Prosty czujnik optyczny

[Tolo]

Czujnik wersja 2.0

Witam wszystkich!

Na wstępie chciałbym zaznaczyć że poradnik jest skierowany głównie do początkujących dlatego też są w nim wytłumaczone rzeczy dla niektórych oczywiste. Poniższy artykuł ma na celu przedstawienie budowy prostego czujnika odbiciowego który może znaleźć wielorakie zastosowanie np. W robocie Minisumo, mikromouse itp. Czujnik ten jest dobrą alternatywą dla drogich czujników sharpa i do prostszych konstrukcji jest jak znalazł.W układzie zastosowałem tanie i łatwo dostępne podzespoły.

Opis układu

Uwaga Do uruchomienia układu może się przydać miernik częstotliwości!

Układ jest nieprzyzwoicie prosty schemat możemy obejrzeć na obrazku poniżej . Jak widzimy do generowania fali nośnej została wykorzystana "nieśmiertelna" kostka NE555 . Rezystory R2,R3 i kondensatorem C2 ustalają częstotliwość pracy generatora która wynosi 36Khz. Rezystor R1 ogranicza prąd diody nadawczej i jego wartość należy dobrać doświadczalnie w zależności od parametrów diody.

Tak więc do budowy będziemy potrzebowali :

➡️ NE555

➡️ Rezystor (zależy od diody u mnie jest 51Ω)

➡️ Rezystor 100kΩ

➡️ Rezystor 200kΩ

➡️ Rezystor 100Ω

➡️ Kondensator 100pF

➡️ Kondensator 10nf

➡️ Scalonego odbiornika podczerwieni TSOP 1736 lub TSOP 4836

➡️ Mogą się przydać kondensatory filtrujące o wartości 100nF i 4,7uf

➡️ trochę kolorowych kabelków,termokurczka itp

Wszystkie elementy widać poniżej:

Montaż

Montaż proponuje przeprowadzić na pająka a całość upakować do jakiejś małej obudowy.

Zaczynamy !

Uwagajeżeli nie chcemy w przyszłości rozbudować czujnika możemy obciąć nóżki 4,5

Patrząc od góry wyprowadzenia naszego układu wyglądają tak :

Tak więc kondensator nóżki kondensatora 100nf obkręcamy dookoła nóżek 1 i 8 i dopiero je lutujemy. Po czym kondensator "kładziemy na scalaku.

Wyprowadzenia kondensatora 100pF zaginamy pod kątem prostym i "obkręcamy" dookoła nóżek 1 i 2. I połączenie zalewamy cyną .

Bierzemy rezystor 100KΩ i na jedną nóżkę nakładamy rurkę termokurczliwą i zginamy wyprowadzenia tak jak na zdjęciu po czym "obkręcamy" jego wyprowadzenia na nóżkach 6 i 7 i całość lutujemy. Uwaga nie skracamy nóżki rezystora zwartej z pinem 6 !

Teraz na nóżką rezystora która jest zlutowana z nóżką nr 6 nakładamy kawałek termokurczki i lutujemy ją z nóżką nr 2. I dopiero teraz ją skracamy.

Kolejną czynnością jest zamocowanie rezystora 200kΩ a więc jedna jego nóżkę lutujemy do pinu nr 7 drugą zaś obkręcamy dookoła nóżki nr 8. Jeżeli boimy się o zwarcie między rezystorem a kondensatorem 100nf to możemy po prostu na elektrodą kąndensatora nakleić kawałek taśmy izolacyjnej.

Teraz do nóżki 8 lutujemy kabelek czerwony do nóżki 1 dwa kabelki czarne a do nóżki 3 kabelek np żółty.

Teraz przydałby się miernik częstotliwości za pomocą którego zmierzylibyśmy częstotliwość pracy generatora jeżeli go nie mamy to musimy ufać że nie popełniliśmy błędu w montażu i wszystko działa...

Ostatnią czynnością jest wlutowanie rezystora ograniczającego diodą razem z diodą nadawczą IR anodą lutujemy do pinu 3 katodą do pinu 1

Układ zasilamy napięciem 5v jeżeli nic nie poszło z dymem i układ się nie grzeje to sprawdzamy przy pomocy komórki czy dioda się świeci, w tym celu bierzemy komórkę i włączamy w niej kamerę dioda na wyświetlaczu powinna się świecić na fioletowo lub zielono.

Jeżeli wszystko jest ok to skończyliśmy budowę generatora i możemy przejść do części 2 :

Część dwa

Mam nadzieje że wszyscy dokładnie przeczytali opis i udało im się uruchomić układ. Oczywiście w takiej formie w jakiej jest teraz trudno by go było gdziekolwiek zamontować

musi więc zamontować go w jakiejś obudowie wraz z odbiornikiem podczerwieni.

Czego potrzebujemy ?

