એપ્લિકેશન આર્ટિકલ: QRD1114 રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ સેન્સરનું એકીકરણ

એપ્લિકેશન આર્ટિકલ: QRD1114 રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ સેન્સરનું એકીકરણ

એપ્લિકેશન લેખ: QRD1114 રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ સેન્સરનું એકીકરણ

આ લેખ એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સમાં onsemi QRD1114 રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ સેન્સરનો ઉપયોગ કરવા માટે વ્યવહારુ માર્ગદર્શિકા પ્રદાન કરે છે. તે સેન્સરના સંચાલન સિદ્ધાંત, સંપૂર્ણ સર્કિટ ડિઝાઇન, ફર્મવેર ઉદાહરણ અને સત્તાવાર ડેટાશીટ પર આધારિત મુખ્ય પ્રદર્શન વિચારણાઓને આવરી લે છે.

1. સેન્સર ઝાંખી

QRD1114 એ એક કોમ્પેક્ટ, થ્રુ-હોલ રિફ્લેક્ટિવ સેન્સર છે જે એક જ પેકેજમાં ઇન્ફ્રારેડ (IR) ઉત્સર્જક ડાયોડ અને NPN ફોટોટ્રાન્ઝિસ્ટરને જોડે છે. જ્યારે સેન્સરની સામે રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ઉત્સર્જિત IR પ્રકાશ ફોટોટ્રાન્ઝિસ્ટર પર પાછો પ્રતિબિંબિત થાય છે, જે પછી વિદ્યુતપ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. આ આઉટપુટ વિદ્યુતપ્રવાહ ઑબ્જેક્ટની પ્રતિબિંબિતતા અને સેન્સર સપાટીથી અંતર (D) ના પ્રમાણમાં છે. ઉપકરણ Pb-મુક્ત છે, RoHS સુસંગત છે, અને આસપાસના પ્રકાશના દખલને ઘટાડવા માટે ડેલાઇટ ફિલ્ટર ધરાવે છે.

2. એપ્લિકેશન ઉદાહરણ: કન્વેયર બેલ્ટ માટે ઑબ્જેક્ટ શોધ

ઔદ્યોગિક ઓટોમેશન દૃશ્યમાં, QRD1114 નો ઉપયોગ કન્વેયર બેલ્ટ પર પસાર થતા પેકેજોને શોધવા માટે થઈ શકે છે. સેન્સર બેલ્ટની સપાટીની નજીક માઉન્ટ થયેલ છે. ડેટાશીટ મુજબ, શ્રેષ્ઠ સંવેદન અંતર (D) સેન્સર સપાટીથી રિફ્લેક્ટિવ સપાટી સુધી 0.050 ઇંચ (1.27 મીમી) છે. જ્યારે કોઈ પેકેજ આ અંતરે પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રતિબિંબિત IR પ્રકાશ વધે છે, ફોટોટ્રાન્ઝિસ્ટરના કલેક્ટર વિદ્યુતપ્રવાહને સેટ થ્રેશોલ્ડથી ઉપર લઈ જાય છે, જે ઑબ્જેક્ટની હાજરીનો સંકેત આપે છે. આ સિગ્નલનો ઉપયોગ કાઉન્ટર ટ્રિગર કરવા, ડાઇવર્ટર સક્રિય કરવા અથવા ટાઇમસ્ટેમ્પ લોગ કરવા માટે થઈ શકે છે.

3. સર્કિટ ડિઝાઇન અને ઇન્ટરફેસ

ફોટોટ્રાન્ઝિસ્ટર વિદ્યુતપ્રવાહ સિંક તરીકે કાર્ય કરે છે. એક સરળ ઇન્ટરફેસ સર્કિટ કલેક્ટર વિદ્યુતપ્રવાહ (I_C) ને વોલ્ટેજ (V_OUT) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે પુલ-અપ રેઝિસ્ટર (R_L) નો ઉપયોગ કરે છે, જે માઇક્રોકંટ્રોલરના એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર (ADC) અથવા કમ્પેરેટર સાથે ડિજિટલ ઇનપુટ દ્વારા વાંચી શકાય છે.

3.1. સ્કીમેટિક ડિઝાઇન

3.2. ઘટક પસંદગી

• V_CC: 5V (અથવા 3.3V જો માઇક્રોકંટ્રોલરના I/O સાથે સુસંગત હોય).
• R₁ (IR LED વિદ્યુતપ્રવાહ મર્યાદા): I_F = 20 mA (લાક્ષણિક પરીક્ષણ સ્થિતિ) સેટ કરવા માટે, R₁ = (V_CC - V_F) / I_F. 20 mA પર V_F ≈ 1.5V સાથે (ડેટાશીટમાં આકૃતિ 1 જુઓ), R₁ ≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 Ω. 180 Ω નું પ્રમાણભૂત મૂલ્ય યોગ્ય છે.
• R_L (પુલ-અપ રેઝિસ્ટર): મૂલ્ય આઉટપુટ વોલ્ટેજ સ્વિંગ નક્કી કરે છે. V_CE = 5V પર I_C(ON) મિનિટ = 1 mA સાથે (D = 0.050 ઇંચ પર પરીક્ષણ કરેલ), 4.7 kΩ રેઝિસ્ટર સારો સમાધાન પ્રદાન કરે છે. ઑબ્જેક્ટ હાજર સાથે: V_OUT ≈ 5V - (1 mA * 4.7 kΩ) ≈ 0.3V (નીચું). કોઈ ઑબ્જેક્ટ ન હોય ત્યારે: V_OUT ≈ 5V (ઉચ્ચ, ડાર્ક વિદ્યુતપ્રવાહ નગણ્ય હોવાથી). 4.7 kΩ રેઝિસ્ટર ભલામણ કરેલ છે.
• C1: પાવર સપ્લાય ડિકપ્લિંગ અને અવાજ ફિલ્ટરિંગ માટે વૈકલ્પિક 0.1 µF કેપેસિટર.

