Capteur de proximité infrarouge. Capteur de proximité IR Capteur de proximité IR DIY
Afin d'attirer des clients ou des acheteurs, vous pouvez réaliser un stand publicitaire automatisé ou une vitrine dans laquelle l'éclairage s'allumera lorsqu'une personne s'en approchera. Une tentative d’utilisation de capteurs de mouvement standard à cet effet a échoué car ils réagissent au mouvement et non à la présence.
Capteur de proximité IR
Oui, lorsqu'une personne s'approche, le capteur de mouvement allumera la publicité, mais si la personne s'arrête et regarde le stand publicitaire ou la vitrine, la publicité s'éteindra car il n'y aura aucun mouvement. Nous avons besoin d'un capteur qui réagisse non pas au mouvement, mais au fait qu'une personne se trouve devant lui. Par exemple, un capteur de réflectance IR dont le schéma est donné ici. Le capteur est constitué d'une « paire optique » issue du système de télécommande du téléviseur, d'une LED infrarouge HL1 et d'un photodétecteur résonant HF1 réglé sur une fréquence de 36 kHz.
La LED et le photodétecteur sont dirigés dans une direction vers l'endroit devant le stand publicitaire ou la vitrine. Ils doivent être situés de manière à ce que la lumière du NI n'atteigne pas directement HF1, mais uniquement lorsqu'elle est réfléchie par un obstacle situé devant le capteur. Autrement dit, il devrait y avoir une cloison opaque entre eux.
Le multivibrateur sur les éléments D1.3 et D1.4 génère des impulsions d'une fréquence de 36 kHz (cette fréquence est précisément réglée en sélectionnant la résistance R7). Ces impulsions arrivent à la base de l'interrupteur du transistor VT3. Une LED infrarouge NI est incluse dans son circuit collecteur. DIRIGÉ
émet des flashs de lumière IR, se répétant à une fréquence de 36 kHz, et l'intensité lumineuse de ces flashs dépend du courant traversant la LED, dont la valeur est réglée en sélectionnant la résistance de la résistance R5.
Si une personne se tient devant le capteur, des éclairs lumineux émis par la LED NI sont réfléchis par celui-ci et tombent sur le photodétecteur HF1. Dans ce cas, l'interrupteur de sortie du photodétecteur s'ouvre et sa sortie (broche 3) sera zéro logique. Le transistor VT1 s'ouvre et charge le condensateur C2. La tension qui y est appliquée est une unité logique. La sortie D1.2 est également logique.
Le transistor VT2 s'ouvre et le relais K1 avec ses contacts (non représentés sur le schéma) allume l'éclairage du stand ou de la vitrine. Lorsqu'une personne s'écarte, la lumière ne s'éteint pas immédiatement, mais après 23 secondes (temps de décharge C2 à R3). Ceci est nécessaire pour que la lumière ne clignote pas lorsqu'une personne s'approche du stand publicitaire ou de la vitrine. La sensibilité du capteur (portée jusqu'à une personne) dépend de la résistance R5.
Le capteur est conçu pour contrôler des équipements électriques ou pour travailler avec système de sécurité. Il réagit à l'approche d'une personne ou de tout objet qui s'y trouve. Selon la sensibilité réglée par la résistance d'ajustement, la plage de fonctionnement peut aller de plusieurs mètres à plusieurs centimètres.
Le circuit est basé sur la puce LM567, qui est un décodeur de tonalité. Étant donné que le réglage de la fréquence de décodage dépend de la fréquence du générateur intégré et lui est en fait égale, cette fréquence peut être utilisée comme source d'impulsions pour moduler le rayonnement infrarouge.
La fréquence de l'oscillateur intégré à la puce dépend du circuit RC R7-C2. Dans ce cas, les impulsions peuvent être supprimées de la broche 5 du microcircuit. C'est ce qui a été fait ici. Les impulsions de la broche 5 A1 via le circuit R4-C3 sont fournies à l'entrée de l'amplificateur à l'aide des transistors VT1 et VT2, à la sortie desquels (dans le circuit collecteur VT1) la LED infrarouge HL1 est allumée.
