Sensor jarak IR adalah perangkat yang mendeteksi keberadaan suatu objek atau manusia ketika berada dalam jarak yang telah ditentukan dari sensor, melalui sinar inframerah yang dipantulkan.

Tiga konsep sensor jarak yang berguna dijelaskan di sini, konsep pertama didasarkan pada opamp LM358 biasa, yang kedua menggunakan IC LM567 yang berfungsi dengan prinsip fase loop terkunci memastikan respons yang sangat akurat untuk pendeteksian. Rangkaian ketiga bekerja menggunakan IC 555 yang ada di mana-mana. Mari kita pelajari masing-masing dengan penjelasan langkah demi langkah.

Gambaran

Ada sebuah daftar panjang sensor yang tersedia di pasaran saat ini.

Salah satu sensor tersebut adalah sensor jarak.

Dalam posting ini, kami akan mengungkap cara kerja sensor jarak dan apa yang memberikan pengetahuan yang diperlukan untuk membuat proyek ini di rumah. Seperti namanya, unit mendeteksi apakah suatu objek dekat atau jauh darinya. Mereka dapat dirancang dengan berbagai cara.

Tapi, metode yang paling umum adalah yang satu ini berdasarkan sinar INFRARED dan OPAMP. Beberapa penggunaan umum perangkat ini dapat dilihat pada telepon seluler, sistem penyiraman otomatis, keran otomatis, pengering tangan, dan robot yang tidak pernah jatuh.

Komponen Diperlukan

1. Dipimpin IR : Setiap led memancarkan beberapa bentuk radiasi elektromagnetik saat dinyalakan. Dari pengalaman rumah tangga kami, kami mengetahui led yang memancarkan cahaya tampak.

Tapi, ada juga beberapa led khusus yang memancarkan sinar infra merah. Sama seperti ada led terlihat dengan warna berbeda, led IR juga memancarkan sinar dengan panjang gelombang berbeda. Sinar Infra Merah dapat memiliki panjang gelombang yang bervariasi dan dapat mengambil nilai apa pun yang termasuk dalam pita gelombangnya.

Jadi, sangat penting bahwa fotodioda IR yang digunakan harus dapat mendeteksi panjang gelombang INFRA RED tertentu yang diberikan oleh led IR.

dua. FOTO IR : Ini adalah jenis dioda khusus yang terhubung dalam bias balik untuk deteksi sinar IR . Dengan tidak adanya radiasi IR, ia memiliki resistansi yang sangat tinggi dan praktis tidak ada arus yang melewatinya.

Tetapi ketika sinar IR jatuh padanya, resistensinya menurun dan arus yang sebanding dengan intensitas radiasi dibiarkan melewatinya.

Properti fotodioda ini digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik di sensor jarak pada kejadian sinar IR.

3. Op-amp (IC LM358) : Op-amp atau penguat operasional adalah ic multiguna dan sangat dihormati di dunia elektronik.

Dalam proyek ini op-amp digunakan sebagai pembanding. IC LM358 memiliki dua buah op-amp yang artinya kita dapat membuat dua proximity detektor hanya dengan menggunakan satu IC. Alasan penggunaan op-amp pada rangkaian adalah untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.

Op-amp atau penguat operasional adalah ic multiguna

Empat. Preset : Preset pada dasarnya adalah resistor yang memiliki tiga terminal.

Fungsi preset adalah membagi tegangan total yang tersedia sedemikian rupa sehingga pengguna dapat mengakses sebagian kecil darinya. Kita hanya perlu mengatur terminal tengah ke posisi yang sesuai.

Preset mengatur tegangan ambang batas di atas yang tegangan keluaran harus dihasilkan. Ini dapat diatur secara manual ke resistansi nilai berapa pun dengan memutar kepalanya menggunakan obeng yang sesuai.

Preset pada dasarnya adalah resistor yang memiliki tiga terminal

5. LED merah : Saya telah menggunakan led merah untuk proyek saya tetapi secara umum led warna apa pun dapat digunakan. Ini bertindak sebagai sinyal visual untuk menunjukkan bahwa rintangan sudah cukup dekat.