3.3. ફર્મવેર ઉદાહરણ (આર્ડુઇનો-શૈલી સ્યુડોકોડ)

const int sensorPin = A0; // એનાલોગ ઇનપુટ પિન
const int threshold = 200; // ADC થ્રેશોલ્ડ (0-1023), પરીક્ષણના આધારે ગોઠવો

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

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // ઉપરના સર્કિટમાં, ઑબ્જેક્ટ હાજર હોય ત્યારે Vout નીચું છે
  if (sensorValue < threshold) {
    Serial.println("ઑબ્જેક્ટ શોધાયો!");
    // ક્રિયા ટ્રિગર કરો, દા.ત., કાઉન્ટર વધારો, રિલે સક્રિય કરો
  } else {
    Serial.println("કોઈ ઑબ્જેક્ટ નથી");
  }
  delay(100);
}

4. પ્રદર્શન અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન વિચારણાઓ

ડેટાશીટના આધારે, ઘણા પરિબળો સેન્સરના આઉટપુટને અસર કરે છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે સંવેદન અંતર (D):

• શ્રેષ્ઠ સંવેદન અંતર: ડેટાશીટ D = 0.050 ઇંચ (1.27 મીમી) પર કાર્યક્ષમતા સ્પષ્ટ કરે છે. આકૃતિ 2 માં દર્શાવ્યા મુજબ, આ બિંદુથી આગળ અંતર વધતાં આઉટપુટ કરંટ ઝડપથી ઘટે છે. વિશ્વસનીય શોધ માટે, સેન્સરને આ શ્રેષ્ઠ અંતરની શક્ય તેટલી નજીક સ્થિત કરવું જોઈએ.
• વસ્તુની પરાવર્તનક્ષમતા: I_C(ON) સ્પષ્ટીકરણ (1 એમએ ન્યૂનતમ) 90% પરાવર્તનશીલ સફેદ પરીક્ષણ કાર્ડનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. ઘાટી અથવા મેટ સપાટીઓ નબળો સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. ચોક્કસ લક્ષ્ય સામગ્રી માટે થ્રેશોલ્ડને સમાયોજિત કરવાની જરૂર પડી શકે છે.
• તાપમાન: ડેટાશીટમાં આકૃતિ 3 દર્શાવે છે કે કલેક્ટર કરંટ તાપમાન પર એકદમ સ્થિર છે, પરંતુ ડાર્ક કરંટ (આકૃતિ 4) તાપમાન સાથે વધે છે. આ ઊંચા તાપમાને થ્રેશોલ્ડ સેટિંગ્સને અસર કરી શકે છે.
• આસપાસનો પ્રકાશ: બિલ્ટ-ઇન ડેલાઇટ ફિલ્ટર આસપાસના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશની અસર ઘટાડે છે, પરંતુ સંપૂર્ણપણે દૂર કરતું નથી. ઊંચા આસપાસના વાતાવરણમાં, મોડ્યુલેશન તકનીકો (દા.ત., એલઇડીને પલ્સ કરવી અને સિંક્રનસ શોધનો ઉપયોગ) અવાજ પ્રતિરક્ષા સુધારી શકે છે.
• ક્રોસ ટોક: I_CX (ક્રોસ ટોક) સ્પષ્ટીકરણ (0.2 µA લાક્ષણિક) એ કોઈ પરાવર્તનશીલ સપાટી વિનાનો કલેક્ટર કરંટ છે. થ્રેશોલ્ડ ડિઝાઇનમાં આને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ.

5. નિષ્કર્ષ

QRD1114 એ વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં બિન-સંપર્ક વસ્તુ શોધ માટે બહુમુખી અને ખર્ચ-અસરકારક ઉકેલ છે, જેની શ્રેષ્ઠ સંવેદન શ્રેણી 1.27 મીમી (0.050 ઇંચ) છે. તેની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓને સમજીને અને આ લેખમાંની ડિઝાઇન માર્ગદર્શિકાઓનું પાલન કરીને, ઇજનેરો આ સેન્સરને મજબૂત અને વિશ્વસનીય સિસ્ટમોમાં ઝડપથી સંકલિત કરી શકે છે. સંપૂર્ણ સ્પષ્ટીકરણો અને ડિઝાઇન મર્યાદાઓ માટે હંમેશા નવીનતમ ડેટાશીટનો સંદર્ભ લો.

સંદર્ભો: onsemi QRD1114/D રિફ્લેક્ટિવ ઑબ્જેક્ટ સેન્સર ડેટાશીટ, ડિસેમ્બર 2024 – રેવ. 5.

Images

qrd1114-pins

qrd1114-1

qrd1114-pins

qrd1114-1