Ainsi, HL1 sert d'émetteur de signal IR et le phototransistor VT3 sert de récepteur.
HL1 et VT3 sont mutuellement situés de sorte qu'il n'y a pas de connexion optique directe entre eux. Ils sont dirigés dans une direction - dans cette direction, et entre eux se trouve une cloison opaque, qui peut être, par exemple, un plateau de table (par exemple, HL1 est sur la table et VT3 est sous la table).
Si une personne ou un objet apparaît devant le capteur composé de HL1 et VT3, le faisceau IR émis par la LED HL1 est réfléchi par sa surface et frappe le phototransistor VT3. Le faisceau étant modulé par les impulsions du générateur du microcircuit A1, des impulsions de photocourant de même fréquence sont formées au niveau de l'émetteur VT3. Ils sont fournis, via la résistance d'accord R6, qui régule la sensibilité, et le condensateur C1, à l'entrée du décodeur de la puce A1. Comme leur fréquence coïncide avec la fréquence du générateur sur R7 et C2, et qu'il ne peut en être autrement, l'interrupteur à la sortie du microcircuit A1 s'ouvre, il sort en collecteur vers sa broche 8. Cela crée un courant à base du transistor VT4 . Il s'ouvre et la tension sur son collecteur monte jusqu'à la tension d'alimentation.
La tension d'alimentation nominale de la puce LM567CN est de 5 V et l'ensemble du circuit ici est alimenté en 12 V. Par conséquent, la tension d'alimentation du microcircuit est réduite et stabilisée au niveau 5U par le stabilisateur paramétrique VD2-R11.
La LED IR AL123A produite dans le pays peut être remplacée par presque toutes les LED IR conçues pour les systèmes de télécommande.
Les notations R7 et C2 peuvent différer sensiblement de celles indiquées sur le schéma. Cela n'aura pratiquement aucun effet sur le fonctionnement du capteur, car le même circuit R7-C2 fonctionne à la fois dans le générateur de fréquence de référence pour le détecteur de phase du décodeur de la puce A1, et dans le générateur de modulation du rayonnement IR du DIRIGÉ. Autrement dit, les fréquences d'émission et de réception coïncident dans tous les cas, car elles sont générées par le même générateur.
Tous les condensateurs utilisés doivent être conçus pour une tension maximale non inférieure à la tension d'alimentation.
La sensibilité du capteur (plage de réponse) peut être réglée de deux manières. Dans le premier cas, il s'agit d'une résistance d'accord R6, qui régule la sensibilité du décodeur. Dans le deuxième cas, il s'agit du choix de la résistance R5, qui limite le courant traversant la LED infrarouge. Vous ne devez pas choisir cette résistance inférieure à 3-4 Ohms.
Littérature:
- "Deux systèmes de contrôle automatique de l'éclairage." et. Radio, 2008, n° 3, p.
Gorchuk N.V.
Les robots, comme la mort, tout le monde a vraiment besoin d’organes sensoriels pour naviguer dans l’espace. Le télémètre infrarouge Sharp GP2Y0A21YK est très adapté à ce rôle si vous devez éviter les collisions avec des obstacles ou savoir approximativement où se trouve cet obstacle.
À propos, vous possédez peut-être déjà chez vous un robot qui utilise des capteurs similaires. Ce sont presque tous des robots aspirateurs chinois sensés et, je crois, de nombreux modèles Roomba. Et probablement bien d’autres.
Et si ces capteurs ont trouvé leur place dans une technologie plus ou moins sérieuse, alors on leur trouvera une utilité, non ?
Pour ne pas tergiverser, je dirai tout de suite : j'ai commandé ces capteurs pas seulement pour jouer. Au contraire, dès le début, je savais qu'il me serait utile de réaliser une lampe interactive qui modifie l'intensité de la lueur en fonction de la position de la paume au-dessus.
Bien sûr, la réalité a finalement fait ses propres ajustements. En d’autres termes, il dispose désormais de cinq modes : veilleuse, lumière variable, thermomètre, aurores boréales réglables manuellement et aurores boréales automatiques.
Et en plus - quelques fonctions de service : allumer et éteindre l'éclairage de fond et le plafonnier de la pièce.