6. Resistor : Dua 220 ohm dan satu 10k ohm.

7. Sumber Daya listrik : 5 v hingga 6v.

Bagaimana cara kerjanya

Prinsip di balik kerja sensor jarak cukup sederhana. Konsep tipikal memiliki dua led yang sejajar satu sama lain - led pemancar IR dan fotodioda.

Mereka bertindak sebagai pasangan pemancar-penerima. Ketika penghalang datang di depan sinar pemancar, mereka dipantulkan kembali dan dicegat oleh penerima.

Sesuai dengan sifat fotodioda, sinar IR yang dicegat menurunkan resistansi fotodioda dan sinyal listrik yang dihasilkan dihasilkan. Sinyal ini dalam praktiknya adalah tegangan yang melintasi resistor 10k yang langsung diumpankan ke ujung op-amp non-pembalik.

Fungsi dari op-amp adalah membandingkan dua masukan yang diberikan padanya.

Sinyal dari fotodioda diberikan ke pin non inverting (pin 3) dan tegangan threshold dari potensiometer diberikan ke pin inverting (pin 2), jika tegangan pada pin non inverting lebih besar dari tegangan pada pin pembalik output op-amp tinggi jika output rendah.

Secara keseluruhan, op-amp mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital di sirkuit ini.

OUTPUT:

Keluaran sensor dapat digunakan dalam dua bentuk: ANALOG dan DIGITAL.

Output digital dalam bentuk tinggi atau rendah. Sinyal keluaran digital dari sensor jarak dapat digunakan untuk menghentikan gerakan robot yang menghindari rintangan. Segera setelah hambatan cukup dekat, sinyal dapat langsung diumpankan ke pin input pengemudi motor untuk menghentikan motor.

Output analog adalah rentang nilai yang berkelanjutan dari nol hingga beberapa nilai hingga. Sinyal tersebut tidak dapat langsung diberikan ke driver motor dan perangkat switching lainnya. Pertama, mereka perlu diproses oleh mikrokontroler dan diubah menjadi bentuk digital melalui ADC dan beberapa pengkodean. Bentuk keluaran ini membutuhkan mikrokontroler tambahan tetapi meniadakan penggunaan op-amp.

Digaram Sirkuit Penuh

rangkaian sensor jarak IR sederhana menggunakan opamp

UPDATE dari Admin

Rancangan rangkaian di atas juga dapat dibangun dengan menggunakan IC 741 opamp tunggal biasa, seperti gambar di bawah ini:

Sensor jarak sederhana menggunakan satu LM 741

Klip video

2) Sirkuit Detektor Kedekatan Akurat (Kebal terhadap Sinar Matahari)

Posting berikut menjelaskan rangkaian detektor jarak berbasis inframerah (IR) akurat yang menggabungkan IC LM567 untuk memastikan operasi yang andal dan mudah dilakukan. Sirkuit ini kebal terhadap sinar matahari atau cahaya sekitar lainnya, dan tidak akan terpengaruh, sampai sinyal pantulan yang disetel diterima oleh sensor. Desainnya juga berfungsi sebagai detektor rintangan.

Konsep Sirkuit

Saya menemukan desain ini di internet saat mencari sirkuit sensor jarak yang akurat dan andal namun murah.

Sirkuit dapat dipahami dengan bantuan deskripsi berikut:

Mengacu pada rangkaian detektor gerak inframerah (IR) yang ditunjukkan di bawah ini, kita melihat desain yang terdiri dari dua tahap utama, satu melibatkan IC LM567 sementara yang lain dengan IC555.

Pada dasarnya IC LM567 menjadi jantung sirkuit yang hanya menjalankan fungsi menghasilkan / mentransmisikan frekuensi IR dan juga mendeteksinya.

Selain itu, IC memiliki sirkuit loop terkunci fase internal yang membuatnya sangat andal dengan aplikasi sirkuit pendeteksi frekuensi.

