Помехозащищенный инфракрасный модуль обнаружения препятствий

Hesam Moshiri, Радиолоцман №3-4/2024, ст.90

Устройство обнаружения препятствий явля­ется неотъемлемой частью различных проек­тов в таких приложениях, как робототехника и системы безопасности. В подобных приложе­ниях широко используются инфракрасные датчики. Основным недостатком некоторых схем является то, что устройства обнаруже­ния чувствительны к внешнему освещению и реагируют на препятствия нестабильно.

В этом проекте мы выбрали подходящий компонент для приема ИК излучения и спро­ектировали схему таким образом, чтобы она работала как можно стабильнее (Рисунок 1). Также имеется возможность настроить чувствительность датчика для обнаружения препятствий, расположенных вблизи или на удалении от датчика.

В техническом описании датчика TSOP1738 сказано: «TSOP17XX — это серия миниатюр­ных приемников для инфракрасных систем дистанционного управления. PIN-диод и пред­усилитель собраны на выводной рамке, эпок­сидный корпус выполнен в виде ИК фильтра. Демодулированный выходной сигнал может быть непосредственно декодирован микроп­роцессором. Стандартная серия ИК приемни­ков дистанционного управления TSOP17XX поддерживает все основные коды передачи». Таким образом, эти характеристики, осо­бенно встроенный ИК фильтр, делают приемник подходящим для нашей задачи. На Рисун­ке 2 показана спроектированная для схемы печатная плата. На печатной плате, размер которой составляет всего 3.2 см х 1.8 см, используются в основном SMD компоненты.

Как видно на шелкографии печатной пла­ты, между ИК диодом и приемником необхо­димо установить изолирующий барьер. Эти два компонента установлены рядом друг с другом, поэтому необходимо убедиться, что приемник реагирует только на отраженный инфракрасный свет. Если вы не смогли найти, что поместить между датчиком и излучателем, просто на­деньте на 5-миллиметровый ИК светодиод отрезок черной термоусадки, чтобы свет выходил только спереди.

На Рисунке 3 показан трехмерный вид собранной платы, на котором можно увидеть установленные компоненты.

Светодиод D3 показывает правильность подключения питания, а светодиод D1 заго­рается, когда в зоне обнаружения датчика находится препятствие.

Потенциометром R1 устанавливается излучаемая мощность, которая, конечно же, влияет на дальность обнаружения. Потенци­ометром R5 регулируется частота. Если у вас есть осциллограф, то на выводе 3 (выход) таймера U1 вы должны увидеть такой же сиг­нал, как на Рисунке 4. Регулировкой R5 уста­новите частоту 38 кГц. В принципе, R5 позво­ляет использовать несколько аналогичных ИК приемников, которые могут работать на разных частотах.

С внешней схемой плата соединяется 3- контактным штыревым разъемом P1. К кон­такту «+» этого разъема необходимо подклю­чить питание +5 В, а к контакту «-» — землю. Выход «S» действует как запускающий сигнал с активным низким уровнем. Это означает, что когда датчик обнаруживает объект, выход «S» будет притянут к земле (при этом загорается светодиод D1). В схеме использованы пассив­ные компоненты типоразмера 0805.

Gerber-файлы проекта