Sensore di prossimità a infrarossi con LM358: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo è un tutorial sulla realizzazione di un sensore di prossimità IR

Passaggio 1: guarda il video

Prima di procedere, ti consiglio di guardare prima il video completo. Lì troverai il processo completo sulla realizzazione di questo semplice circuito su una breadboard. Visita il mio canale 'ElectroMaker' per maggiori dettagli.

Passaggio 2: dai un'occhiata allo schema

Passaggio 3: ordinare le parti necessarie

IC1- Qualsiasi IC OP-Amp funzionerà come LM324, LM358, CA3130 ecc. (Lo stiamo usando come comparatore)

R1- 100K‎Ω Potenziometro/Resistore Variabile

R2- 100‎Ω - 1K‎Ω

R3- 10K‎Ω

L1- LED a infrarossi (LED IR) (trasmettitore IR)

L2- Ricevitore a infrarossi (foto-diodo IR) (sensore IR)

L3- LED normale (qualsiasi colore, il colore non ha molta importanza)

B1- Da 6 a 12 Volt CC

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Passaggio 4: come funziona questo circuito?

Bene, il nostro obiettivo in questo circuito è accendere un LED o un cicalino ogni volta che un ostacolo si avvicina al sensore, quindi prima abbiamo un fotodiodo a infrarossi il cui terminale negativo è collegato al binario positivo e il terminale positivo al binario negativo Tramite un resistore da 10K‎Ω. Ogni volta che la luce infrarossa cade sul fotodiodo, viene prodotta una piccola quantità di corrente che è di magnitudo molto inferiore da qualche parte nella gamma dei micro-ampere. Allora ci serve un po' di luce a infrarossi, giusto? Quindi abbiamo usato un infrarosso con un resistore di limitazione della corrente per fornirci un po' di luce a infrarossi, quindi quello che succede è quando qualsiasi ostacolo o oggetto si avvicina alla luce a infrarossi, la luce a infrarossi colpisce l'oggetto o l'ostacolo che si trova di fronte al LED a infrarossi e riflette al fotodiodo a infrarossi che poi lo converte in una certa quantità di corrente (nell'intervallo dei micro-ampere) e poiché abbiamo un resistore da 10 K‎Ω dal terminale positivo del fotodiodo a GND, la piccola corrente viene convertita in tensione e che è calcolato dalla legge di ohm (V= IR) dove R è costante 10K‎Ω e I quale corrente cambia con la quantità di luce infrarossa che cade su di essa. Diciamo che quando la distanza b/n IR LED e l'ostacolo è di 2 cm, la corrente prodotta dal fotodiodo è di 200 microampere (non è il valore esatto, potrebbe essere diverso) quindi la tensione sarà di 0,0002 Ampere (200 microampere) * 10000Ω (10KΩ) = 2 Volt. Più luce infrarossa cadrà maggiore sarà la corrente prodotta dal fotodiodo e ciò significa che maggiore sarà la tensione al terminale positivo del fotodiodo e viceversa. Poi abbiamo un potenziometro/resistenza variabile che funge da partitore di tensione. La formula per calcolare Vout= (Rbottom/ Rbottom + Rtop * Vin) quindi quando il potenziometro è più verso GND (Negative rail) che significa anche che la resistenza verso Vcc (Positive rail) è maggiore di quella verso GND, allora la tensione al pin centrale del potenziometro (Vout) sarà alto e Vice-Versa. Ciò significa che possiamo variare la nostra tensione di uscita da 0 a 9 Volt (il massimo è la nostra stessa tensione di ingresso). Ora abbiamo due tensioni, una dal fotodiodo e un'altra dal resistore variabile (potenziometro), quindi come possiamo usare queste due tensioni per attivare un LED? Il modo migliore è confrontare queste due diverse tensioni. E lo faremo usando un componente chiamato "Comparator" che è solo un amplificatore operazionale senza alcun feedback collegato b/n è l'uscita e l'ingresso non invertente (uno contrassegnato con segno +), funziona come un comparatore. In parole povere, se la tensione all'ingresso non invertente (quello contrassegnato con il +) è maggiore della tensione all'ingresso invertente (quello contrassegnato con -), l'uscita andrà alta (tensione di uscita positiva) e viceversa. Quindi colleghiamo il pin centrale del potenziometro (tensione di uscita regolabile) l'ingresso invertente (Pin 2 dell'LM358 che stiamo utilizzando) e il terminale positivo del fotodiodo (la tensione dipende dalla luce infrarossa) all'ingresso non invertente (Pin 3) Quindi, ogni volta che la tensione sul pin 3 diventa superiore al pin 2, il pin 1 (uscita del comparatore) diventa alto (la tensione di uscita sarà la tensione di ingresso stessa + poca perdita di tensione che è piccola e appena percettibile, e quando il pin 2 è più alto del Pin3, l'uscita diventa bassa (0V) Ora sai perché chiamiamo quel potenziometro come controllo della sensibilità. Se hai dubbi su qualcosa, sentiti libero di chiederci nella sezione commenti dei nostri video.

Passaggio 5: guida alla risoluzione dei problemi

Se il tuo circuito non funziona, segui i passaggi seguenti. Se non aiuta, sentiti libero di chiederci nella sezione commenti dei nostri video.

1. Controllare l'IC (OP-AMP) (COMPARATORE)

2. Assicurati di aver collegato i pin del comparatore nel modo giusto

3. Assicurati che le altre connessioni siano a posto

4. Assicurati che il tuo fotodiodo sia a posto, prova a usarne un altro

5. Assicurati che il tuo LED IR sia a posto collegandolo a qualsiasi batteria insieme a un resistore serie 1K OHM e vedendolo attraverso una fotocamera digitale (sembra di colore rosato e non è visibile ad occhio nudo)

6. Assicurati che il tuo potenziometro sia collegato nel modo giusto

7. Se il tuo LED O BUZZER lampeggia o suona continuamente, ruota il potenziometro maggiormente verso l'alimentazione positiva

8. Assicurati che il tuo alimentatore sia collegato nel modo giusto, il tuo circuito potrebbe essere danneggiato esponendolo ad alte tensioni o polarità invertite.