Artinya, begitu ia membaca dan mengunci ke frekuensi tertentu, fitur pendeteksiannya akan terkunci ke frekuensi itu dan oleh karena itu gangguan menyimpang lainnya tidak peduli sekuat apa pun itu tidak memengaruhi atau mengganggu fungsinya.

Operasi Sirkuit

Frekuensi osilator internal yang ditentukan oleh R3, C2 memberi makan dioda IR D274 melalui tahap yang dikendalikan saat ini yang terdiri T1, R2. Frekuensi ini menentukan frekuensi tengah chip.

Dengan kondisi di atas, IC diatur dan dipusatkan pada frekuensi di atas yang menghasilkan tinggi konstan pada pin keluaran # 8.

Pin input # 3 dari IC menunggu untuk menerima frekuensi yang mungkin sama persis dengan frekuensi 'berpusat' di atas dari IC.

Penerima IR atau sensor yang terhubung di pin # 3 dari IC ditempatkan tepat untuk tujuan ini.

Segera sinar IR dari LD274 menemukan hambatan, berkasnya dipantulkan dan jatuh pada dioda detektor BP104 yang ditempatkan dengan tepat.

Frekuensi IR dari LD274 sekarang diteruskan ke pin input # 3 dari IC, karena frekuensi ini akan persis sama dengan frekuensi pusat set IC, IC mengenali ini dan langsung mengalihkan outputnya dari tinggi ke RENDAH.

Pemicu rendah di atas pada pin # 2 dari IC 555 yang dikonfigurasi sebagai monostabil pada gilirannya mengalihkan outputnya ke tinggi, menyebabkan alarm yang terhubung meledak.

Kondisi di atas berlanjut selama gangguan dari sensor / detektor IR tetap ada dan memungkinkan berkas untuk dipantulkan. Dengan masuknya R9 dan C5, output dari IC555 menunjukkan kondisi penundaan tertentu untuk bel yang terhubung bahkan setelah gerakan atau rintangan menjauh.

Untuk menyesuaikan efek delay-off, R9 dan C5 dapat diubah sesuai preferensi.

Rangkaian yang dijelaskan di atas juga dapat digunakan sebagai rangkaian pendeteksi kedekatan dan rangkaian pendeteksi hambatan.

Diagram Sirkuit

Rangkaian pendeteksi jarak presisi menggunakan LM567 menggunakan fitur loop terkunci fasa

Sirkuit Uji

Rangkaian pengujian berikut menunjukkan cara memverifikasi hasil dari desain dasar berbasis IR LM567. Skema dapat dilihat di bawah ini:

Bagaimana LM567 mendeteksi target kedekatan

Seperti yang Anda lihat, hanya tahap LM567 yang digabungkan dalam desain sedangkan tahap IC 555 telah dihilangkan untuk menjaga prosedur pengujian fundamental lebih sederhana.

Di sini LED merah pada pin # 8 IC menyala dan tetap menyala selama LED IR dipegang sejajar satu sama lain dalam jarak 1 kaki.

Jika Anda mencoba mengganti LED pemancar merah inframerah Tx dengan beberapa sumber eksternal lain yang memiliki frekuensi berbeda, LM567 akan berhenti mendeteksi sinyal dan LED merah akan berhenti menyala.

Dioda foto tidak penting, Anda dapat menggunakan dioda foto serupa atau standar untuk LED pemancar dan penerima.

Klip video untuk persiapan pengujian di atas:

3) Desain Sensor Jarak berbasis IC 567 lainnya

Sama seperti di atas, fitur luar biasa mengenai rangkaian ini adalah tidak dapat diaktifkan atau diguncang oleh radiasi IR langsung, melainkan hanya radiasi IR yang dipantulkan yang mengenai detektor yang akan memicu rangkaian.

Di tengah rangkaian terdapat IC decoder nada 567 (U1) soliter yang menjalankan fungsi ganda: ia bekerja sebagai penggerak pemancar-IR dasar dan sebagai penerima. Kapasitor C1 dan resistor R2 digunakan untuk memperbaiki frekuensi osilator internal U1 menjadi sekitar 1 kHz.

