Қолданба мақаласы: QRD1114 рефлексивті нысан датчигін интеграциялау

Қолданба мақаласы: QRD1114 рефлексивті нысан датчигін интеграциялау

Қолданбалы мақала: QRD1114 рефлективті объект сенсорын интеграциялау

Бұл мақалада onsemi QRD1114 рефлективті объект сенсорын ендірілген жүйелерде қолдануға арналған практикалық нұсқаулық берілген. Сенсордың жұмыс принципі, толық схема дизайны, микробағдарлама мысалы және ресми деректер парағына негізделген негізгі өнімділік мәселелері қарастырылады.

1. Сенсорға шолу

QRD1114 - бұл инфрақызыл (ИҚ) шығаратын диод пен NPN фототранзисторды бір қаптамада біріктіретін ықшам, тесік арқылы орнатылатын рефлективті сенсор. Сенсордың алдына рефлективті объект қойылғанда, шығарылған ИҚ жарық фототранзисторға қайта шағылысады, содан кейін ол ток өткізеді. Бұл шығыс тогы объектінің шағылыстырғыштығына және сенсор бетінен қашықтыққа (D) пропорционалды. Құрылғы қорғасынсыз, RoHS талаптарына сәйкес және қоршаған орта жарығының кедергісін азайту үшін күндізгі жарық сүзгісіне ие.

2. Қолдану мысалы: Конвейер таспасы үшін объект анықтау

Өнеркәсіптік автоматтандыру сценарийінде QRD1114 конвейер таспасында өтіп жатқан пакеттерді анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Сенсор таспа бетіне жақын орнатылады. Деректер парағына сәйкес, оңтайлы сезу қашықтығы (D) сенсор бетінен рефлективті бетке дейін 0,050 дюйм (1,27 мм) құрайды. Пакет осы қашықтықта өткенде, шағылысқан ИҚ жарық артады, фототранзистордың коллектор тогын белгіленген шектен жоғары көтереді, бұл объектінің бар екенін білдіреді. Бұл сигнал санауышты іске қосу, бағыттағышты белсендіру немесе уақыт белгісін жазу үшін пайдаланылуы мүмкін.

3. Схема дизайны және интерфейс

Фототранзистор ток тұтынушы ретінде жұмыс істейді. Қарапайым интерфейс схемасы коллектор тогын (I_C) микроконтроллердің аналогты-цифрлық түрлендіргішіне (ADC) немесе компараторы бар цифрлық кіріске оқылатын кернеуге (V_OUT) түрлендіру үшін жоғары тарту резисторын (R_L) пайдаланады.

3.1. Схема дизайны

3.2. Компоненттерді таңдау

• V_CC: 5В (немесе микроконтроллердің кіріс/шығысымен үйлесімді болса, 3,3В).
• R₁ (ИҚ ЖЭҚ ток шектегіші): I_F = 20 мА (типтік сынақ шарты) орнату үшін, R₁ = (V_CC - V_F) / I_F. 20 мА кезінде V_F ≈ 1,5В болғанда (деректер парағындағы 1-суретті қараңыз), R₁ ≈ (5В - 1,5В) / 0,02А = 175 Ω. Стандартты 180 Ω мәні қолайлы.
• R_L (Жоғары тарту резисторы): Мән шығыс кернеуінің ауытқу диапазонын анықтайды. V_CE = 5В кезінде I_C(ON) мин = 1 мА болғанда (D = 0,050 дюймде сыналған), 4,7 кΩ резистор жақсы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Объект болғанда: V_OUT ≈ 5В - (1 мА * 4,7 кΩ) ≈ 0,3В (төмен). Объект болмағанда: V_OUT ≈ 5В (жоғары, қараңғы ток елеусіз болғандықтан). 4,7 кΩ резистор ұсынылады.
• C1: Қуат көзін бөлу және шу сүзгілеу үшін қосымша 0,1 µF конденсатор.

3.3. Микробағдарлама мысалы (Arduino стиліндегі псевдокод)

const int sensorPin = A0; // Аналогты кіріс түйреуіші
const int threshold = 200; // ADC шегі (0-1023), сынау негізінде реттеңіз

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

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // Жоғарыдағы схемада Vout объект болғанда ТӨМЕН болады
  if (sensorValue < threshold) {
    Serial.println("Объект анықталды!");
    // Әрекетті іске қосыңыз, мысалы, санауышты көбейту, релені белсендіру
  } else {
    Serial.println("Объект жоқ");
  }
  delay(100);
}

4. Өнімділік және оңтайландыру мәселелері

Деректер парағына негізделген, бірнеше фактор сенсордың шығысына әсер етеді. Ең маңыздысы - сезу қашықтығы (D):

• Оңтайлы сезу қашықтығы: Деректер парағы өнімділікті D = 0,050 дюйм (1,27 мм) кезінде көрсетеді. 2-суретте көрсетілгендей, қашықтық осы нүктеден асып кеткенде шығыс тогы күрт төмендейді. Сенімді анықтау үшін сенсор осы оңтайлы қашықтыққа мүмкіндігінше жақын орналасуы керек.
• Нысанның шағылыстырғыштығы: I_C(ON) сипаттамасы (1 мА мин) 90% шағылыстыратын ақ сынақ картасын қолдану арқылы өлшенеді. Қараңғы немесе күңгірт беттер әлсіз сигнал береді. Шекті мәндер нақты мақсатты материалға байланысты реттелуі қажет болуы мүмкін.
• Температура: Деректер парағындағы 3-сурет коллектор тогы температураға байланысты айтарлықтай тұрақты екенін көрсетеді, бірақ қараңғы ток (4-сурет) температура жоғарылағанда артады. Бұл жоғары температурада шекті мәндерді орнатуға әсер етуі мүмкін.
• Қоршаған орта жарығы: Кірістірілген күндізгі жарық сүзгісі қоршаған ортадағы инфрақызыл жарықтың әсерін азайтады, бірақ толығымен жоймайды. Жоғары қоршаған орта жағдайында модуляция әдістері (мысалы, жарықдиодты импульстеу және синхронды анықтауды қолдану) шуға төзімділікті жақсарта алады.
• Өзара әсер (Cross Talk): I_CX (өзара әсер) сипаттамасы (0,2 µА типтік) шағылыстыратын бет болмаған кездегі коллектор тогы болып табылады. Бұл шекті мәндерді жобалау кезінде ескерілуі керек.

5. Қорытынды

QRD1114 - кең ауқымды қолданбаларда байланыссыз нысанды анықтауға арналған әмбебап және үнемді шешім, оңтайлы сезу қашықтығы 1,27 мм (0,050 дюйм) құрайды. Оның электрлік сипаттамаларын түсіну және осы мақаладағы жобалау нұсқауларын орындау арқылы инженерлер бұл сенсорды сенімді және тұрақты жүйелерге жылдам біріктіре алады. Толық сипаттамалар мен жобалау шектеулері үшін әрқашан соңғы деректер парағын қараңыз.

Әдебиеттер: onsemi QRD1114/D Шағылыстыратын нысан сенсорының деректер парағы, желтоқсан 2024 ж. – 5-ші басылым.

Суреттер

qrd1114-pins

qrd1114-1

qrd1114-pins

qrd1114-1