Сьогоднішнім пристроєм буде датчик наближення на інфрачервоних променях. Датчик зібраний на недорогому микроконтроллере Attiny13, простий у виготовленні і не потребує будь-якої налагодження.
Чим відрізняється такий датчик від, скажімо, датчиків руху заводського виконання (які, до речі, стали дуже доступними і недорогими)?
Головна відмінність - це область застосування. Готові датчики все-таки більше орієнтовані на великі приміщення і контроль руху. У нашому випадку датчик компактний і більше розрахований на функції контролю наближення і призначений для вбудовування в готові проекти.
Сфера використання може бути великою:
- реакція об'єктів на наближення руки (наприклад, інтерактивні іграшки, автоматичні пристрої);
- відкривання шафок, дверей тощо при наближенні руки;
- запалювання світла при проході «контрольної точки»;
- орієнтація в просторі робота (контроль стін і перешкод);
- системи управління рухом рук;
- сигналізація;
- ...
Працює датчик дуже просто. Пристрій з певним періодом посилає імпульси за допомогою IR-світлодіода. Інфрачервоні промені, відбиваючись від об'єкта, приймаються інфрачервоним приймачем TSOP. Об'єкт є - є сигнал, об'єкта немає - немає і сигналу. Щоб не було помилкових спрацьовувань від побутових пультів, перешкод, імпульсів при включенні світла, пристроєм передається певна послідовність імпульсів і при декодуванні TSOP, все що не збігається з цією послідовністю - відкидається. На побутову техніку (керовану за допомогою ІК-пультів) пристрій не робить ніякого впливу, так як сигнал відносно слабкий і промодулирован послідовністю яка ніде не використовується.
094-Proximity_scheme - Схема датчика наближення в sPlan
069-IR-driver-PCB - Печатка датчика наближення в Layout
Конструктивно датчик зібраний на вже зробленої нами раніше плати IR-драйвера. Хустки добре зарекомендувала себе в різних проектах, тому було прийнято рішення і цей проект робити на ній же.
Незначною зміною конструкції є установка змінного резистора для підстроювання чутливості датчика. Більше змін немає. Компоненти, що застосовуються в конструкції, не критичні до номіналах - можна застосовувати близькі до них.
3 Прошивка мікроконтролера.
Для прошивки мікроконтролера (в платі) потрібно підключити програматор до відповідних висновків:
094-main - Прошивка датчика наближення.
094-Fuse.png - фьюз датчика наближення
Нагадую: Для Algorithm Builder і UniProf галочки ставляться як на картинці.
Для PonyProg, AVR Studio, SinaProg галочки ставляться инверсно.
Фьюз-байти: Low = $ 7A, High = $ FF
Як програмувати мікроконтролери читаємо в FAQ.
4 Конструктивні особливості.
Одним з недоліків роботи схеми є залежність чутливості датчика від загальної освітленості. Це відбувається через автоматичної корекції чутливості самим TSOP (для того щоб стороння освітленість виводила приймач в неробочу область).
Зменшити цей ефект можна декількома способами:
- Для того щоб на приймач менше потрапляло стороннього світла потрібно його помістити в непрозору трубку (я використовував чорну термоусадку, попередньо її посадивши для отримання більш товстих стінок) і закрити трубку з одного боку непрозорою пробкою (я залив чорним гарячим клеєм) з іншого поставивши темно -червоний світлофільтр. Така конструкція максимально захищається від непрямих засвічень при цьому не страждає чутливість так як для ІК-променів червоний світлофільтр має добре проникний. Бажано і інфрачервоний світлодіод помістити в трубку - це зменшить бічні відображення інфрачервоних променів - здатних давати помилкові спрацьовування.
- Іншим способом вирішення цієї проблеми - застосування корекції по освітленості, наприклад, найпростішим є застосування фоторезистора в ланцюзі регулювання чутливості (послідовно з перемінним резистором чутливості). При більш яскравому освітленні струм через фоторезистор збільшується, що веде до збільшення чутливості і навпаки.