Voici comment cela fonctionne :
Eh bien, il est maintenant temps de parler plus en détail du capteur grâce auquel tout s'est passé.
Comme je l'ai dit au tout début, le Sharp GP2Y0A21YK est un télémètre infrarouge. Cela signifie qu'il est équipé d'un émetteur IR et d'un récepteur IR : le premier sert de source du faisceau dont la réflexion est captée par le second. Dans ce cas, les rayons IR du capteur pour oeil humain invisibles (bien qu'un scintillement rouge puisse être discerné si vous regardez dans le capteur) et à cette intensité sont inoffensifs.
Ils n’ont également aucun effet sur les animaux domestiques.
Selon les caractéristiques :
- Tension d'alimentation : 5 V
- Consommation de courant maximale : 40 mA (typique - 30 mA)
- Plage de fonctionnement : 10 cm - 80 cm
Les inconvénients sont une portée plus courte (le HC-SR04 a environ 4 m) et une dépendance aux interférences externes, y compris certains types d'éclairage. Par exemple, j'ai vu des mentions selon lesquelles la lumière du soleil peut affecter les lectures des capteurs.
Le capteur est fourni dans un kit spartiate, c'est-à-dire le capteur lui-même et un câble avec un connecteur pour la connexion au capteur. De l'autre côté se trouvent simplement des fils étamés, ce qui n'est pas très pratique pour une utilisation avec Arduino Uno, mais convient tout à fait aux contrôleurs sans connecteurs soudés. Puisque j'avais prévu d'utiliser le capteur avec Arduino Pro Mini, c'était tout à fait possible option appropriée- J'ai simplement soudé les fils dans la planche à pain.
Les fils diffèrent par la couleur : jaune - signal, noir - masse, rouge - alimentation plus (+5V).
La sortie du capteur est analogique (bien que, pour une raison quelconque, la fiche technique indique numérique). C'est-à-dire que la tension est proportionnelle à la distance jusqu'à l'obstacle. Cependant, comme dans le cas des ultrasons, il existe des différences entre les différents types d'obstacles pour le capteur.
À cet égard, dans la fiche technique, Sharp fournit des données en utilisant des cartes de référence Kodak avec une réflectivité de 90 % comme réflecteurs. A en juger par cela, à 20 cm le capteur produit 1,3V.
Comparons avec mes données expérimentales :
Permettez-moi de vous rappeler que l'entrée analogique Arduino fonctionne dans la plage 0V - 5V et comporte 1024 pas, d'où le calcul : (5/1024)*(lectures du capteur). Donc, si vous tenez compte du fait que tout est fait de vos propres mains (tremblantes), les lectures correspondent bien aux caractéristiques du capteur. Et en même temps, vous pouvez voir que la surface noire effectue ses propres ajustements.
Alors ça brille 
En même temps, comme l'a remarqué le lecteur attentif, il y a des spécificités. Le fait est que lorsque l'obstacle se rapproche de la limite inférieure de la plage (10 cm), le capteur commence à considérer que l'obstacle, au contraire, s'éloigne (quand je l'ai recouvert de la main, les lectures ont été enregistrées à 345).
Cela ressemble à ceci :
D'où la conclusion : bien que la fiche technique soit tout à fait adéquate à de nombreuses fins, il est parfois judicieux de mener des expériences afin que cela ne soit pas atrocement douloureux plus tard. Et cela est particulièrement vrai si le capteur est quelque peu encastré (ou recouvert d'un matériau transparent aux infrarouges), ce qui signifie qu'il peut recevoir des réflexions provenant des murs ou d'autres éléments du boîtier.
Par exemple, j'ai été confronté au fait qu'Evlampia, après avoir été installé à sa place habituelle après des tests « de bureau » réussis, a commencé à devenir fou. Au début, je pensais que les interférences de l'alimentation étaient à blâmer et j'ai même installé quelques condensateurs (10 µF et 0,1 µF) en parallèle avec l'alimentation du capteur, mis l'entrée analogique Arduino à zéro via une résistance de 10 kOhm et j'ai même acheté une surtension. prise de protection.
