domingo, 6 de janeiro de 2013

Sensor IR - Projetos








Bem Vindo ao ano 2013, Felicidades.




Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);


Sensoreamento com Infra-Vermelho


O componente TCRT5000,  é composto de um emissor/receptor infra-vermelho, (ou até mesmo com componentes avulsos, por exemplo um TIL32 e um TIL78) é possível fazer um sensor detector de infra-vermelhos.
O alcance deste tipo de sensor é limitado a alguns centímetros, sendo apropriado para uso como sensores de presença e ou de linha.

Na verdade este tipo de sensor tem uma  ampla gama de usos, abaixo uma lista com os usos mais comuns:

Contadores de Objetos;
Sensor de Passagem;
Sensor de Presença;
Sensor de Distância;
Sensor de Posição;
Sensor de Rotação;
Sensor de Linha.

O funcionamento e bastante simples:

O emissor infra-vermelho, emite uma luz cuja radiação está no comprimento de onda do infra-vermelho acima de 800nm até 1mm frequência de 300GHz a 400 THz.
Dividida em três categorias: radiação infravermelha curta (0,8-1,5 µm), média (1,5-5,6 µm) e longa (5,6-1.000 µm).


Veja figura abaixo, que mostra onde se encontra a radiação IR dentro do espectro global.

Para saber mais, visite: http://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_infravermelha



A radiação solar e sua composição





Espectro e luz visível


Cachorro visto com uma câmera infra-vermelho e temperatura




Essa radiação emitida, quando refletida por um objeto, alcança o receptor infra-vermelho, que gera uma tensão proporcional a quantidade de radiação recebida (normalmente o receptor é um foto-transistor, e a radiação infra-vermelho incidente polariza sua base, deixando passar corrente do coletor para o emissor, conforme a intensidade de polarização recebida).


Reflexão do infra-vermelho






Par emissor TIL32 e receptor TIL78
TIL78 é um foto-transistor




A tensão de saída pode ser medida de forma analógica, ou se necessário, com componentes externos tais como amplificadores operacionais e schmitt-trigger que podem ser usados para transformar em sinal digital.

Para os componentes TIL32 e TIL78, existem diversos tipos de cores no encapsulamento e muito pareceidos, podendo haver confusão, para testar, polarize o emissor com um resistor de 330R e verifique com uma câmera fotográfica, se ele está "acendendo"....
Para o receptor, polarize com um resistor de 10K e verifique  se a tensão no terminal de saída varia conforme você vai fazendo "sombra" no componente (use o emissor para gerar o infra-vermelho ou até mesmo a luz do sol...).

Polarização do componente receptor e curva característica



Envolucro e substrato


Para o componente TRCT5000, já temos o para emissor-receptor em uma base apropriada para uso.
Veja abaixo um diagrama comum de ligação do componente.
Diagrama genérico de ligação
Componente - o emissor é o azul claro um foto-diodo; e o receptor o azul escuro, um foto-transistor


Note que existe um chanfro indicando o emissor  infra-vermelho

Dimensões

PROJETOS:

Entendido o funcionamento de um sensor infra-vermelho, podemos agora efetuar testes básicos de funcionamento

O primeiro projeto, será somente para teste do sensor; consiste em fazer a leitura do sensor e interpretar os dados, observando pela porta console serial.

O segundo projeto, consiste em fazer um simulador de presença / distância, também observando e interpretando os dados provenientes da porta console serial e de um LED para mostrar a informação.

O terceiro projeto é um contador, na verdade faremos um contador de quando o sensor está numa linha preta ou em uma área branca e interpretaremos a saída via console serial.



HARDWARE & MATERIAL:

1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++

1 x BreadBoard
1 x Sensor IR TCRT5000 ou equivalente
1 x LED difuso verde
1 x TIL32 (opcional)
1 x TIL78 (opcional)
1 x Resistor de 220R
1 x Resistor de 150R
1 x Resistor de 10K
fios e cabos para as conexões





LAYOUT & DIAGRAMA:


Utilizaremos o mesmo Hardware para os três projetos.
Abaixo o esquema em fritzing.










No esquema, foi usado o LED 1 que é o receptor foto-transistor (TIL-78) e o LED 2 como sendo o emissor infra-vermelho (TIL-32).
O LED 3 é um LED comum para indicações de estado.



SOFTWARE E PROGRAMAÇÃO:

Basicamente a programação consiste em:
1 - definir pinos e variáveis
2 - configurar pinos
3 - configurar comunicação serial
4 - ler o sensor IR
5 - imprimir dados na serial
6 - analisar os dados obtidos
7 - fazer algo com os dados (contar, acender led, acionar buzzer, etc...)

Abaixo o link para download via 4shared dos projetos.


http://www.4shared.com/file/FUURwM21/IR_Teste_Sensor.html

http://www.4shared.com/file/7gDYPvOQ/IR_SensorProximidade.html






VÍDEOS & TESTES:

Dúvidas e sugestões para: arduinobymyself@gmail.com

Projeto 1 (teste básico do sensor IR)
screencast: http://www.screencast.com/t/3EiyqKk7
youtube: http://www.youtube.com/watch?v=yf1b-T_4l2Q

 


Projeto 2 (Sensor de distância/proximidade)
screencast: http://www.screencast.com/t/xfYmzAJo
youtube: http://www.youtube.com/watch?v=ztMVRB7nttw




Projeto 3 (Contador de objetos)
screencast: http://www.screencast.com/t/4J3g7hvyPrB
youtube: http://www.youtube.com/watch?v=ckkO5lsroUo



Até o próximo projeto.