Оптичні датчики для Arduino

Оптичні датчики для платформи Ардуіно. Типи, опис, характеристики. Підключення та випробування. Механічні датчики.

Модуль фоторезистора KY-018

Даний модуль є дільник напруги, що складається з фоторезистора і постійного резистора опором 10 кОм [1-3]

Модуль має габаритний розмір 30 x 14 мм і масу 1,2 г. Для підключення служить трьохконтактний роз’єм. Центральний контакт – харчування +5 В, контакт «-» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Струм 270 мкА.

При зміні освітленості відбувається зміна опору фоторезистора, що призводить до зміни рівня напруги на сигнальному виведення модуля.

Якщо завантажити в Arduino програму AnalogInput2, то в моніторі послідовного порту середовища розробки Arduino IDE можна спостерігати, як змінюються показання, що знімаються з аналогового входу плати Arduino.

Модуль легко зробити оком робота або датчиком освітленості розумного будинку.

Модуль інфрачервоного світлодіода KY-005 [4-5]

Модуль представляє собою інфрачервоний світлодіод без будь-яких додаткових елементів, додаткового опору на платі немає.

Модуль має габарити 35 х 15 мм і маса 1,3 м Як розуміє автор, підключення даного світлодіода нічим не відрізняється від підключення звичайного світлодіода видимого діапазону. Центральний контакт модуля ні до чого не підключений, контакт «-» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Послідовно з світлодіодом автор включав резистор опором 200 Ом, при цьому струм, споживаний світлодіодом, склав 17 мА. Випромінювання цього світлодіода оком помітити неможливо.

За допомогою матриці фотоапарата можна зареєструвати випромінювання світлодіода, для цього бажано встановити чутливість не менше 800 ISO, відключити спалах, максимально відкрити діафрагму фотоапарата і мінімізувати навколишнє засвічення.

Модуль ІК приймача KY-022

Модуль приймача інфрачервоного випромінювання має габарити 24 х 15 мм і масу 1,6 г і являє собою друковану плату на якій розташовується сам приймальний модуль і червоний світлодіод з додатковим опором [6-7].

Модуль має три висновки: центральний немаркований – харчування +5 В, контакт «-» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Струм 200 мкА в режимі очікування, 500 мкА з працюючим світлодіодом.

У момент прийому інфрачервоного сигналу світлодіод на платі блимає, що досить зручно при налагодженні конструкцій на макетної платі.

Для повноцінного використання ІК-приймача можна скористатися бібліотекою IRremote [8-10]. Для прикладу ілюструє роботу даного пристрою можна використовувати програму IR. Як джерело сигналів можна використовувати пульт дистанційного керування від телевізора.

Коди сигналів пульта телевізора

Аналогічно модуль може приймати сигнали від пульта дистанційного керування світлодіодним лампою.

За допомогою цього датчика не складно організувати многокомандное дистанційне керування в межах прямої видимості, при відстані між приймачем і передавачем близько 3-5 м.

Фотопрериватель KY-010

У проектуванні пристроїв з рухомими деталями може виявитися важливим підраховувати число обертів або факт досягнення деталлю певного положення. Подібне можна реалізувати за допомогою механічних кінцевих вимикачів або герконів, але ці елементи мають механічні рухомі частини, а отже, будуть з часом зношуватися, залипати і т.п. Для аналогічних цілей можна використовувати оптопару KY-010 [11], яка не має рухомих частин, а тому більш надійна.

Модуль фотопреривателя має габарити 24 х 15 мм і масу 1,2 г

Цей пристрій являє собою інфрачервоний світлодіод з токогранічітельним резистором. Світлодіод висвітлює фототранзистор, з колектора якого і знімається корисний сигнал. Модуль має три висновки: центральний немаркований – харчування +5 В, контакт «-» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Струм 10 мА.

Модуль надійно спрацьовує, будучи підключеним, замість тактовою кнопки з програмою LED_with_button [12].

Модуль датчика пульсу KY-039

Даний модуль є друковану плату, на якій розташовується інфрачервоний фотодіод і фототранзистор. Теоретично спираючись на зміни прозорості подушечки пальця даний модуль повинен дозволити визначити частоту пульсу [13-14].