Mais comme cela n'a pas aidé, il est retourné à la table, où il a tourné le capteur dans différentes directions et a vu qu'en fait, même si la distance jusqu'à l'obstacle le plus proche est supérieure à 80 cm, les lectures du capteur changent sensiblement. Alors si vos charges sont insuffisantes, vérifiez les relevés réels en conditions réelles.
Voici, par exemple, un croquis élémentaire qui, d'une part, affiche les lectures du capteur à intervalles d'une demi-seconde et, d'autre part, allume la LED Arduino si les lectures sont comprises entre 100 et 200 :
// Jaune - A0, Noir - masse, Rouge - +5V int l non signé ; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); l = 0; ) void loop() ( l = analogRead(A0); Serial.println(l); délai (1000); si (l > 100 && l< 200) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); } }
Pour résumer, le capteur, bien qu’un peu capricieux, est très simple d’utilisation et relativement bon marché.
Il peut être utilisé dans les robots, ainsi que pour le contrôle des intersections portes, dans certains appareils interactifs contrôlés par des gestes et dans autre chose que suggère votre imagination.
Je prévois d'acheter +33 Ajouter aux favoris J'ai aimé la critique +38 +67L'appareil d'aujourd'hui sera un capteur de proximité infrarouge. Le capteur est assemblé sur un microcontrôleur Attiny13 peu coûteux, est facile à fabriquer et ne nécessite aucun réglage.
Vidéo du fonctionnement du capteur :
En quoi un tel capteur diffère-t-il, par exemple, des capteurs de mouvement fabriqués en usine (qui, soit dit en passant, sont devenus très accessibles et peu coûteux) ?
La principale différence réside dans la portée. Les capteurs prêts à l'emploi sont encore davantage axés sur les grandes pièces et le contrôle de mouvement. Dans notre cas, le capteur est compact et davantage conçu pour les fonctions de contrôle de proximité et est destiné à être intégré dans des projets prêts à l'emploi.
Le champ d'utilisation peut être étendu :
— réaction des objets à l'approche d'une main (par exemple, jouets interactifs, appareils automatiques) ;
- ouvrir les armoires, les portes, etc. à l'approche d'une main ;
— allumer la lumière au passage du « checkpoint » ;
— orientation du robot dans l'espace (contrôle des murs et des obstacles) ;
— les systèmes de contrôle des mouvements des mains ;
- alarme;
— …
1 Principe de fonctionnement.
Le capteur fonctionne très simplement. L'appareil envoie des impulsions avec une certaine période à l'aide d'une LED IR. Les rayons infrarouges réfléchis par un objet sont reçus par le récepteur infrarouge TSOP. Il y a un objet – il y a un signal, il n’y a pas d’objet – il n’y a pas de signal. Pour éviter les fausses alarmes des télécommandes domestiques, les interférences ou les impulsions lorsque les lumières sont allumées, l'appareil transmet une certaine séquence d'impulsions et lors du décodage du TSOP, tout ce qui ne correspond pas à cette séquence est rejeté. Sur appareils électroménagers(contrôlé à l'aide de télécommandes IR) l'appareil n'a aucun effet, puisque le signal est relativement faible et modulé par une séquence qui n'est utilisée nulle part.
2 Schéma, tableau.
Structurellement, le capteur est déjà assemblé. Le foulard a fait ses preuves dans divers projets, il a donc été décidé de réaliser ce projet en l'utilisant également.
Un changement mineur dans la conception est l'installation d'une résistance variable pour ajuster la sensibilité du capteur. Il n'y a plus de changements. Les composants utilisés dans la conception ne sont pas critiques pour les évaluations - des valeurs proches d'eux peuvent être utilisées.
3 Micrologiciel du microcontrôleur.
Pour flasher le firmware du microcontrôleur (dans la carte), vous devez connecter le programmateur aux broches correspondantes :
Rappel : Pour Algorithm Builder et UniProf, cochez les cases comme sur l'image.
Pour PonyProg, AVR Studio, SinaProg, les cases sont cochées à l'envers.
