С целью привлечения клиентов или покупателей можно сделать автоматизированный рекламный стенд или витрину, в которой будет включаться подсветка при приближении к ней человека. Попытка использовать для этого стандартные датчики движения не увенчалась успехом, потому что они реагируют на движение, а не на присутствие.
Да, при приближении человека датчик движения включит рекламу, но если человек остановится и будет стоять, изучая рекламный стенд или витрину, реклама выключится, потому что движения не будет. Нужен датчик, реагирующий не на движение, а на то, что человек стоит перед ним. Например, датчик ИК-отражения, схема которого здесь приводится. Датчик состоит из «оптической пары» от системы дистанционного управления телевизора, инфракрасного светодиода HL1 и резонансного фотоприемника HF1, настроенного на частоту 36 кГц.
Светодиод и фотоприемник направлены в одну сторону на место перед рекламным стендом или витриной. Они должны быть расположены так, что бы свет от НИ напрямую не попадал на HF1, а только при отражении от расположенного перед датчиком препятствия. То есть, между ними должна быть непрозрачная перегородка.
Мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 генерирует импульсы частотой 36 кГц (точно эту частоту устанавливают подбором сопротивления R7). Эти импульсы поступают на базу ключа на транзисторе VT3. В его коллекторной цепи включен инфракрасный светодиод НИ. Светодиод
излучает вспышки ИК-света, повторяющиеся с частотой 36 кГц, а сила света этих вспышек зависит от тока через светодиод, величина которого устанавливается подбором сопротивления резистора R5.
Если перед датчиком стоит человек, вспышки света, излученные светодиодом НИ, от него отражаются и попадают на фотоприемник HF1. При этом выходной ключ фотоприемника открывается и на его выходе (вывод 3) будет логический ноль. Транзистор VT1 открывается и заряжает конденсатор С2. Напряжение на нем логическая единица. На выходе D1.2 тоже логическая единица.
Транзистор VT2 открывается и реле К1 своими контактами (на схеме не показаны) включает освещение стенда или витрины. Когда человек отходит в сторону свет выключается не сразу, а спустя 23 секунды (время на разряд С2 через R3). Это нужно чтобы свет не мигал при движениях человека возле рекламного стенда или витрины. Чувствительность датчика (дальность до человека) зависит от сопротивления R5.
Канал “Тяп-ляп” представил на рассмотрение кит набор для самостоятельного изготовления из готовых деталей инфракрасного датчика приближения. По мнению ведущего канала, это незаменимая вещь в доме. На плате расписано, детали указаны. Имеется инструкция со схемой. К сожалению, нет описания на русском языке. Главное, что элементы подписаны.
Купить его можно в этом китайском магазине .
Этот датчик реагирует в случае приближения объекта на определённое расстояние. Будет срабатывать реле и включать или выключать схему. Мастер разместить элементы на плате, выполнит пайку и проверит датчик приближения в работе. Перед началом проверка номиналов резисторов. Для этого используется удобный прибор.
Практически элементы вставлены на плату.Остается припаять микросхему и можно приступать к тестированию. Всё готово. Осталось помыть плату.
Характеристики прибора. Напряжение питания 12 вольт, в нагрузку можно подключать от 250 вольт, 10 ампер. Всё готово для испытаний. Всё подключено. В качестве нагрузки будет использована светодиодная лампочка на 12 вольт. Запитывается она от отдельного свинцового аккумулятора. Потребление платы в режиме покоя составляет всего лишь 26 миллиампер. При появлении препятствия лампочка загорается. Реле времени какое-то время работает, выдерживает нагрузку. Затем отключается. Время работы регулируется подстроечным резистором. Попробуем выкрутить его по часовой стрелке. Теперь нагрузка отключается практически одновременно с устранением препятствия. Попробуем наоборот увеличить время работы. Можно выставлять время и гораздо больше, чем показано в испытании.
Касательно дистанции срабатывания. На руку инфракрасный датчик реагирует при приближении на расстояние примерно 10 сантиметров.
