fon2

Датчик приближения своими руками.

В некоторых случаях может потребоваться прибор или датчик в условных единицах показывающий расстояние до какого-то препятствия. Этот ИК - датчик в виде линейной диаграммы показывает степень приближения или удаления какого-то объекта или препятствия. Величина индицируемого расстояния зависит от индивидуальной настройки датчика и световой чувствительности используемых в нем ИК-светодиода и ИК-фотоприемника.
Принцип действия датчика приближения напоминает работу радара или локатора, но отличается тем, что здесь оценка расстояния производится не по времени полета волны туда и обратно, а по интенсивности (яркости) отраженного инфракрасного сигнала.
Измерительная часть схемы датчика приближения состоит из ИК-светодиода и ИК-фотоприемника от систем дистанционного управления современных телевизоров.
Такой фотоприемник представляет собой интегральную схему с логическим выходом, обладающую определенным порогом чувствительности к инфракрасному свету. То есть, логический ноль на выходе появится только тогда, когда интенсивность поступающего на него света будет выше определенного порога. Таким образом, порог световой чувствительности фотоприемника во время работы не меняется. Но, меняется яркость свечения ИК-светодиода (от нуля, и нарастает семью ступенями до максимума). То, на какой из этих ступеней яркости отраженный ИК-свет будет зарегистрирован интегральным фотоприемником, как раз и зависит от расстояния до ближайшей поверхности, от которого происходит отражение. Ну а дальше, представление номера этой ступени яркости наглядно в виде длины светодиодной линейки в датчике приближения.

Принципиальная схема датчика приближения показана на рисунке 1.
В основе схемы датчика - счетчик-генератор на микросхеме D1. Частота его мультивибратора установлена элементами C1-R1 на уровне 38 kHz. Это соответствует резонансной частоте интегрального фотоприемника FH1. При работе счетчика на выводах 14, 13 и 15 по кольцу изменяется двоичный код от «000» до «111». Частота изменения около 280 Гц. Этот нарастающий восемью ступенями двоичный код поступает на входы логических элементов «И» микросхемы D2. На другие входы данных элементов поступают импульсы f = 38 кГц с выхода мультивибратора микросхемы D1 (с вывода 9).
В результате, на выходах элементов D2 образуются пачки импульсов, заполненные частотой 38 kHz. Наличие данных пачек соответствует логическим единицах двоичного кода, снимаемого с выводов 14,13 и 15 D1. Эти пачки поступают на вход трех транзисторных ключей VT1-VT3, к коллекторам которых подключен ИК-светодиод HL1 через токоограничительные резисторы R7-R9, величины сопротивлений которых находятся в соотношении весовых коэффициентов двоичного кода.
indikator rastoyaniya1 Таким образом, HL1 излучает инфракрасный свет, модулированный f = 38 кГц. При этом, интенсивность излучаемого света изменяется по ступенчато-нарастающей характеристике, восемью ступенями, от нуля до некоторого максимального значения. Пределы этого изменения яркости, соответственно, пределы индикации расстояния до препятствия устанавливают при налаживании подбором сопротивлений R7, R8, R9. При этом, желательно сохранять их соотношение.
HL1 и FH1 в конструкции датчика приближения направлены в одну сторону, а между ними установлена светонепроницаемая перегородка, исключающая прямое попадание излучения от HL1 на FH1.
Выходной двоичный код счетчика D1 поступает на дешифратор D3, на выходе которого включены семь сверхярких индикаторных светодиодов HL2-HL8. Пока интенсивность отраженного света ниже порога чувствительности FH1, на его выходе присутствует логическая единица, которая блокирует индикацию подачей логической единицы на старший разряд дешифратора, смещая индикацию в неиспользуемую зону.
В процессе работы счетчика D1 яркость HL1 постепенно ступенчато нарастает, и, если препятствие находится в пределах чувствительности, в определенный момент интенсивность достигает такого уровня, что сила отраженного от препятствия света достигает и превышает порог чувствительности FH1. В этот момент на выходе FH1 уровень меняется и включается индикация датчика приближения, которая продолжается до окончания цикла.
Таким образом, чем ближе препятствие, расстояние до которого нужно измерить, тем большее число светодиодов HL2-HL8 будет зажигаться. Частота их переключений около 30 Hz, поэтому, зрительно приближение к препятствию воспринимается в датчике приближения как удлинение линейки из горящих светодиодов.

Фотоприемник ILMS5380 возможно заменить практически любым интегральным фотоприемником от систем управления телевидеотехники. Важно, чтобы он был со встроенным формирователем логического уровня и фильтром на 27-50 кГц.
Важно учесть, что мультивибратор D1 должен быть настроен именно на частоту фильтра FH1, и чем точнее эта настройка, тем лучше будет работать схема. Частоту фильтра FH1 обычно определяют по маркировке, например, ILMS5380 - на 38 kHz, ILMS5360 - на 36 kHz, SFH506- 32 - на 32 kHz, и так далее, либо найти по справочнику.
При налаживании датчика приближения частоту мультивибратора можно контролировать частотомером на выводе 9 D1, а добиться нужной её величины - подбором сопротивления R1.
Альтернативы CD4060B нет, разве что другая «хх4060», например, MJN4060 или µPD4060. Впрочем, её аналог можно составить из двух микросхем, - счетчика типа К561ИЕ16 или К561ИЕ20 и мультивибратора на элементах микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7, К561ЛН2 и др.
indikator rastoyaniya2 Точной альтернативы микросхемы 74НС11 среди отечественных микросхем обнаружить не удалось, но её легко заменяется вполне доступной К155ЛА8, сделав выход на светодиод по схеме, показанной на рисунке 2. Правда, при этом сильно возрастет потребляемый ток.
Дешифратор К561ИД1 можно заменить любым аналогом серии К1561, К564, К176, CD и других серий.
Инфракрасный HL1 - типа SFH485, но можно использовать любой другой для пультов дистанционного управления.
HL2-HL8 - любые видимого света, но желательно сверхяркие и повышенной яркости, так как ток через них протекает небольшой.
Диапазон измерения расстояния до препятствия датчика приближения устанавливают при налаживании, подбором сопротивлений R7-R9. При этом желательно сохранить их соотношения.

Новоселов М.В.

РК 2008/12

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet