HW-201 – ИК датчик препятствий

HW-201 - ИК датчик препятствий
HW-201 фото

Предлагаю вашему вниманию инфракрасный (ИК) датчик препятствий HW-201. Так же бывают и другие датчики с небольшими изменениями в схеме и названии, к примеру – MH-B, FC-51, YL-63.

Зашёл недавно в местный радиомагазин, а там молодые люди интересуются у продавца о увеличении дальности обнаружения препятствия. Слышал в обрывках фраз, что нужно что-то закоротить или подключить «мозги» — Ардуино. Я даже не пытался встрять в разговор – схемы то нет. Поэтому и приобрёл и себе пару датчиков препятствий, чтобы разобраться в этом вопросе.

Схему «поднял» и вот публикую её:

HW-201 - ИК датчик препятствий
HW-201 схема

Схема проста до безобразия, поэтому у неё и такие скромные технические данные. Поднять чувствительность какими-то перемычками не представляется возможным. В [1] указан потребляемый ток датчика – 10 мА (и другие данные). Откуда такие скромные данные не понятно, ведь только ИК – светодиод тянет из питания 3,3 В — 20 мА, а при напряжении питания 5 В – 36 мА! Снизить потребляемый ток можно, если питать ИК – светодиод пульсирующим током, смотрите в [3] о максимальном импульсном токе.

Для снижения этого тока, собрал стандартный генератор импульсов на свободном компараторе U1.2 (смотрите схему на рис. 2 а), со скважностью включения ИК – светодиода 10 %, которую обеспечивают диод VD1 и резистор R11 (позиционные обозначения деталей продолжены от начальной схемы). Потребляемый ток снизился до 5,3 мА при питании 3,3 В, и до 8,8 мА при питании 5 В. Частота вспышек ИК – светодиода, при указанных на схеме номиналах деталей, примерно 120 кГц. Такая частота в данной схеме, ничего, кроме снижения потребляемого тока не даёт. И её можно установить любую, подбирая номинал конденсатора C3.

HW-201 - ИК датчик препятствий
HW-201 передача

Если интересно будет визуализировать работу генератора, то можно собрать схему на рисунке 2 б. Для этого ёмкость конденсатора C3 нужно увеличить до 10 мкФ. Так же желательно усилить выходной ток компаратора транзистором VT1 (коэффициент его усиления нужно подобрать как можно больший). Для визуализации работы генератора можно включить цепь индикации питания светодиод HL3 и резистор R6 параллельно ИК — светодиоду HL1 и резистору R1. При этом светодиод HL3 будет постоянно моргать с частотой генератора, примерно 0,8 Гц. При обнаружении препятствия начнёт моргать и светодиод HL2. Так же нужно помнить, что и сигнал на выводе OUT будет «моргать».

Монтаж дополнительных деталей можно осуществить на выносной плате, при этом, правда, придётся отводить в сторону от датчика препятствий шесть проводов. А можно также, с другой стороны платы датчика препятствий приклеить ещё одну плату и соединить все цепи между собой как короткими проводками, так проводами, просверленными насквозь через обе платы.

С интересом почитал так же статью в [2].

P.S.: Хотел сказать, что мне приятна эта плата тем, что на ней стоит пара подобранных ИК деталей, работоспособность которых сразу легко увидеть.

P.P.S.: Не смогут увеличить чувствительность этого инфракрасного датчика препятствий ни мозги Ардуино, ни супер-пупер компьютер. Схема такая :).

Литература:

  1. https://robotchip.ru/obzor-infrakrasnogo-modulya-prepyatstviya-lm393/
  2. https://freshgeek.ru/infrakrasnyi-datchik-prepiatstviia-na-komparatore-lm393/
  3. https://ledjournal.info/spravochnik/infrakrasnye-svetodiody.html

BS-IZ Откатные ворота. Пульт ДУ и ИК-барьер

Прошло время и уже по старым связям, опять ко мне попал привод откатных ворот. И как оказалось, с той же, практически неисправностью. Опять водичка и опять в том же месте. Но ничего не сгорело, просто периодически «странно» работали ворота. Чистка, сушка и улучшенная герметизация корпуса.