Если возьмем объект потолще, например кусок фанеры. Срабатывание осуществилось при приближении на 16 сантиметров. Возникает вопрос: что влияет на расстояние? Объем объекта, его толщина? На лист бумаги произошло срабатывание на расстоянии 12 сантиметров.
Алюминиевый лист дал реакцию при приближении на 30 сантиметров. Попробуем с зеркалом. Зеркало сработало на 50 см. А если отнести подальше, и попробовать перемещать объекты? Расстояние срабатывания увеличилась еще на один дециметр.
Источник: youtu.be/ASsk3xXDMuU
На рисунке вверху схема простого инфракрасного датчика, который позволяет сигнализировать о приближении к нему чего-либо.
Дальность работы инфракрасного датчика составляет около метра, это расстояние зависит от конструктивной особенности инфракрасной приемопередающей части устройства, которое выполнено в виде модуля HOA1405. Это такой модуль, внутри которого встроены инфракрасный светодиод и фототранзистор, конструкция модуля на рисунке внизу.
Излученный инфракрасный свет отражаясь от чего-либо попадает в фототранзистор, который подключен к легендарному и вездесущему таймеру NE555, который работает в режиме моностабильного триггера. При достижении определённого сопротивления фототранзистора, которое зависит от интенсивности принимаемого отраженного инфракрасного сигнала, триггер на NE555 меняет своё состояние и из пищалки раздаётся звук, а так же светится светодиод в течение двух минут. Время сигнализации зависит от элементов R4 и C2. В качестве приемопередающего модуля допустимо применить любой другой, либо поставить раздельно светодиод и фототранзистор, однако при раздельном использовании необходимо предусмотреть такую конструкцию, кода фототранзистор не засвечивается светодиодом. Схема простая, лёгкая в повторении и настройки не требует. Можно даже для компактности использовать навесной монтаж. Такой датчик можно применить, например в охранной сигнализации, в системах бесконтактного включения чего-либо и т п, дело фантазии и потребности радиолюбителя.
Сегодняшним устройством будет датчик приближения на инфракрасных лучах. Датчик собран на недорогом микроконтроллере Attiny13, прост в изготовлении и не нуждается в какой либо наладке.
Видео работы датчика:
Чем отличается такой датчик от, скажем, датчиков движения заводского исполнения (которые, кстати, стали очень доступными и недорогими)?
Главное отличие – это область применения. Готовые датчики все-таки больше ориентированы на большие помещения и контроль движения. В нашем случае датчик компактен и больше рассчитан на функции контроля приближения и предназначен для встраивания в готовые проекты.
Сфера использования может быть обширной:
— реакция объектов на приближение руки (например, интерактивные игрушки, автоматические устройства);
— открывание шкафчиков, дверей и тому подобное при приближении руки;
— зажигание света при проходе «контрольной точки»;
— ориентация в пространстве робота (контроль стен и препятствий);
— системы управления движеньями рук;
— сигнализация;
— …
1 Принцип работы.
Работает датчик очень просто. Устройство с определенным периодом посылает импульсы при помощи IR-светодиода. Инфракрасные лучи, отражаясь от объекта, принимаются инфракрасным приемником TSOP. Объект есть – есть сигнал, объекта нет – нет и сигнала. Дабы не было ложных срабатываний от бытовых пультов, помех, импульсов при включении света, устройством передается определенная последовательность импульсов и при декодировании TSOP, все что не совпадает с этой последовательностью – отбрасывается. На бытовую технику (управляемую при помощи ИК-пультов) устройство не оказывает никакого воздействия, так как сигнал относительно слаб и промодулирован последовательностью которая нигде не используется.
2 Схема, плата.
Конструктивно датчик собран на уже . Платка хорошо зарекомендовала себя в различных проектах, поэтому было принято решение и этот проект делать на ней же.
Незначительным изменением конструкции является установка переменного резистора для подстройки чувствительности датчика. Больше изменений нет. Компоненты, применяемые в конструкции, не критичны к номиналам – можно применять близкие к ним.
