SENSOR INFRARROJO EMISOR Y RECEPTOR

Transcripción

1 SENSOR INFRARROJO EMISOR Y RECEPTOR Marco Teorico Diodo LED Un diodo es un dispositivo electrónico provisto de dos electrodos, cátodo y ánodo, que tiene la propiedad de ser conductor en el sentido cátodo-ánodo, pero no en el inverso. El LED (del inglés Light EDiode), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el sentido directo. Produce una luz monocromática, tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos. El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina. Dado que el LED es muy pequeño, se señalan el ánodo y el cátodo por la longitud de las patas. La pata larga (A) corresponde al ánodo al que se conecta el polo (+) y la pata corta (C) corresponde al cátodo al que se conecta el polo (-). Los colores de las cápsulas del LED pueden ser: rojo, amarillo o verde y los diámetros más usuales son 5 y 3 mm. LED de infrarrojos (IRLED) El diodo IRLED (del inglés lnfrared Light Emitting Diode), es un emisor de rayos infrarrojos que son una radiación electromagnética situada en el espectro electromagnético, en el intervalo que va desde la luz visible a las microondas. Estos diodos se diferencian de los LED por el color de la cápsula que los envuelve que es de color azul o gris. El diámetro de ésta es generalmente de 5 mm. Los rayos infrarrojos se caracterizan por ser portadores de calor radiante. Estos rayos son producidos en mayor o menor intensidad por cualquier objeto a temperatura superior al cero absoluto.

2 Fototransistor El fototransistor es un fotodetector que trabaja como un transistor clásico, pero normalmente no tiene conexión base. En estos transistores la base está reemplazada por un cristal fotosensible que cuando recibe luz, produce una corriente y desbloquea el transistor. En el fototransistor la corriente circula sólo en un sentido y el bloqueo del transistor depende de la luz; cuanta más luz hay más conduce. El principio del fototransistor es aparentemente el mismo que el del transistor clásico. Pero si observamos el componente se ve que sólo posee dos patas, un emisor y un colector, pero le falta la base. La base de hecho es sustituida por una capa de silicio fotosensible. Si esta capa está iluminada aparece en la base una corriente que crece con la luz, lo que pone en marcha al transistor. El fototransistor reacciona con la luz visible y también con los rayos infrarrojos que son invisibles. Para distinguirlo del LED su cápsula es transparente. En el fototransistor, al igual que en los LED, la polaridad viene dada por la longitud de sus patas pero con una diferencia muy importante; en el fototransistor la pata larga es el negativo (-), al revés que en los LED, que es el positivo (+). Emisor Colector Fototransistor NTE3120

3 Sensores reflexivos Este tipo de sensor presenta una cara frontal en la que encontramos tanto al LED como al fototransistor. Debido a esta configuración el sistema tiene que medir la radiación proveniente del reflejo de la luz emitida por el LED. Se tiene que tener presente que esta configuración es sensible a la luma del ambiente perjudicando las medidas, pueden dar lugar a errores, es necesario la incorporación de circuitos de filtrado en términos de longitud de onda, así pues será importante que trabajen en ambientes de luz controlada. Otro aspecto a tener en cuenta es el coeficiente de reflectividad del objeto, el funcionamiento del sensor será diferente según el tipo de superficie. Qué aplicaciones tiene un sensor Infrarrojo? Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Este componente puede tener la apariencia de un LED normal, la diferencia radica en que la luz emitida por el no es visible para el ojo humano, únicamente puede ser percibida por otros dispositivos electrónicos.

4 MARCO PRÁCTICO En este proyecto, construiremos un interruptor infrarrojo, el cual nos permite encender alguna aplicación, en este caso un motor, usaremos un emisor y un receptor infrarrojo. La idea es que entre estos dos elementos existe un haz de luz invisible, el cual al ser interrumpido por el objeto, permite que el circuito receptor genere una señal que pueda ser útil para otro circuito. El interruptor esta compuesto por dos módulos, uno corresponde al circuito transmisor y el otro al receptor. El alcance puede ser de aprox. 30 centímetros. TRANSMISOR: En la siguiente figura 1 se muestra el esquema del transmisor. Emisor Infrarrojo El primero, construido en un circuito impreso independiente, sacado de la pagina de R-Luis, es un oscilador basado en un circuito integrado 555, el cual genera una onda cuadrada cuya frecuencia puede ser cambiada por el potenciómetro VR1 la cual varia entre un rango de 36 a 40 khz (dependiendo del receptor utilizado). Reduciendo el valor de R2 aumenta la intensidad de emisión y así su alcance. El transistor Q1 puede ser un 2N2222 o 2N2219, este amplifica la corriente para el LED IR. La onda es aplicada al LED IR, de tal forma que la luz emitida por el mismo es de naturaleza intermitente lo que permite utilizar una resistencia muy baja para su polarización (R3). Los LED s infrarrojos emiten un haz de luz invisible para el ojo humano.

5 Emisor Apagado Emisor Encendido Circuito Real Circuito Impreso

6 Nota: Este circuito impreso contiene 2 resistencias de 10 ohms en vez de 1 porque en ese momento no tenia una de 20, de todos modos el archivo.pcb se encuentra en descarga directa en el blog por si tienen deseos de modificar este circuito. Fotografías

7 Materiales a utilizar Receptor: En la figura 2 se muestra el diagrama en bloques del receptor: FotoTransistor Etapa Amplificadora MOTOR Figura 2 74ls14 Invierte la Señal y la hace Cuadrada Activa o Desactiva el Motor

8 Este receptor viene de un Seguidor de Líneas, hice unas modificaciones y quedo como un receptor infrarrojo. La Etapa amplificadora la realizo Nestor Alejandro de Robots Peru, en donde simplemente consta de dos transistores 2n2222 que amplifican la señal recibida del fototransistor luego pasa por un schmitt trigger (74LS14 o pueden usar CD40106) que arregla y mejora la señal; además de ser inversora es un disparador schmitt trigger que mediante la entrada de un voltaje entre el rango de 0V a 5V este convierte esta señal en una señal digital pura. Luego viene la etapa que controla el encendido o apagado del motor; Debido a que el transmisor manda una señal constantemente pasa lo siguiente. El rayo incide en el fototransitor se amplifica la señal y el schmitt trigger arregla la señal y la niega con lo cual no conduce una corriente por Q2 (que puede ir polarizado a masa por medio de una resistencia de 10 KΩ) y a la vez Q3 no se activa y por medio de R4 el transistor Q4 se polariza y el motor se activa. Ahora suponiendo que no se recibe la señal del transmisor, el Schmitt Trigger invierte la señal (a 1 lógico) entonces Q2 se polariza y Q3 invierte la señal y el transistor Q4 se desactiva deteniendo el motor.

9 Circuito vista real Nota: CN3 Y CN4 es un alambre (un puente) OJO: Q1 y Q4 tendrán que darle vuelta su posición no es como se muestra en la imagen ver fotos.* Circuito Impreso Materiales El Fototransistor utilizado es el NTE3120

10 Fotografías *Foto de los transistores Q1 y Q4 que deberán cambiar Para ver el video de este proyecto entren a ProyectosElectronics.blogspot.com

11 Agradecimientos a las siguientes paginas: R-luis Robots Peru X-robotics Profes.net Cosas de Mecatronica