ИК локатор Робоклуба

Принцип действия ИК-локатора основан на обнаружении препятствия по отраженному от него свету. Зона перед локатором освещается некоторым источником света, а фотодатчик меряет уровень освещенности. При появлении препятствия уровень освещенности фотодатчика повышается, что датчиком и фиксируется.

Чтобы повысить защиту локатора от фоновой засветки и помех используют, во-первых, свет инфракрасного диапазона, и, во-вторых, "подсветку цели" производят не непрерывным лучом, а импульсами. Если уровень сигнала с фотодатчика одинаков при включенной и при выключенной подсветке, то препятствие, скорее всего, отсутствует; если же в момент импульса подсветки сигнал с приемника заметно выше, чем во время паузы, то, с большой вероятностью, это вызвано наличием препятствия. В то же время, при отдельных импульсах возможны ложные срабатывания, а если давать импульсы непрерывно, то датчик начнет реагировать, к примеру, на солнечный свет или излучение люминесцентных ламп.

Поскольку те же подходы используются в системах дистанционного управления, сейчас широко распространены ИК-приемники рассчитанные на работу с пачками сигналов определенной частоты. В одном корпусе они содержат ИК-датчик, предварительный усилитель, фильтры и пр. Их выходной сигнал, как правило, таков, что позволяет подключать их непосредственно к микроконтроллерам.

---

Таких ИК-приемников довольно много. Познакомимся с ними на примере вполне типичной серии TSOP17хх производства Vishay Semiconductors.

Серия включает семь моделей: TSOP1730, TSOP1733, TSOP1736, TSOP1737, TSOP1738, TSOP1740, TSOP1756, две последние цифры в обозначении модели соответствуют частоте несущей ИК-сигнала (30, 33, 36 и т.д. кГц). Схема приемников хорошо защищена от случайных импульсов и помех. Отсутствию сигнала (как и у большинства других ИК-приемников) соответствует высокий логический уровень на выходе ИК-приемника; при получении сигнала на выходе появляется импульс низкого уровня.

"Рабочий" сигнал должен отвечать следующим требованиям:

• быть возможно ближе к частоте несущей для данной модели (например, 36 кГц для TSOP1736)
• в пачке должно быть 10 или более импульсов
• за пачкой от 10 до 70 импульсов должна следовать пауза длительностью не менее 14 импульсов

Используя микроконтроллер и подобный ИК-приемник, легко построить несложный, но практичный ИК-локатор.

Реализация

Основой локатора является микроконтроллер. В приводимой схеме использован один из самых простых и дешевых контроллеров семейства AVR - ATtiny12V, - но практически без изменений схемы и программы может быть взят любой другой контроллер семейства. Конструкция локатора очень проста и может быть легко скорректирована под имеющиеся в наличии детали.

[[Изображение:]]

ИК-излучатель (LED1) - любой светодиод, работающий в ИК-диапазоне, желательно ближе к 950нм. Должен подойти, к примеру, ИК-передатчик от практически любого пульта ДУ.

Светодиод управляется сигналом от контроллера по линии РВ4. Если вам удасться найти светодиод на ток до 20мА, то можно включить его прямо на выход контроллера, если же нет, то, как и в нашем случае, следует поставить транзистор (V1) в качестве ключа. Какой именно транзитор - не очень важно, лишь бы он был n-p-n типа и был расчитан на тот же ток, что и выбранный вами светодиод. Резистор R2 надо поставить таким, чтобы ток через светодиод не превышал допустимый для данной модели.

ИК-приемник (IF1) - TSOP1736, сигнал с него поступает на непосредственно на вход контроллера (линия РВ3). В отсутствие подходящего ИК-сигнала на выходе приемника присутствует высокий логический уровень, а при появлении сигнала - проходит импульс низкого уровня.

Обратите внимание: для "ответственных" приложений контроллер и ИК-приемник лучше включать в соответствии с рекомендациями изготовителей, а керамический конденсатор примерно в 100нФ рядом с вводами питания контроллера - вещь во всех случаях обязательная ;) Индикатором в нашем случае служит "обычный" светодиод LED2, подключенный на линию РВ0 контроллера последовательно с токоорганичивающим резистором.

Разъем J1 используется для подключения программатора. Питание +5В подается на клемму Vcc и "землю". 

При желании локатор может быть изготовлен даже без печатной платы, в виде единого модуля размерами примерно 1х1х2см