3 Прошивка микроконтроллера.
Для прошивки микроконтроллера (в плате) нужно подключить программатор к соответствующим выводам:
Напоминаю:Для Algorithm Builder и UniProf галочки ставятся как на картинке.
Для PonyProg, AVR Studio, SinaProg галочки ставятся инверсно.
Фьюз-байты: Low=$7A, High=$FF
Как программировать микроконтроллеры читаем в
4 Конструктивные особенности.
Одним из недостатков работы схемы является зависимость чувствительности датчика от общей освещенности. Это происходит по причине автоматической коррекции чувствительности самим TSOP (для того чтобы посторонняя освещенность не выводила приемник в нерабочую область).
Уменьшить этот эффект можно несколькими способами:
— Для того чтобы на приемник меньше попадало постороннего света нужно его поместить в непрозрачную трубку (я использовал черную термоусадку, предварительно ее усадив для получения более толстых стенок) и закрыть трубку с одной стороны непрозрачной пробкой (я залил черным горячим клеем) с другой поставив темно-красный светофильтр. Такая конструкция максимально ограждается от непрямых засветок при этом не страдает чувствительность так как для ИК-лучей красный светофильтр обладает хорошо проницаемый. Желательно и ИК-светодиод поместить в трубку – это уменьшит боковые отражения инфракрасных лучей – способных давать ложные срабатывания.
— Другим способом решения этой проблемы – применение коррекции по освещенности, например, самым простым является применение фоторезистора в цепи регулировки чувствительности (последовательно с переменным резистором чувствительности). При более ярком освещении ток через фоторезистор увеличивается, что ведет к увеличению чувствительности и наоборот.
Еще одна рекомендация, на этот раз по установке датчика. Так как принцип датчика основан на приеме отраженного излучения, при близком нахождении объекта возле отражающей плоскости (например, стена в коридоре), отражения от плоскости будут давать дополнительный фон который уменьшит общую чувствительность. В таком случае постарайтесь ставить датчик под углом к плоскости – это направит отраженные лучи в сторону (в большей части).
5 Работа датчика.
После сборки датчика – включаем его в работу. Для начала выставляем чувствительность на середину, включаем датчик, направляем его в нужную сторону и чувствительностью настраиваем надежное срабатывание на нужный нам объект.
Если при работе датчика будет использоваться управление от бытового пульта, нужно пройти процедуру изучения кнопки (команды) пульта. В устройстве используется всего одна кнопка – переброс значения триггера. Для изучения кнопки необходимо обесточить устройство, «придавить» ножку выхода TSOP (на схеме ножка «Out») к «земле», включить устройство, отпустить ножку «Out» и нажать выбранную кнопку пульта. Теперь датчик начнет работать в штатном режиме.
При включении нескольких датчиков на близком расстоянии друг от друга (например, для контроля направления движения объекта) датчики будут мешать работе друг друга, так как их сигналы не синхронизированы. Для устранения этой проблемы используется вывод запрета инфракрасного излучения «LED-Запрет». На всех устройствах кроме одного этот вывод должен быть «прижат» к «земле». При этом все датчики будут работать от дного источника инфракрасного сигнала. Если одного излучающего светодиода недостаточно, то можно к выводу излучающего устройства подсоединять ИК-светодиоды в параллель (не забывая при этом о балластных резисторах).
В случае параллельной работы нескольких датчиков все они должны быть обучены одной и той же кнопке пульта или все не обучены.
6 Выводы.
По работе схемы есть как достоинство, так и недостатки.
Для начала недостатки:
— Зависимость работы устройства (чувствительности) от яркости освещения. Это решается, в некоторой степени, но проблема есть;
— Небольшая разрешающая способность (небольшие объекты будут «срабатывать» плохо);
— Небольшая дальность срабатывания (наличие отражающих стен и потолков уменьшают дальность, так как не позволяют увеличить чувствительность – появляются ложные срабатывания от отражений).
