intro

Kurs Arduino #21: Obsługa czujnika odbiciowego CNY70 / TCRT5000

Cześć
w tej części kursu dowiesz się, jak obsługiwać bazowy element każdego robota typu Line Follower jakim jest czujnik odbiciowy, Przedstawimy ich wady, zalety oraz gdzie jeszcze mogą znaleźć zastosowania poza robotami. Zapraszamy :)

Spis treści:

  1. Czujnik odbiciowy- co to, zasada działania
  2. Zestawienie popularnych transoptorów
  3. Przykłady zastosowań
  4. Przykładowy program obsługujący czujnik
  5. Podsumowanie

Co będziemy potrzebować:

  • 1x Arduino
  • 1x czujnik odbiciowy typu TCRT5000, CNY70, KTIR0711S
  • 1x dioda LED
  • 2x rezystor 220 ohm
  • 1x rezystor 10k ohm
  • zestaw przewodów połączeniowych

 

1. Czujnik odbiciowy- co to, zasada działania

Czujnik odbiciowy (refleksyjny) jest urządzeniem, którego zadaniem jest wykrywanie czy sygnał wysłany z nadajnika np. w postaci wiązki IR, lasera napotkał na jakąś przeszkodę, a następnie czy od tej przeszkody zostały odbity ten sygnał na odbiornik, którym może być np. fototranzystor. Wiem, że może brzmi to skomplikowanie, ale popatrzmy na obrazek poniżej:

zasada

Jak widzimy, z diody IR wysyłane są podczerwone wiązki, które rozchodzą się w różnych kierunkach, ale niektóre z tych wiązek trafiają na przeszkodę, a następnie są odbijane. Tak odbita wiązka trafia w odbiornik czujnika, którym jest w typ przypadku fototranzystor. W tym momencie na kolektorze wytwarzany jest sygnał napięciowy, który możemy dalej interpretować przez różne urządzenia.
Warto zwrócić uwagę, że sygnał o największej wartości otrzymamy, gdy zostanie on odbity od jasnej przeszkody (najlepiej białej). Wtedy zostanie pochłonięte najmniej wiązek z nadajnika co da dużą wartość sygnału wyjściowego. Natomiast najmniejszą wartość sygnału otrzymamy, gdy sygnał odbije się od ciemnej przeszkody, ponieważ ciemna przeszkoda (barwa) najlepiej pochłania takie wiązki, przez co na odbiornik trafi słaby sygnał co jest jednoznaczne z niską wartością sygnału na wyjściu odbiornika.

 

2. Zestawienie popularnych transoptorów

Do naszego porównania wybiorę 3 najpopularniejsze czujniki refleksyjne:

Nazwa TCRT5000 CNY70 KTIR0711S
Wygląd tcrt5000 cny70 ktir
Obudowa THT THT SMD
Optymalna odległość od przeszkody [mm] < 5 < 5 < 5
Napięcie na diodzie IR [V] 1,5 5 5
Maksymalny prąd diody [mA] 100 50 50
Maksymalne napięcie kolektor-emiter [V] 32 32 30
Maksymalne prąd kolektora [mA] 10 50 20

Jeżeli spośród tych czujników miałbym wybrać np. do Line Followera to zdecydowanie wybrałbym CNY70 albo KTIR0711S. Natomiast czemu nie wybrałem TCRT5000 ? Odpowiedź jest prosta i dosłownie ją widać. Chodzi o budowę tego czujnika. Jak widać dioda IR oraz fototranzystor nie są wystarczająco osłonięte po bokach przez co bardzo łatwo o wszelkiego rodzaju interferencje. Co prawda można dorobić osłonki z rurki termokurczliwej, ale nie tędy droga. W pozostałych dwóch czujnikach problem ten został rozwiązany przez kompaktową obudowę, w której peryferia czujnika są zalane.

Podczas projektowania układu musimy zwrócić, jeszcze uwagę, aby dobrać odpowiedni rezystor do diody IR w danym czujniku, aby uzyskać jak najlepsze pomiary.