Octets de fusible : Low=$7A, High=$FF
Découvrez comment programmer des microcontrôleurs dans
4 Caractéristiques de conception.
L'un des inconvénients du fonctionnement du circuit est la dépendance de la sensibilité du capteur à l'éclairage général. Cela se produit en raison de la correction automatique de la sensibilité par le TSOP lui-même (afin qu'un éclairage parasite n'amène pas le récepteur dans la zone de non-travail).
Cet effet peut être réduit de plusieurs manières :
— Pour que moins de lumière parasite tombe sur le récepteur, il faut le placer dans un tube opaque (j'ai utilisé du thermorétractable noir, après l'avoir préalablement rétréci pour obtenir des parois plus épaisses) et fermer le tube d'un côté avec un bouchon opaque ( Je l'ai rempli de colle chaude noire) et de l'autre, faites-en un filtre de lumière rouge foncé. Cette conception protège autant que possible de la lumière indirecte, tandis que la sensibilité n'en souffre pas puisque le filtre rouge est hautement transparent pour les rayons IR. Il est conseillé de placer la LED IR dans le tube - cela réduira les réflexions latérales des rayons infrarouges - qui peuvent donner de fausses alarmes.
— Une autre façon de résoudre ce problème est d'utiliser la correction d'éclairage, par exemple, le plus simple est d'utiliser une photorésistance dans le circuit de réglage de la sensibilité (en série avec une résistance à sensibilité variable). Avec un éclairage plus lumineux, le courant traversant la photorésistance augmente, ce qui entraîne une augmentation de la sensibilité et vice versa.
Autre recommandation, cette fois pour l'installation du capteur. Le principe du capteur étant basé sur la réception d'un rayonnement réfléchi, lorsqu'un objet est proche d'un plan réfléchissant (par exemple un mur dans un couloir), les réflexions du plan produiront un fond supplémentaire qui réduira la sensibilité globale. Dans ce cas, essayez de placer le capteur à un angle par rapport au plan - cela dirigera les rayons réfléchis sur le côté (pour la plupart).
5 Fonctionnement du capteur.
Après avoir assemblé le capteur, nous le mettons en service. Pour commencer, nous réglons la sensibilité au milieu, allumons le capteur, le pointons dans la direction souhaitée et utilisons la sensibilité pour configurer une réponse fiable à l'objet dont nous avons besoin.
Si le contrôle à partir d'une télécommande domestique est utilisé lors du fonctionnement du capteur, vous devez suivre la procédure d'apprentissage du bouton (commande) de la télécommande. L'appareil n'utilise qu'un seul bouton : réinitialiser la valeur de déclenchement. Pour étudier le bouton, vous devez mettre l'appareil hors tension, « appuyer » sur la broche de sortie TSOP (dans le schéma, la broche « Out ») à la terre, allumer l'appareil, relâcher la broche « Out » et appuyer sur le bouton sélectionné. bouton de la télécommande. Le capteur va maintenant commencer à fonctionner normalement.
Lorsque plusieurs capteurs sont allumés à proximité les uns des autres (par exemple, pour contrôler la direction de mouvement d'un objet), les capteurs interfèrent avec le travail de chacun, car leurs signaux ne sont pas synchronisés. Pour éliminer ce problème, la sortie d'interdiction infrarouge « LED-Ban » est utilisée. Sur tous les appareils sauf un, cette broche doit être « pressée » contre la masse. Dans ce cas, tous les capteurs fonctionneront à partir de la source inférieure du signal infrarouge. Si une LED émettrice ne suffit pas, alors vous pouvez connecter des LED IR en parallèle à la sortie du dispositif émetteur (sans oublier les résistances de ballast).
En cas de fonctionnement en parallèle de plusieurs capteurs, tous doivent être entraînés sur le même bouton de télécommande ou tous ne doivent pas être entraînés.
6 Conclusion.
Le fonctionnement du système présente à la fois des avantages et des inconvénients.
Tout d'abord, les inconvénients :
— Dépendance du fonctionnement de l'appareil (sensibilité) à la luminosité de l'éclairage. Ce problème est en train d’être résolu, dans une certaine mesure, mais le problème est là ;
— Faible résolution (les petits objets « fonctionneront » mal) ;
— Portée de réponse courte (la présence de murs et plafonds réfléchissants réduit la portée, car ils ne permettent pas d'augmenter la sensibilité - de fausses alarmes dues aux réflexions apparaissent).