Ну и на десерт – достоинства:
— Простота конструкции (а если Вы уже раньше собирали платку – вообще делать почти ничего не нужно!);
— Отсутствие дефицитных и дорогостоящих элементов;
— Не нуждается в наладке.
Как видно из видео, датчик довольно уверенно реагирует на руку в пределах полуметра. Уверенно работает от пульта и не мешает находящемуся рядом телевизору. Потребляемый ток лежит в пределах 10мА. Запитать датчик можно от источников напряжением от 3 до 6 вольт (некоторые TSOP не могут работать ниже 5ти вольт – это нужно учитывать).
Опишу ситуацию подробнее: есть помещение с двумя входами. При входе с любой стороны должна включаться лампа(стоИт датчик движения и крепко тормозит) При выходе из комнаты сразу-же выключается.
Если объект в данном помещении и кто-то другой пересёк любой из входов, все равно свет горит, и потухнет только при отсутствии людей в данном помещении…как бы не всё так просто
Данный датчик не способен определять направление его пересечения (то есть он не знает то ли вошли, то ли вышли).
Нужно или ставить датчики контролирующие направления пересечения, или контролировать нахождение людей в проходе (например ПИР-датчиком)
это все не то. попробую описать алгоритм всей работы, так как вы умеете писать программы, в отличии от меня:-). так вот есть помещение с двумя или тремя входами (и или выходами). каждый вход/выход контролируется IR-блоком типа вашего, а всё помещение контролирует PIR-датчик — свет, после того, когда кто-либо находится в нём будет включен, и выключится только после команды PIR-датчика о том, что все объекты покинули данное помещение по сигналу какого-либо из IR-блоков. Всё это и обрабатывает микроконтроллер (не обязательно тинька13 , но лучше AVR Спасибо!
Как-то путано объяснили. Плохо понял. Если есть ПИР-датчик, контролирующий людей в помещении, зачем контролировать входа отдельно? Или входа в помещение — это длинные коридоры?
все PIR- датчики работают какое-то время после выхода объекта из зоны контроля, или выключаются когда ещё человек внутри помещения. Опять же чуйка не очень, и один датчик не может полноценно сканировать помещение, да и большая задержка при входе в зону контроля. есть схемы на счетчиках, но это при одном входе/выходе. ладно, есть тут у меня одна задумка… сегодня соберу ваши датчики(платы сделал вчера) , и буду мутить. спс за участие. А если чего надо будет сменить в прошивке, надеюсь не откажете
Здравствуйте! Можно пожалуйста исходный код программы? На каком языке была написана прошивка?
Исходник есть в в конце статьи.
Написан на http://algrom.net/russian.html
Спасибо! Наверное не все модификации просмотрел.
Добрый день GetChiper ! Просмотрел я Ваши ссылки там ведется только разговор о третьем контакте.
А что бы пины 3
и 7
с запоминанием и только от пульта нет и ли я не нашел? И еще сделайте пожалуйста в этой же прошивке 10 сек. задержку откл. на 5 ножке.
С уважением. Спасибо.
Роботам, как и смерть всем человекам очень нужны органы чувств, чтобы ориентироваться в пространстве. Инфракрасный дальномер Sharp GP2Y0A21YK очень подходит на эту роль, если вам требуется избегать столкновения с препятствиями или знать, где примерно это самое препятствие находится.
Кстати, возможно, у вас дома уже есть один из роботов, где используются похожие датчики. Это практически все вменяемые китайские роботы-пылесосы и, полагаю, многие модели Roomba. И, вероятно, многие другие.
А если уж этим сенсорам нашлось место в более-менее серьезной технике, то и мы найдем им применение, правда?
Чтобы не кривить душой, скажу сразу: я заказывал эти датчики не просто поиграться. Наоборот, с самого начала знал, что они мне пригодятся, чтобы сделать интерактивную лампу, которая меняет интенсивность свечения в зависимости от положения ладони над ней.
