INFRARROJOS

Reflexivo IS471F

Descripción: Sensor basado en el dispositivo    SHARP IS471F inmune a interferencias de luz normal. Este sensor incorpora un modulador/demodulador integrado en su carcasa y a través de su patilla 4 controla un diodo LED de infrarrojos externo, modulando la señal que este emitirá, para ser captada por el IS471F que contiene el receptor. cuando un objeto se sitúa enfrente del conjunto emisor/receptor parte de la luz emitida es reflejada y demodulada para activar la salida en la patilla 2 que pasará a nivel bajo si la señal captada es suficientemente fuerte.

El uso de luz IR modulada tiene por objeto hacer al sensor relativamente inmune a las interferencias causadas por la luz normal de una bombilla o la luz del sol.

Funcionamiento: Como puede verse en el esquema, el sensor se alimenta por sus patitas 1 y 3 y estas corresponden a Vcc y Gnd respectivamente, la patita 2 es la salida del detector y la patita 4 es la salida que modula al led emisor externo. Mediante el potenciómetro P1 se varia la distancia a la que es detectado el objeto. Contra mas baja sea la resistencia de este potenciómetro, mas intensa será la luz emitida por el diodo de IR y por lo tanto mayor la distancia a la que puede detectar el objeto.

El el siguiente esquema vemos el simple circuito necesario para hacer funcionar al sensor.

Usos: Creo que estos se usan para detección de obstáculos por reflexión y detección de oponentes en combates de sumo. (digo creo porque aun no e probado este dispositivo y no se que sensibilidad tiene y si es adecuado para esto)

Reflexivo CNY70

Descripción: El CNY70 es un pequeño dispositivo con forma de cubo y cuatro patitas que aloja en su interior un diodo emisor de infrarrojos que trabaja a una longitud de onda de 950 nm. y un fototransistor (recetor) estando ambos dispuestos en paralelo y apuntando ambos en la misma dirección, la distancia entre emisor y receptor es de 2.8 mm. y están separados del frontal del encapsulado por 1 mm.

El la siguiente figura vemos la disposición interna del CNY70 mirando el encapsulado desde arriba, así pues tenemos el diodo emisor de infrarrojos a la izquierda y el fototransistor a la derecha.

Funcionamiento: El fototransistor conducirá mas, contra mas luz reflejada del emisor capte por su base. La salida de este dispositivo es analógica y viene determinada por la cantidad de luz reflejada, así pues para tener una salida digital se podría poner un disparador Trigger Schmitt y así obtener la salida digital pero esto tiene un problema, y es que no es ajustable la sensibilidad del dispositivo y los puntos de activación de histerisis distan algunos milivoltios uno del otro (ver explicación en el esquema de la LDR ). Para solventar este problema muestro el siguiente circuito basado en un amplificador operacional configurado en modo comparador, en la salida del circuito obtendremos una señal cuadrada lista para su interconexión con la entrada de cualquier µControlador.

La sensibilidad del circuito es ajustable mediante la resistencia variable de 10k (aconsejo poner una resistencia multivuelta). Para comprobar y visualizar la señal de salida es posible montar un diodo led en la salida con su resistencia de polarización a masa, si así lo hacemos veremos que cuando el sensor detecta una superficie blanca o reflectante el led se ilumina ya que la salida del LM358 pasa a nivel alto y por lo tanto alimenta al led que tiene su ánodo conectado directamente.

La salida del LM358 varia de 0V para nivel lógico 0 a unos 3,3V para nivel lógico 1, con lo que puede ser llevada directamente a un disparador trigger schmitt (p.ej. 74LS14) para conformar pulsos de niveles TTL de 0 a 5V si fuese necesario.

Usos: Comúnmente utilizado en los robots rastreadores (Sniffers) para detección de líneas pintadas sobre el suelo, debido principalmente a su baja distancia de detección.

Ideas y mejoras: Mas que una idea esto es un descuido que tuve al montar el circuito en una protoboard y asi comprobé que quitando la resistencia de polarización de 10k que tiene conectada el fototransistor a su emisor hacemos que el circuito se vuelva mucho mas sensible (e inestable también jeje). Con un buen ajuste de la resistencia variable e conseguido detectar superficies reflectantes a una distancia de unos 5 cm. también al pasar la mano por enfrente del sensor se activaba la salida. Supongo que habrá una manera menos inestable de hacer esto así que ya sabéis... a cacharrear y haber que sale  jejeje

