiste enquanto a interrupção do sensor / detector IR permanecer e permitir que os feixes sejam refletidos. Com a inclusão de R9 e C5, a saída do IC555 exibe uma certa condição de atraso de desligamento para a campainha conectada, mesmo após o movimento ou o obstáculo se afastar.

Para ajustar o efeito de retardo, R9 e C5 podem ser ajustados de acordo com a preferência.

O circuito explicado acima também pode ser usado como um circuito detector de proximidade e um circuito detector de obstáculo.

Diagrama de circuito

Circuito detector de proximidade de precisão usando LM567 usando o recurso de loop de bloqueio de fase

Circuito de Teste

O circuito de teste a seguir mostra como verificar os resultados de um projeto básico baseado em IV do LM567. O esquema pode ser visto abaixo:

Como o LM567 detecta alvos de proximidade

Como você pode ver, apenas o estágio LM567 foi incorporado ao design, enquanto o estágio IC 555 foi eliminado para manter os procedimentos de teste fundamentais mais simples.

Aqui, o LED vermelho no pino nº 8 do IC acende e permanece aceso enquanto os LEDs de IV são mantidos paralelos entre si a uma distância de 1 pé.

Se você tentar substituir o LED vermelho do transmissor infravermelho Tx por alguma outra fonte externa com uma frequência diferente, o LM567 irá parar de detectar os sinais e o LED vermelho irá parar de brilhar.

Os diodos fotográficos não são cruciais, você pode usar quaisquer diodos fotográficos semelhantes ou padrão para os LEDs do transmissor e receptor.

Videoclipe para a configuração de teste acima:

3) Outro projeto de sensor de proximidade baseado em IC 567

Assim como acima, a característica excepcional em relação a este circuito é que ele não pode ser ativado ou agitado por radiação IV direta, em vez disso, apenas a radiação IV refletida atingindo o detector acionará o circuito.

No centro do circuito está um decodificador IC (U1) solitário de 567 tons que executa uma funcionalidade dupla: ele funciona como um driver de transmissor infravermelho básico e como um receptor. O capacitor C1 e o resistor R2 são empregados para fixar a frequência do oscilador interno de U1 em cerca de 1 kHz.

A saída de onda quadrada de U1 no pino 5 é aplicada na base Q1. O transistor Q1 é configurado como um amplificador seguidor de emissor, que conecta um pulso de 20 mA no ânodo LED2.

O transistor Q3 pega a saída IR do LED2 e direciona a transmissão para o Q2 para mais amplificação. Após a amplificação por Q2, o sinal é aplicado de volta à entrada de U1 no pino 3, fazendo com que o pino 8 se torne baixo, ligando o LED1.

Quando necessário, o LED1 pode ser substituído por um optoacoplador para alternar virtualmente qualquer carga operada por CA. Como o circuito é muito simples, quase qualquer plano de projeto funcionará.

O emissor de IV (LED1) e o fototransistor (03) devem ser instalados aproximadamente uma polegada separados dentro de uma colocação lado a lado e focados na mesma trilha exata.

Pode ser necessário testar o espaçamento e o ponto de vista da instalação de um par de dispositivos IR para descobrir a posição perfeita para qualquer faixa atribuída entre o detector e o emissor.

Como regra geral, uma lacuna de polegada entre o par emissor de infravermelho / detector torna possível para o circuito de proximidade descobrir um alvo com aproximadamente meia a 1 polegada de distância. Os alvos sombreados mais claros refletem muito melhor e podem funcionar em distâncias maiores do que aqueles criados a partir de elementos mais profundos. Enquanto o sensor de proximidade capta os sinais infravermelhos sintonizados, o circuito controlado continua ligado e, assim que o sinal desaparece, a saída é desligada.

4) Detector de proximidade usando circuito IC 555

Neste terceiro projeto, discutimos um circuito detector de proximidade baseado em IC 555 simples que pode ser usado para detectar invasão humana à distância.

Operação de Circuito

Um detector de proximidade infravermelho pode ser considerado um dos circuitos mais valiosos e amplamente utilizados na faixa de aplicação de automação eletrônica.

Normalmente podemos vê-lo sendo usado em dispensadores de água automáticos, unidades de secador de mãos automáticas e algumas variantes específicas podem ser testemunhadas nas portas automáticas de lojas de departamento.

Princípio de funcionamento do circuito detector de proximidade proposto usando IC 555

No projeto, uma geração de rajadas rápidas de pulsos de tensão de pico do IC LM555 é implementada em uma taxa de frequência relativamente mais baixa, que é transmitida via LED infravermelho como jatos de feixes de infravermelho.

Esses pulsos transmitidos são focados na área que deve ser monitorada e são refletidos de volta quando um sujeito ou intruso é detectado sobre um diodo fototransistor posicionado estrategicamente para receber esses sinais refletidos.

Quando isso acontece, os sinais recebidos passam por processamento para permitir que um mecanismo de relé conectado e, subsequentemente, um dispositivo de alarme seja ativado.

Para testar a implementação acima, um objeto pode ser introduzido através da zona dos feixes IR e a resposta pode ser verificada monitorando a operação do relé, como movendo a mão na área focada, a uma distância de cerca de 1 metro.

Quando os sinais refletidos atingem o fototransistor, ele desenvolve uma diferença de potencial através do potenciômetro de 1M (ajustável) e dispara o estágio Darlington associado, que por sua vez ativa o estágio 555 do lado direito configurado como um circuito monoestável.

O relé é ativado em resposta a isso e permanece LIGADO dependendo do atraso de tempo predeterminado monoestável definido pelo capacitor de 1M e 10uF.

Diagrama de circuito

Circuito de alarme de sensor de proximidade IC 555

Lista de peças do circuito detector de proximidade IR baseado em IC 555 proposto.

2-- IC LM 555
2-- soquetes de IC de 8 pinos
1-- relé 12 V 5 pinos
1-- Uso geral do fototransistor infravermelho

1-- Uso geral do diodo infravermelho

3-- BC547
2-- capacitores. 10 uF / 50 V
1-- diodo 1N4148
1- led vermelho 5mm
1-- 68 H
1-- 1K5
2-- 10K
1-- 100K
1-- 470 R H Todos 1/2 W

1-- resistor de 10k 1/4 w a ser conectado entre o fio central predefinido de 1M e o par BC547

Pinagem IC 555

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