Конечно, реальность внесла свои коррективы и в итоге . Иными словами, у нее теперь пять режимов: ночник, светильник с регулировкой яркости, термометр, «северное сияние» с ручной регулировкой и автоматическое северное сияние.
А кроме того - пара сервисных функций: включение и выключение фонового и верхнего освещения в комнате.
Вот как это работает:
Ну а теперь самое время подробнее рассказать о датчике, благодаря которому все и случилось.
Как я говорил в самом начале, Sharp GP2Y0A21YK - это инфракрасный дальномер. А значит, он оснащен ИК-излучателем и ИК-приемником: первый служит источником луча, отражение которого ловит второй. При этом ИК-лучи датчика для человеческого глаза невидимы (хотя можно различить красное мерцание, если посмотреть в датчик) и при такой интенсивности безвредны.
На домашних животных они так же не оказывают никакого влияния.
Согласно характеристики такие:
А недостатки - меньший радиус действия (у HC-SR04 порядка 4 м) и зависимость от внешних помех, в том числе - некоторых типов освещения. Я, к примеру, встречал упоминания, что солнечный свет может влиять на показания датчика.
Датчик поставляется в спартанском комплекте, т.е. сам датчик и кабель с разъемом для подключения к датчику. На другой стороне - просто залуженные провода, что не очень удобно для использования с Arduino Uno, но вполне подходит для контроллеров без распаянных разъемов. Так как я планировал использовать датчик с Arduino Pro Mini, это был вполне подходящий вариант - провода просто запаял в макетную плату.
Провода различаются по цвету: желтый - сигнал, черный - земля, красный - плюс питания (+5В).
Выход датчика аналоговый (хотя в даташите почему-то написано - цифровой). То есть, напряжение на нем пропорционально расстоянию до препятствия. Вместе с тем, как и в случае с ультразвуком, для датчика есть разница между разными типами препятствий.
В связи с этим в даташите Sharp приводит данные при использовании в качестве отражателей эталонных карточек Kodak с коэффициентом отражения 90%. Судя по нему, на 20 см датчик выдает 1.3В.
Давайте сравним с моими экспериментальными данными:
Напоминаю, что аналоговый вход Arduino работает в диапазоне 0В - 5В и имеет 1024 ступеней, отсюда расчет: (5/1024)*(показания датчика). Так что если учесть то, что все своими (дрожащими) руками, то показания вполне вписываются в характеристики датчика. И заодно видно, что черная поверхность вносит свои коррективы.
Так он светит
Вместе с тем, как заметил внимательный читатель, есть и специфика. Суть в том, что когда препятствие находится ближе нижней границы радиуса действия (10 см), датчик начинает считать, что препятствие, наоборот, удаляется (когда накрыл рукой показания зафиксировались на 345).
Примерно так это выглядит:
Отсюда вывод: хотя для многих целей даташит вполне адекватен, иногда имеет смысл провести эксперименты, чтобы потом не было мучительно больно. И это особенно актуально, если датчик несколько заглублен (или закрыт ИК-прозрачным материалом), а значит, может получать отражения от стенок или других элементов корпуса.
Например, я столкнулся с тем, что Евлампия, будучи установленной на штатном месте после успешно проведенных «настольных» тестов, стала сходить с ума. Сначала я думал, что виноваты помехи по питанию и даже поставил параллельно питанию датчика пару конденсаторов (10 мкФ и 0.1 мкФ), подтянул аналоговый вход Arduino к нулю через резистор 10 кОм и даже купил сетевой фильтр-розетку.
Но когда это не помогло, то снова вернулся на стол, где покрутил датчик в разные стороны и увидел, что по факту даже если расстояние до ближайшего препятствия больше 80 см, показания датчика заметно меняются. Так что если ваши подопечные будут неадекватны - проверяйте фактические показания в реальных условиях.