Reflexivo GP2Dxx

Descripción: El sensor GP2DXX de sharp es un dispositivo de  reflexión por infrarrojos con medidor de distancia proporcional al ángulo de recepción del haz de luz que incide en un sensor lineal integrado, dependiendo del modelo utilizado, la salida puede ser analógica, digital o booleana.
Funcionamiento: El dispositivo emite luz infrarroja por medio de un led emisor de IR, esta luz pasa a través de una lente que concentra los rayos de luz formando un único rayo lo mas concentrado posible para así mejorar la directividad del sensor, la luz va recta hacia delante y cuando encuentra un obstáculo reflectante rebota y retorna con cierto ángulo de
inclinación dependiendo de la distancia, la luz que retorna es concentrada por otra lente y así todos los rayos de luz inciden en un único punto del sensor de luz infrarroja que contiene en la parte receptora del dispositivo. Este sensor es un CCD lineal y dependiendo del    ángulo de recepción de la luz incidirá esta en un punto u otro del sensor pudiendo de esta manera obtener un valor lineal y proporcional al ángulo de recepción del haz de luz.
Dependiendo del modelo elegido leeremos de una manera u otra la salida de este con lo cuál tendremos que remitirnos al datasheet del modelo elegido para ver su funcionamiento interno. En los modelos analógicos la salida es un voltaje proporcional a la distancia medida. En los modelos digitales la lectura será de 8 bits serie con reloj externo. En los modelos Booleanos la salida será de 1 bit y este marcara el paso por la zona de histéresis del sensor con lo cual solo tendremos una medición de una distancia fija.

Usos: Debido a su gran rango de medida este sensor es adecuado para detectar obstáculos reflectantes como paredes, usado en robots de exploradores para los de laberintos entre otros.

Ideas y mejoras: Debido a su gran directividad se puede montar un sensor GPD2 en un servo y así tener un radar de IR cubriendo de esta manera un radio de 180º aprox.

Luz

LDR

Descripción: La LDR (Light Dependent Resistor) o resistencia dependiente de la luz, como su propio nombre indica es una resistencia que varia su valor en función de la luz que incide sobre su superficie. Contra mas sea la intensidad de luz que incida en la superficie de la LDR menor será su resistencia y contra menos luz incida mayor será la resistencia. La forma externa puede variar de la mostrada en esta foto ya que este modelo en concreto no es muy común pero la función es la misma.

Funcionamiento: Para hacernos un medidor de luz ambiental o una fotocélula que encienda un determinado proceso en ausencia o presencia de luz podremos hacerlo de dos maneras, usando un amplificador operacional para detectar y ajustar la sensibilidad y punto en que se dispara la salida como en el caso del CNY70 mostrado mas arriba o bien hacerlo como se muestra en el siguiente circuito, que es en base a un disparador trigger schmitt TTL que conformara una señal totalmente compatible TTL para ser aplicada a un microcontrolador o puerta lógica compatible.

El circuito consta de un divisor de tensión formado por la LDR, una resistencia y un disparador trigger schmitt inversor modelo 74LS14. Como la LDR varia en función de la luz, la señal de salida del divisor también lo hará y cuando pase el umbral de disparo del trigger schmitt este cambiara el estado de su salida según corresponda.

Los umbrales de disparo para el 74LS14 son de 0,9 y 1,7 voltios, esto quiere decir que cuando la señal en la entrada del disparador supere los 1,7 voltios se tomara como un 1 lógico en la entrada y la salida al ser inversa tomara el nivel lógico bajo o 0 voltios, si el voltaje de entrada baja por debajo de 0,9 voltios se tomara como un 0 lógico en la entrada con lo que la salida tomara un nivel lógico 1.

El problema que se comentaba en la explicación del CNY70 radica en la distancia en voltios entre el umbral de disparo alto y bajo, que es de 0,8 voltios entonces imaginemos que si la luz recibida en el sensor va incrementando hasta llegar a los 1,7 voltios y rebosarlos este será el punto de activación pero no se desactivara al volver a pasar por este punto, ya que la salida del circuito no se desactivara hasta que no se baje por debajo del umbral de 0,9 voltios, esto hay que tenerlo muy en cuenta ya que para algunos casos donde los niveles a detectar sean muy distantes como por ejemplo detectar niveles de todo o nada o luz y oscuridad puede dar igual pero si lo que se quiere es activar algún circuito en un determinado nivel de luz y desactivarlo justo cuando ese nivel ya no exista, entonces el circuito ya no es valido y será mejor usar el circuito basado en amplificador operacional en modo comparador de tensiones.

Nota: El circuito integrado 74LS14 dispone en su interior de 6 puertas inversoras trigger schmitt, así que hay que tener especial cuidado en no dejar ninguna entrada no usada al aire, esto es sin conexión alguna ya que la puerta empezara a oscilar y podría causar la destrucción de dicha puerta, para que esto no suceda hay que conectar todas las entradas a un nivel lógico estable, normalmente a GND. las salidas se dejaran como es lógico al aire ya que tendrán el nivel lógico inverso que en su entrada.

Usos: Las LDR se usan para detectar niveles de luz ambiente o seguimiento de luces o linternas, así pues podemos crear un seguidor de luz con varias LDR dispuestas alrededor del robot y hacer que este siga una luz directa que le enfoque, también pueden usarse para encender los focos o luces de balizamiento del robot en ausencia de luz.

Ideas y mejoras: Una mejora es sustituir la resistencia fija del divisor de tensión por una variable de valor adecuado, para poder ajustar el umbral de disparo.