Output gelombang persegi dari U1 pada pin 5 diterapkan pada basis Q1. Transistor Q1 diatur sebagai penguat emitor-pengikut, yang menghubungkan pulsa 20-mA pada anoda LED2.

Transistor Q3 mengambil output IR dari LED2 dan mengarahkan transmisi ke Q2 untuk amplifikasi lebih lanjut. Setelah amplifikasi oleh Q2, sinyal diterapkan kembali ke input U1 di pin 3, memicu pin 8 menjadi rendah, menyalakan LED1.

Bila diperlukan, LED1 dapat diganti dengan optocoupler untuk mengalihkan hampir semua beban yang dioperasikan AC. Karena rangkaiannya sangat mudah, hampir semua rencana desain akan berhasil.

Pemancar IR (LED1) dan fototransistor (03) harus dipasang kira-kira inci terpisah dalam penempatan berdampingan dan difokuskan pada jalur yang sama persis.

Mungkin diperlukan untuk menguji sudut pandang jarak dan pemasangan sepasang perangkat IR untuk mengetahui posisi sempurna untuk rentang yang ditetapkan antara detektor dan emitor.

Sebagai aturan praktis, celah inci antara pasangan pemancar / detektor IR memungkinkan sirkuit kedekatan menemukan target sekitar setengah hingga 1 inci terpisah. Target berbayang lebih terang mencerminkan jauh lebih baik dan dapat bekerja pada jarak yang lebih jauh daripada yang dibuat dari elemen yang lebih dalam. Selama sensor jarak mengambil sinyal IR yang disetel, sirkuit yang dikontrol terus dihidupkan, dan segera setelah sinyal menghilang, outputnya mati.

4) Detektor Kedekatan Menggunakan Sirkuit IC 555

Dalam desain ketiga ini kami membahas rangkaian detektor jarak berbasis IC 555 sederhana yang dapat digunakan untuk mendeteksi manusia yang masuk tanpa izin dari kejauhan.

“atau tabel kebenaran gerbang logika ”

Operasi Sirkuit

Detektor jarak inframerah dapat dianggap sebagai salah satu sirkuit yang paling berharga dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi otomasi elektronik.

Kita biasanya dapat melihatnya digunakan di dispenser air otomatis, unit pengering tangan otomatis dan beberapa varian tertentu dapat disaksikan di pintu otomatis department store.

Prinsip kerja rangkaian proximity detector yang diusulkan menggunakan IC 555

Dalam desain, pembangkitan semburan cepat pulsa tegangan puncak dari IC LM555 diimplementasikan pada tingkat frekuensi yang relatif lebih rendah, yang ditransmisikan melalui LED inframerah sebagai pancaran sinar IR.

Pulsa yang ditransmisikan ini difokuskan ke area yang perlu dipantau, dan dipantulkan kembali ketika subjek atau penyusup terdeteksi melalui dioda fototransistor yang ditempatkan secara strategis untuk menerima sinyal yang dipantulkan ini ..

Setelah ini terjadi, sinyal yang diterima melalui pemrosesan untuk mengaktifkan mekanisme relai terpasang dan kemudian perangkat alarm diaktifkan.

Untuk menguji implementasi di atas, sebuah objek dapat dimasukkan melintasi zona berkas IR dan responsnya dapat diperiksa dengan memantau operasi relai, seperti dengan menggerakkan tangan di area fokus, dalam jarak sekitar 1 meter.

Ketika sinyal yang dipantulkan mengenai fototransistor, ia mengembangkan perbedaan potensial di seluruh pot 1M (dapat disesuaikan) dan memicu tahap Darlington terkait, yang pada gilirannya mengaktifkan tahap 555 sisi kanan yang dikonfigurasi sebagai rangkaian monostabil.

Relai diaktifkan sebagai respons terhadap hal ini dan tetap AKTIF tergantung pada penundaan waktu monostabil yang telah ditentukan yang ditetapkan oleh kapasitor 1M dan 10uF.