Габаритні розміри модуля складають 24 х 15 х 15 мм, масса1,4 р Модуль має три контакти: центральний немаркований – харчування +5 В, контакт «-» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Струм 10 мА.

Як розуміє автор, світлодіод повинен бути спрямований на фототранзистор

По всій видимості, домогтися адекватної роботи від даного модуля непросто [15].

Втім, як оптопара він працює непогано. Якщо завантажити в пам’ять мікроконтролера програму AnalogInput2, то можна спостерігати, що модуль надійно реагує на перетин інфрачервоного променя. Втім, помітних коливань показань, які можна пов’язати з биттям пульсу, автор не зареєстрував. В принципі показання змінюються однотипно, в не залежності від того, що перекриває поле зору фототранзистор: подушечка пальця, мочка вуха, аркуш паперу, лінійка.

Домогтися працездатності з демонстраційним кодом той же не вийшло [16]. Таким чином, виходить, що даний модуль це звичайна оптопара, хоча, зрозуміло, автор може помилятися.

Модуль ІК датчика лінії KY-033

Даний модуль є друковану плату, на якій розташовується інфрачервоний фотодіод і фотоприймач [17-18]. За інтенсивністю відбитого інфрачервоного сигналу модуль дозволяє відрізнити чорну поверхню від білої, що важливо в класичній задачі робототехніки – виготовленні робота, що рухається уздовж лінії.

Модуль має габарити 47 х 10 х 12 мм, маса 2,1 м Для кріплення модуля на платі передбачено два отвори діаметром 3 мм на відстані 11 мм один від одного. На платі розташовуються інфрачервоний світлодіод і фотоприймач, розділені непрозорою перегородкою. Для регулювання чутливості датчика на платі є підлаштування резистор. При спрацьовуванні датчика запалюється червоний світлодіод.

Підлаштування резистор дозволяє регулювати відстань спрацьовування від 25 до12 мм, рахуючи від поверхні плати.

На модулі є трьох контактний роз’єм: центральний «V +» – харчування +5 В, контакт «G» – загальний, контакт «S» – інформаційний. Залежно від інтенсивності відбитого сигналу на інформаційному виході змінюється напруга, що можна поспостерігати, підключивши модуль до порту A0 плати Arduino UNO (в пам’ять мікроконтролера завантажена програма AnalogInput2).

Споживаний модулем струм складає близько 15 мА, запалювання червоного світлодіода на платі датчика призводить до збільшення енергоспоживання приблизно на 1 мА.

В цілому модуль залишає приємне враження в порівнянні з функціонально аналогічним модулем від компанії Амперка [19-20]. При меншій ціні цей модуль можна закріпити більш надійно, підлаштування резистор зручніше регулювати, правда аналоговий датчик лінії від компанії Амперка помітно компактніше.

Модуль ІК далекоміра KY-032

Модуль призначений для виявлення перешкод без безпосереднього контакту з ними. На друкованій платі модуля розташовується інфрачервоний світлодіод і ІК-фотоприймач, коли інтенсивність відбитого від перешкоди випромінювання перевищує заданий поріг, формується сигнал спрацювання датчика.

Модуль має розмір 45 х 16 х 12 мм, масу 4 г, в друкованій платі модуля передбачено кріпильний отвір діаметром 3 мм. На платі є чотирьохконтактний роз’єм, через який здійснюється харчування модуля і передача інформації. Призначення висновків роз’єму наступне: «GND» – загальний провід, «+» – харчування +5 В, «OUT» – інформаційний вихід, «EN» – управління режимом роботи. Для індикації подачі живлення на датчик служить світлодіод «Pled», при спрацьовуванні загоряється світлодіод «Sled».

На інформаційному цифровому виході «OUT» з’являється низький логічний рівень, якщо в поле зору датчика є перешкода, інакше на виході високий логічний рівень. У цьому можна переконатися, завантаживши в пам’ять Arduino UNO програму AnalogInput2, тоді при спрацьовуванні датчика в моніторі послідовного порту програми Arduino IDE буде спостерігатися наступна картина.