Et pour le dessert, les plus :
— Simplicité de conception (et si vous avez déjà assemblé un foulard auparavant, vous n'avez rien à faire du tout !) ;
— Absence d'éléments rares et coûteux ;
- Ne nécessite aucun réglage.
Comme vous pouvez le voir sur la vidéo, le capteur réagit de manière assez fiable à la main dans un rayon d'un demi-mètre. Il fonctionne de manière fiable depuis la télécommande et n'interfère pas avec le téléviseur à proximité. La consommation de courant est inférieure à 10 mA. Le capteur peut être alimenté à partir de sources d'une tension de 3 à 6 volts (certains TSOP ne peuvent pas fonctionner en dessous de 5 volts - cela doit être pris en compte).
Permettez-moi de décrire la situation plus en détail : il y a une pièce avec deux entrées. Lorsque vous entrez de n'importe quel côté, la lampe doit s'allumer (il y a un capteur de mouvement et elle ralentit fermement lorsque vous quittez la pièce, elle s'éteint immédiatement).
Si un objet se trouve dans une pièce donnée et que quelqu'un d'autre traverse l'une des entrées, la lumière reste allumée et ne s'éteindra que s'il n'y a personne dans cette pièce... aussi simple soit-il.
Ce capteur n'est pas capable de déterminer la direction de son intersection (c'est-à-dire qu'il ne sait pas s'ils sont entrés ou s'ils sont sortis).
Il faut soit installer des capteurs qui contrôlent le sens de l'intersection, soit surveiller la présence de personnes dans le passage (par exemple, avec un capteur PIR)
tout va mal. Je vais essayer de décrire l'algorithme de tout le travail, puisque vous savez écrire des programmes, contrairement à moi :-). Il y a donc une pièce avec deux ou trois entrées (et/ou sorties). chaque entrée/sortie est contrôlée par un bloc IR comme le vôtre, et toute la pièce est contrôlée par un capteur PIR - la lumière s'allumera après que quelqu'un y soit et ne s'éteindra qu'après que le capteur PIR aura ordonné que tous les objets soient partis la pièce donnée en fonction d'un signal provenant de l'un des blocs IR. Tout cela est traité par le microcontrôleur (pas forcément Tinka13, mais mieux que AVR Merci !
Ils l'ont expliqué de manière confuse. J'ai mal compris. S'il existe un capteur PIR qui surveille les personnes dans la pièce, pourquoi contrôler l'entrée séparément ? Ou les entrées des locaux sont-elles de longs couloirs ?
tous les capteurs PIR fonctionnent pendant un certain temps après que l'objet a quitté la zone de contrôle, ou s'éteignent lorsqu'il y a encore une personne à l'intérieur de la pièce. Encore une fois, la sensibilité n'est pas très bonne, et un seul capteur ne peut pas balayer complètement la pièce, et il y a un long délai avant d'entrer dans la zone de contrôle. Il y a des circuits sur les compteurs, mais c'est pour une entrée/sortie. ok, j'ai une idée là... aujourd'hui je vais assembler tes capteurs (j'ai fait les planches hier), et je vais remuer ça. Merci d'avoir participé. Et si quelque chose doit être modifié dans le firmware, j'espère que vous ne refuserez pas
Bonjour! Puis-je s'il vous plaît avoir le code source du programme ? Dans quelle langue le firmware a-t-il été écrit ?
La source est à la fin de l'article.
Écrit sur http://algrom.net/russian.html
Merci! Je n’ai probablement pas regardé toutes les modifications.
Bonjour GetChiper ! J'ai parcouru vos liens et on ne parle que du troisième contact.
Et les épingles ? 3
Et 7
avec mémorisation et uniquement depuis la télécommande non et je ne l'ai pas trouvé ? Et s'il vous plaît, faites-le dans le même firmware pendant 10 secondes. retard d'arrêt à la 5ème étape.
Sincèrement. Merci.