Вот, например, элементарный скетч, который, во-первых, с интервалом в полсекунды выводит показания датчика, а, во-вторых, зажигает светодиод Arduino, если показания попадают в диапазон от 100 до 200:
// Желтый - A0, Черный - земля, Красный - +5В unsigned int l; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); l = 0; } void loop() { l = analogRead(A0); Serial.println(l); delay(1000); if (l > 100 && l < 200) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); } }
Если подводить итог, то датчик, хотя и немного капризен, очень прост в использовании и относительно дешев.
Использовать его можно в роботах, а также для контроля пересечения дверных проемов, в каких-нибудь интерактивных устройствах, управляемых жестами и в чем-то, что еще подскажет фантазия.
Планирую купить +33 Добавить в избранное Обзор понравился +38 +67Датчик предназначен для управления электрооборудованием или для работы с охранной системой. Он реагирует на приближение в нему человека или любого предмета. В зависимости от выставленной подстроечным резистором чувствительности дальность срабатывания может быть от нескольких метров до нескольких сантиметров.
В основе схемы лежит микросхема LM567, которая представляет собой тональный декодер. Поскольку настройка на частоту декодирования зависит от частоты встроенного генератора, и фактически ей равна, можно эту частоту использовать в качестве источника импульсов для модуляции инфракрасного излучения.
Частота встроенного генератора микросхемы зависит от RC-цепи R7-C2. При этом импульсы можно снимать с вывода 5 микросхемы. Что здесь и сделано. Импульсы с вывода 5 А1 через цепь R4-С3 поступают на вход усилителя на транзисторах VТ1 и VТ2, на выходе которого (в коллекторной цепи VТ1) включен инфракрасный светодиод HL1.
Таким образом, излучателем ИК-сигнала служит HL1, а приемником является фототранзистор VТ3.
HL1 и VT3 взаимно расположены так, что, прямой оптической связи между ними нет. Они направлены в одну сторону, — в ту сторону, и между ними имеется непрозрачная перегородка, в качестве которой может быть, например, столешница стола (например, HL1 на столе, а VТ3 под столом).
Если перед датчиком, состоящим из HL1 и VT3 появляется человек или какой-то предмет, ИК-луч, излученный светодиодом HL1 отражается от его поверхности, и попадает на фототранзистор VТ3. Так как луч был модулирован импульсами от генератора микросхемы А1, то на эмиттере VТ3 образуются импульсы фототока такой же частоты. Они через подстроечный резистор R6, регулирующий чувствительность, и конденсатор С1, поступают на вход декодера микросхемы А1. Так как по частоте они совпадают с частотой генератора на R7 и С2, а иначе и быть не может, открывается ключ на выходе микросхемы А1, он выходит коллектором на её вывод 8. Это создает ток на базе транзистора VТ4. Он открывается и напряжение на его коллекторе поднимается до напряжения питания.
Номинальным питающим напряжением для микросхемы LM567CN является 5V, а вся схема здесь питается напряжением 12V. Поэтому напряжение питания микросхемы понижено и стабилизировано на уровне 5У параметрическим стабилизатором VD2-R11.
ИК-светодиод отечественного производства АЛ123А можно заменить практически любым ИК-светодиодом, предназначенным для пультов систем дистанционного управления.
Номиналы R7 и С2 могут существенно отличаться от указанных на схеме. На работу датчика это практически не окажет влияния, потому что одна и та же цепь R7-С2 работает как в генераторе опорной частоты для фазового детектора декодера микросхемы А1, так и в генераторе для модуляции ИК-излучения светодиода. То есть, частоты передачи и приема в любом случае совпадают, потому что генерируются одним и тем же генератором.
Все примененные конденсаторы должны быть рассчитаны на максимальное напряжение не ниже напряжения питания.
Чувствительность датчика (дальность реагирования) можно регулировать двумя способами. В первом случае это подстроечный резистор R6, которым регулируется чувствительность декодера. Во втором случае это подбор сопротивления резистора R5, который ограничивает ток через инфракрасный светодиод. Выбирать этот резистор меньше 3-4 Ом не следует.
Литература:
Горчук Н.В.