Ще одна рекомендація, на цей раз з установки датчика. Так як принцип датчика заснований на прийомі відбитого випромінювання, при близькому знаходженні об'єкта біля відображає площині (наприклад, стіна в коридорі), відбиття від площини будуть давати додатковий фон який зменшить загальну чутливість. В такому випадку постарайтеся ставити датчик під кутом до площини - це направить відбиті промені в сторону (в більшій частині).
Після складання датчика - включаємо його в роботу. Для початку виставляємо чутливість на середину, включаємо датчик, направляємо його в потрібну сторону і чутливістю налаштовуємо надійне спрацьовування на потрібний нам об'єкт.
Якщо при роботі датчика буде використовуватися управління від побутового пульта, потрібно пройти процедуру вивчення кнопки (команди) пульта. У пристрої використовується всього одна кнопка - перекидання значення тригера. Для вивчення кнопки необхідно знеструмити пристрій, «придавити» ніжку виходу TSOP (на схемі ніжка «Out») до «землі», включити пристрій, відпустити ніжку «Out» і натиснути обрану кнопку пульта. Тепер датчик почне працювати в штатному режимі.
При включенні декількох датчиків на близькій відстані один від одного (наприклад, для контролю напрямку руху об'єкта) датчики будуть заважати роботі один одного, так як їх сигнали не синхронізовані. Для усунення цієї проблеми використовується висновок заборони інфрачервоного випромінювання «LED-Заборона». На всіх пристроях крім одного цей висновок повинен бути «притиснутий» до «землі». При цьому всі датчики будуть працювати від дного джерела інфрачервоного сигналу. Якщо одного випромінює світлодіода недостатньо, то можна до висновку випромінювального пристрою приєднувати ІК-світлодіоди в паралель (не забуваючи при цьому про баластних резисторах).
У разі паралельної роботи декількох датчиків все вони повинні бути навчені однієї і тієї ж кнопці пульта або все не навчені.
По роботі схема має як гідність, так і недоліки.
Для початку недоліки:
- Залежність роботи пристрою (чутливості) від яскравості освітлення. Це вирішується, в деякій мірі, але проблема є;
- Невелика роздільна здатність (невеликі об'єкти будуть «спрацьовувати» погано);
- Невелика дальність спрацьовування (наявність відображають стін і стель зменшують дальність, тому що не дозволяють збільшити чутливість - з'являються помилкові спрацьовування від відображень).
Ну і на десерт - гідності:
- Простота конструкції (а якщо Ви вже раніше збирали хустці - взагалі робити майже нічого не потрібно!);
- Відсутність дефіцитних і дорогих елементів;
- Чи не потребує налагодження.
094-Proximity_Sensor_Source - Исходник датчика на билдер
Не забуваємо заглядати в розділ модифікацій на форумі. Там можна знайти (або залишити свої) модифікації цього і інших пристроїв блогу.
(Visited 17 850 times, 2 visits today)
Навігація по публікаціям
1 ця послідовність записується в еепрому під час першого запуску програми.
2 дані не мають значення - там низка налякав і одиничок.
3 при налагодженні підпрограму переривання потрібно викликати примусово (прописавши перехід на неї десь в програмі)
Добрий день. Чи не могли б допомогти порадою в такому питанні: є стрілочний механічний прилад. Червона стрілка на білому тлі, вона під склом, крутиться по колу. Необхідно оптичним способом визначати, що стрілка пройшла коло. Камеру для цього використовувати недоцільно. Відстань від скла до стрілки 4-8 мм (різні трохи прилади). Пробував використовувати ІК фототранзистор і світлодіод на відображення. Система працює, але досить сильно впливає зовнішній світ. А ось якщо використовувати TSOP чи можна буде налаштувати на таку відстань? або може мені краще придумати якусь модуляцію при використанні ІК фототранзистор і світлодіода?
Добрий день.
Якщо є доступ до стрілки - приліпити на неї неодимовий магнітик, а на скло геркон - це найпростіше рішення.
При використанні системи працюючої на відображення - буде в будь-якому випадку погано, так як промені майже однаково відображаються як від червоного так і від білого. З використанням TSOP ситуація буде трохи краще в плані впливу зовнішнього світу.
Можете спробувати даний пристрій - регулювати межі можна в широких межах
Але як це буде працювати - потрібно тільки пробувати.