Toepassingsartikel: Integrasie van die QRD1114 Reflektiewe Voorwerpsensor

Toepassingsartikel: Integrasie van die QRD1114 Reflektiewe Voorwerpsensor

Toepassingsartikel: Integrasie van die QRD1114 Reflektiewe Voorwerpsensor

Hierdie artikel verskaf 'n praktiese gids vir die gebruik van die onsemi QRD1114 reflektiewe voorwerpsensor in ingebedde stelsels. Dit dek die sensor se werkingsbeginsel, 'n volledige stroombaanontwerp, firmwarevoorbeeld, en sleutelwerkverrigtingsoorwegings gebaseer op die amptelike datablad.

1. Sensoroorsig

Die QRD1114 is 'n kompakte, deur-gat reflektiewe sensor wat 'n infrarooi (IR) emitterende diode en 'n NPN fototransistor in 'n enkele pakket kombineer. Wanneer 'n reflektiewe voorwerp voor die sensor geplaas word, word die uitgestraalde IR-lig terug na die fototransistor gereflekteer, wat dan stroom gelei. Hierdie uitsetstroom is eweredig aan die reflektiwiteit van die voorwerp en die afstand (D) vanaf die sensorvlak. Die toestel is Pb-vry, RoHS-voldoenend, en beskik oor 'n dagligfilter om omgewingsligsteuring te verminder.

2. Toepassingsvoorbeeld: Voorwerpdeteksie vir 'n Vervoerband

In 'n industriële outomatiseringscenario kan die QRD1114 gebruik word om verbygaande pakkies op 'n vervoerband te bespeur. Die sensor word naby die bandoppervlak gemonteer. Volgens die datablad is die optimale waarnemingsafstand (D) 0.050 duim (1.27 mm) vanaf die sensorvlak tot die reflektiewe oppervlak. Wanneer 'n pakkie op hierdie afstand verbygaan, neem die gereflekteerde IR-lig toe, wat die fototransistor se kollektorstroom bo 'n vasgestelde drempel dryf, wat die teenwoordigheid van 'n voorwerp aandui. Hierdie sein kan dan gebruik word om 'n teller te aktiveer, 'n omleier te aktiveer, of 'n tydstempel aan te teken.

3. Stroombaanontwerp en Koppelvlak

Die fototransistor werk as 'n stroomsink. 'n Eenvoudige koppelvlakstroombaan gebruik 'n optrekweerstand (R_L) om die kollektorstroom (I_C) in 'n spanning (V_UIT) om te skakel wat deur 'n mikrobeheerder se analoog-na-digitaal-omsetter (ADC) of 'n digitale inset met 'n vergelyker gelees kan word.

3.1. Skematiese Ontwerp

3.2. Komponentkeuse

• V_CC: 5V (of 3.3V indien versoenbaar met die mikrobeheerder se I/O).
• R₁ (IR LED-stroombeperking): Om I_F = 20 mA (tipiese toetsvoorwaarde) te stel, R₁ = (V_CC - V_F) / I_F. Met V_F ≈ 1.5V by 20 mA (sien Figuur 1 in datablad), R₁ ≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 Ω. 'n Standaardwaarde van 180 Ω is geskik.
• R_L (Optrekweerstand): Die waarde bepaal die uitsetspanningswaai. Met I_C(AAN) min = 1 mA by V_CE = 5V (getoets by D = 0.050 duim), bied 'n 4.7 kΩ-weerstand 'n goeie kompromie. Met voorwerp teenwoordig: V_UIT ≈ 5V - (1 mA * 4.7 kΩ) ≈ 0.3V (laag). Met geen voorwerp: V_UIT ≈ 5V (hoog, aangesien donkerstroom weglaatbaar is). 'n 4.7 kΩ-weerstand word aanbeveel.
• C1: Opsionele 0.1 µF-kapasitor vir kragtoevoer-ontkoppeling en geraasfiltering.

3.3. Firmwarevoorbeeld (Arduino-styl pseudokode)

const int sensorPin = A0; // Analoog insetpen
const int drempel = 200; // ADC-drempel (0-1023), pas aan gebaseer op toetsing

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(sensorPin, INPUT);
}

void loop() {
  int sensorWaarde = analogRead(sensorPin);
  // In die bogenoemde stroombaan is Vuit LAAG wanneer 'n voorwerp teenwoordig is
  if (sensorWaarde < drempel) {
    Serial.println("Voorwerp bespeur!");
    // Aktiveer 'n aksie, bv. verhoog teller, aktiveer 'n relais
  } else {
    Serial.println("Geen voorwerp");
  }
  vertraging(100);
}

4. Werkverrigting- en Optimalisasieoorwegings

Gebaseer op die datablad, beïnvloed verskeie faktore die sensor se uitset. Die mees kritieke is die waarnemingsafstand (D):

• Optimale waarnemingsafstand: Die datablad spesifiseer werkverrigting by D = 0.050 duim (1.27 mm). Soos in Figuur 2 getoon, neem die uitsetstroom skerp af namate die afstand verder as hierdie punt toeneem. Vir betroubare deteksie moet die sensor so na as moontlik aan hierdie optimale afstand geposisioneer word.
• Reflektiwiteit van die voorwerp: Die I_C(ON)-spesifikasie (1 mA min) word gemeet met 'n 90% reflektiewe wit toetskaart. Donkerder of mat oppervlaktes produseer 'n swakker sein. Drempels mag dalk aangepas moet word vir die spesifieke teikenmateriaal.
• Temperatuur: Figuur 3 in die datablad toon dat die kollektorstroom redelik stabiel is oor temperatuur, maar donkerstroom (Figuur 4) neem toe met temperatuur. Dit kan drempelinstellings by hoë temperature beïnvloed.
• Omgewingslig: Die ingeboude dagligfilter verminder, maar skakel nie die effek van omgewings-IR-lig uit nie. In hoë-omgewingslig-omgewings kan modulasietegnieke (bv. die LED pulseer en sinchroniese deteksie gebruik) geraasimmuniteit verbeter.
• Kruisgesprek: Die I_CX-spesifikasie (kruisgesprek) (0.2 µA tipies) is die kollektorstroom met geen reflektiewe oppervlak nie. Dit moet in die drempelontwerp oorweeg word.

5. Gevolgtrekking

Die QRD1114 is 'n veelsydige en koste-effektiewe oplossing vir nie-kontak voorwerpopsporing in 'n wye reeks toepassings, met 'n optimale waarnemingsreeks van 1.27 mm (0.050 duim). Deur die elektriese eienskappe te verstaan en die ontwerpriglyne in hierdie artikel te volg, kan ingenieurs hierdie sensor vinnig in robuuste en betroubare stelsels integreer. Verwys altyd na die jongste datablad vir volledige spesifikasies en ontwerpbeperkings.

Verwysings: onsemi QRD1114/D Reflektiewe Voorwerpsensor Datablad, Desember 2024 – Hers. 5.

Beelde

qrd1114-pins

qrd1114-1

qrd1114-pins

qrd1114-1