Появилась ещё одна неисправность. Это не стабильная связь пульта/брелка ДУ с приводом откатных ворот. Иногда прекрасно ворота срабатывали от брелка ДУ с расстояния в двадцать метров, а иногда и в двух метрах ни чего не происходило. Что мы только не делали. Экранировали провод к антенне. Рассчитывали и изменяли длину антенны. Чуть ли не с бубном вокруг бегали. А в чём оказалась проблема? В брелке ДУ! После замены на новый пульт, всё стало работать просто отлично и с больших расстояний. Нет, батарейка ни при чём. Не угадали? Тогда посмотрите на схему брелка ДУ, которая так же была «поднята»:

Схема брелока/пульта ДУ.
Брелок/пульт ДУ. Схема.

При нажатии на любую кнопку пульта ДУ на базе ключевого транзистора Q1 появляется напряжение близкое к минусу гальванической батарейки и транзистор открываясь прикладывает практически полное напряжение питания к выходному каскаду передатчика. Оно задаётся низкими сопротивлениями кнопок пульта SB1..SB4. А так же малым сопротивлением резистора R4, внутренним сопротивлением микросхемы U1 и большим сопротивление запирающего резистора R2. Когда же, со временем, контакты кнопок загрязняются и их сопротивление увеличивается, то соответственно и падает выходная мощность передатчика пульта ДУ. Поэтому, нужно периодически менять SMD-кнопки на пульте или сам пульт.

Так же, однажды, кто-то «промиллиметровал» кузовом машины с ИК-передатчиком TX01. При этом был разорван корпус передатчика и оторван от столба. Так же пострадала и схема:

Схема ИК-передатчика TX01.
ИК-передатчик TX01. Схема.

В частности, были вырваны выводы из конденсатора C3 и ИК-светодиода LED2. Конденсатор C1 хоть и тоже был вырван, но не пострадал, а только печатные проводники платы. Конденсатор C1 припаял с разворотом. Конденсатор C3 нашёлся только выводной. А ИК-светодиод LED2 нашёлся в старом пульте ДУ телевизора. После сборки, проверил работу в комплекте с ИК-приёмником RX01. В наличии были только четыре метра провода для подключения к блоку питания 12 вольт. И поэтому проверял на этом расстоянии, хотя заявлены 15 метров работы. Результаты проверки меня почти повергли в шок. Я, создавая свою собственную схему ИК-барьера, оперировал сантиметрами, вертясь около метра. А здесь четыре метра! И даже снизив напряжения на приёмнике и передатчике до трёх вольт, барьер отлично работал. Я вначале думал, что отличной работе способствуют линзы, надетые на ИК-светодиод и ИК-фотоприёмник (что это – фотодиод или фототранзистор, я не знаю?). Но барьер отлично работал и без линз. Так как схема приёмника очень проста, то она очень боится любой внешней засветки. А солнечной засветки очень боится. И, по всей видимости, эти линзы из тёмнокрасного оргстекла и корпуса из чёрного пластика и призваны для того чтобы максимально ослабить влияние внешней засветки. Вот схема ИК-приёмника RX01:

Схема ИК-приёмника RX01.
ИК-приёмник RX01. Схема.

А вот коллаж внутри и снаружи ИК- приёмника и ИК-передатчика:

Коллаж снаружи и внутри ИК-передатчика и ИК- приёмника.
Снаружи и внутри ИК-передатчика и ИК- приёмника. Коллаж.

Что ещё мне интересно и не понятно, так это очень низкая рабочая частота ИК-барьера – 1920 Герц. Да и ещё, потребляемые токи барьером, по паспорту: TX-30 мА и RX-15 мА.