За даними продавців [21-22], датчик може виявляти перешкоди на відстані від 2 до 40 см. Автору цього огляду вдалося домогтися спрацьовування датчика на відстані 5,5-3,5 см від білого перешкоди (аркуш паперу). Чорну шорстку поверхню (бокс CD-дисків) датчик не бачить зовсім, чорну глянсову поверхню датчик реєструє відстані близько 2 см.

Згідно з документацією, для настройки частоти модуляції ІК-імпульсів на частоту 38 кГц служить підлаштування резистор промаркірований 103, а для регулювання чутливості датчика слід використовувати підлаштування резистор промаркірований 507. як добре видно на попередніх фотографіях на платі дісталася автору обидва змінних резистора мають маркування 103. Можливо це шлюб в даному конкретному пристрої. Може бути цим і пояснюється мала дальність дії датчика.

Датчик споживає струм 4-5 мА в робочому режимі і 5-6 мА при спрацьовуванні. Якщо налаштувати датчик на мінімально відстань спрацьовування, то можна трохи зменшити струм споживання (приблизно на 1 мА). На даній фотографії, також видно, сто при спрацьовуванні датчика загорівся світлодіод «Sled».

За описом цього датчика висновок «EN» служить для управління режимом роботи при знятої перемичці. При низькому логічному рівні на вході «EN» датчик включений, при високому логічному рівні модуль далекоміра знаходиться в сплячому режимі зі зниженим енергоспоживанням.

Однак за спостереженнями автора при знятої перемичці, коли вихід «EN» був ні до чого не підключений, споживаний струм зростав до 13,5 мА, при цьому датчик переставав реагувати на перешкоду. При одягненою перемичці подача на «EN» низького логічного рівня (від гнізда «GND» плати Arduino UNO) привела до скачу споживання струму до 150 мА. При подачі на «EN» високого логічного рівня (від гнізда 3,3 В плати Arduino UNO) і знятої перемичці датчик працює як зазвичай. Загалом, в цьому режимі датчик поводився якось дивно, хоча можливо справа в помилках методики експерименту, які допустив автора цього огляду або в шлюбі даного примірника датчика.

Таким чином, з одно боку датчик можна використовувати за призначенням, проте по факту цей датчик не перевищує більш прості ІК-датчики відстані [23]

Модуль датчика інфрачервоного випромінювання KY-026 [24-25]

Цей датчик призначений для виявлення потужних джерел інфрачервоного випромінювання, наприклад відкритого полум’я.

Датчик має габарити 47 х 15 х 15 мм, масу 3 г, в друкованій платі модуля передбачено кріпильний отвір діаметром 3 мм. Чутливим елементом датчика є ІК-фотодіод. Регулювати чутливість датчика можна багатооборотним підлаштування резистором. Індикація харчування здійснюється світлодіодом L1.

При спрацьовуванні датчика загоряється світлодіод L2. Датчик має чотири контакти. «A0» – аналоговий вихід, вихідна напруга на якому змінюється в залежності від освітленості фотодіода (в пам’ять Arduino UNO була завантажена програма AnalogInput2).

Висновки харчування «G» – загальний провід, «+» – харчування +5 В. На цифровому вході «D0» присутній низький логічний рівень, якщо ІЧ-випромінювання не перевищує заданого порогу, при спрацьовуванні датчика низький рівень змінюється на високий.

Датчик впевнено реагує на випромінювання лампи розжарювання потужністю 40 Вт з відстані близько 0,5 м. На запалений сірник датчик реагує з відстані близько 10 см.

У черговому режимі датчик споживає близько 5 мА, при спрацьовуванні струм зростає до 8-9 мА

В цілому це досить простий і надійний датчик, проте якщо його використовувати, як рекомендують продавці, в пристрої, типу автоматики контролю підпалу і подачі палива або в роботі-пожежному, то необхідно як слід продумати захист датчика від впливу відкритого полум’я.

Ссылка на основную публикацию