➡️ Obudowy KM 03

➡️ Oprawki do 5mm leda

➡️ Scalonego odbiornika podczerwieni TSOP 4836

➡️ Wiertarki z wiertłami 5 i 1 mm

➡️ Kabelki

➡️ Cyjanopanu np; "kropelki"

➡️ Pistoletu do Hot Glue wraz z wkładami.

Części widzimy na fotografii poniżej. Kategorycznie odradzam wypalania otworów lutownicą (ja tak zrobiłem i żałuje )

A więc kiedy zajrzymy do wnętrza naszej obudowy zauważymy że są tak takie dwa wgłębienia w kształcie koła:

Rozwieramy jedno koło wiertłem 5 mm ja wypalałem lutownicą przez co wyszło jak wyszło 😕 I osadzamy w nim oprawkę do leda:

Sprawdzamy czy led dobrze się trzyma oprawki jeśli tak to wyjmujemy go i oprawkę zalewamy Cyjakiem

Teraz rozwieracamy drugie koło i osadzamy w nim odbiornik po uprzednim dolutowaniu kabli :

Teraz odbiornik przyklejamy do obudowy ,następnie wkładamy do oprawki leda a kabelki Odbiornika do lutujemy według rysunku

Nóżkę GND lutujemy do pinu 1 VCC do pinu 8 a nóżkę "Dane" zaopatrujemy w długi kabel

potem całość upychamy do wnętrza obudowy bacząc na to aby nie powstały zwarcia tak "zgnieciony" układ podłączamy do zasilania i sprawdzamy czy działa jeśli tak to zalewamy cała obudowę ciepłym glutem kable zaś przetykamy przez otwory wywiercone uprzednio w tylnej "klapce".

Możliwości zmian

Kto chciałby zwiększyć zasięg czujnika może postąpić następująco:

➡️ Kupić mocniejszą diodę i zmniejszyć wartość rezystora R1(uwaga na scalak !!)

➡️ Do nóżki trzy podłączyć bazę tranzystora który może sterować bardziej prądożerną diodą lub podłączyć w jej miejsce kilka mniejszych .

Kto zechciałby natomiast wykrywać po której stronie znajduje się obiekt może zbudować dwa takie same układy a do nóżki 4 obu układów dolutować kabelek który następnie podepniemy do portów uC będziemy wtedy mogli włączać i wyłączać niezależnie oba układy i po napisaniu odpowiedniego softu całość może pracować jak np coś takiego :

http://www.lynxmotion.com/images/data/irpd.pdf

Mój układzik w wersji podstawowej ma zasięg około 10-20cm (zależy od koloru przeszkody czarnego wogóle nie wykrywa.Nic tylko malować minisumo na czarno:mrgreen:)

Kto chciałby aby schematowi stało się zadość może przylutować miedzy nózki 1 i 5 kondesator 10nf .

Testy

Cóż testy nie wyszły najlepiej 😖 Czujnik wykrawa biały obiekt w odległości około 11cm a czarny w odległości 3cm (liczyłem na więcej 😥 )

Podsumowanie testów

W czasie testów objawiły się dwa błędy

➡️ Układ zaczyna generować poprawną częstotliwość dopiero przy napięci ≈ 5,9 v przy czym to napięcie jest za duże dla odbiornika ≈ 5,5 należy więc zastosować rezystor ograniczający zasilanie odbiornika o wartości 100Ω

➡️ Rezystor ograniczający diodę nadawczą jest niepotrzebny przy tym napięciu pobiera ona 60mA

Co trzeba zmienić ?

W następnej wersji dodam tranzystor który będzie sterował diodą ale ze znacznie wyższego napięcia powiedzmy 9V- 10V wtedy teoretycznie zasięg powinien się zwiększyć o połowę i wyniesie 20cm co mi na razie wystarcza...

Mam nadzieje że projekcik komuś się przyda krytyka mile widziana 😅

[piotreks-89]

Witam!

Projekt całkiem, całkiem, ale mogłeś pokazać upakowanego w tej małej obudowie 😉 Na NE555 nie trzeba uważać, ponieważ jego piny mają sporą wydajność prądową. Montowanie potencjometru niekoniecznie jest dobrym wyborem, ponieważ zajmuje on niemało miejsca. W potrzebnych elementach nie gra za bardzo roli jaki TSOP, ponieważ można sobie wyregulować ów potencjometrem częstotliwość pracy diody.

[BlackJack]

Tzn. tak projekt niezły, choć na tym schemacie jednak prosi się o dorysowanie tego kondensatora filtrującego zasilanie. mimo że autor o nim wspomina.

W wersji nano, czyli bez wykorzystanie końcówki RESET NE555 niezły zaśmiecacz eteru w torze IR.

Zaletą jest brak uC, co powoduje że może zbudować sobie to praktycznie każdy.

[KD93]

Dużo lepsza alternatywa dla mojego czujnika na attiny13 (tańsza). Gratulacje.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[piotreks-89]

KD93 nie do końca, bo ja pracuję nad ulepszonym czujnikiem na tiny13 z wysyłaniem pakietów i innymi bajerami. Czy się uda? Zobaczymy 🤣

Tutaj mamy przewagę procesora nad NE555, choć ten układ jest niezniszczalny to powoli wychodzi z mody, wyparty przez uC. Jednak autorowi należy się szacunek za dokonaną pracę, bo same obliczenia nie wystarczają przy takim czujniku 😉

[BlackJack]

KD93 nie do końca, bo ja pracuję nad ulepszonym czujnikiem na tiny13 z wysyłaniem pakietów i innymi bajerami.

A cóż to za bajery chcesz upchnąć w ATTiny13 ?

[piotreks-89]

BlackJack jakieś proste kodowanie, poza pakietami, ale to już pewnie przerost formy nad treścią 😉 Raczej się rozpędziłem pisząc tamtego posta 🤣

[BlackJack]

Można by w pewien sposób kodować, ale Tiny13, chyba z leksza za słaba, aby udźwignąć, kodowanie i dekodowanie naraz. Chyba żeby TSOPka wykorzystać do dekodowania komend z pilota, np. START/STOP w MS, ale to też nie wiem czy by ci Timerów nie brakło ?

Minimum to ATTiny25, ale tam też jest ciężko się upchnąć, ale procesor do takich zawodów na pewno lepszy.

[OldSkull]

BlackJack, mam czujnik na tiny13V z prostym, ale niezawodnym pakietem, wsad zajmuje 508B bez optymalizacji i 258B z optymalizacją (chociaż to drugie nie sprawdzałem czy działa, ale powinno), więc miejsca jest jeszcze sporo. Największą bolączką w tym procku jest liczba nóżek - nawet nóżka resetu byłaby przydatna :/

[KD93]

OldSkull, no niestety to jest racja, przydałby się procek w podobnej cenie z podobnymi możliwościami, tylko kapkę więcej wyprowadzeń.

KD93 nie do końca, bo ja pracuję nad ulepszonym czujnikiem na tiny13 z wysyłaniem pakietów i innymi bajerami.

Jeśli masz na myśli wysyłanie pakietów w postaci paczek impulsów, to raczej nie jest problemem i takie paczkowanie mogę dopisać do mojego czujnika na tiny13 choćby jutro (wtedy nie paczkowałem, bo nie było mi to potrzebne). Rzeczywiście bardziej interesowałyby mnie "inne bajery", ale nie wiem co da się jeszcze wycisnąć z tiny13 pod względem czujnika optycznego.

Duże znaczenie ma jednak zastosowanie czujnika, jeśli dodamy dodatkowe kodowanie, to niestety niechybnie wzrasta czas pomiaru. Do kategorii sumo jest to ważne, natomiast np. do jakichś odbijaczy czy robotów "edukacyjnych" raczej mało istotne.

Do tego czujnika dodanie paczkowania tez problemem nie jest, wystarczy podłączyć diodę do "głównego" uC i odpowiednio nią sterować.

W sumie jedyną wadą takiego rozwiązania w stosunku do generowania częstotliwości na uC jest to, że tutaj trzeba ją zmierzyć, a na uC można obliczy, jednakże obecnie dostęp do mierników z pomiarem częstotliwości nie jest trudny i nie są już one takie drogie.

Zasięg troszkę mały, może to zależeć od diody, niedokładnie ustawionej częstotliwości, ale wina może też być po stronie dość starego już modelu odbiornika TSOP. Mnie się na TSOP31236 udało uzyskać 50-60cm, czarny wyłapuje bez problemu, chociaż zasięg i tak jest mniejszy niż przy wykorzystaniu SFH5110, o ile upora się z jego czułością to można uzyskać nawet do metra.

Wiesz jaka to jest dokładnie dioda?

[BlackJack]

Co do większej ilości pinów, to są ATTIny (chyba 24) w 14 końcówkowych obudowach.

Jeżeli ktoś by chciał więcej w 8 pinach, to PIC12F1840.

[KD93]

Nie trzeba się zaraz na PIC'e przesiadać, jest ATtiny45.

[piotreks-89]

A jak chce się jeszcze więcej z DIP8/SO8 to Attiny85 🤣

[BlackJack]

Mi nie chodziło o ilość pamięci programu tylko o sprzętowe moduły jak DSM (Data Signal Modulator), SR-latch, DAC czy sprzętowa jednostka kryptograficzna kodując/dekodujaca w standardzie KeeLoq (choć to akurat inny PIC12), które znacznie upraszczają sprawę a i nowe możliwości dają.

Uprzedzając nieco kolejne kontry.

TAK. Na ATTiny45 też się da, tylko po co się męczyć jak cię sprzętowe moduły mogą wyręczyć. 😉

[Tolo]

Dzięki za słowa uznania 🙂

Nie długo trochę rozszerzę artykuł...

PS

Jako małą radę napiszę że w czasie strojenia nadajnika nie należy dotykać układu rękami (Ja zauważałem że moja własna pojemność sprawie że układ się rozstraja (ale nie wiem czy to czasem np nie wina miernik lub innych zakłóceń...