sensor infrarrojo

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SENSOR INFRARROJO
EMISOR Y RECEPTOR
Marco Teorico
Diodo LED
Un diodo es un dispositivo electrónico provisto de dos electrodos, cátodo y ánodo, que
tiene la propiedad de ser conductor en el sentido cátodo-ánodo, pero no en el inverso. El
LED (del inglés Light EDiode), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el
sentido directo. Produce una luz monocromática, tiene un bajo consumo y es muy
empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos.
El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina.
Dado que el LED es muy pequeño, se señalan el ánodo y el cátodo por la longitud de las
patas.
La pata larga (A) corresponde al ánodo al que se conecta el polo (+) y la pata corta (C)
corresponde al cátodo al que se conecta el polo (-).
Los colores de las cápsulas del LED pueden ser: rojo, amarillo o verde y los diámetros más
usuales son 5 y 3 mm.
LED de infrarrojos (IRLED)
El diodo IRLED (del inglés lnfrared Light Emitting Diode), es un emisor de rayos
infrarrojos que son una radiación electromagnética situada en el espectro electromagnético,
en el intervalo que va desde la luz visible a las microondas.
Estos diodos se diferencian de los LED por el color de la cápsula que los envuelve que es
de color azul o gris. El diámetro de ésta es generalmente de 5 mm.
Los rayos infrarrojos se caracterizan por ser portadores de calor radiante. Estos rayos son
producidos en mayor o menor intensidad por cualquier objeto a temperatura superior al
cero absoluto.
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Fototransistor
El fototransistor es un fotodetector que trabaja como un transistor clásico, pero
normalmente no tiene conexión base.
En estos transistores la base está reemplazada por un cristal fotosensible que cuando recibe
luz, produce una corriente y desbloquea el transistor.
En el fototransistor la corriente circula sólo en un sentido y el bloqueo del transistor
depende de la luz; cuanta más luz hay más conduce.
El principio del fototransistor es aparentemente el mismo que el del transistor clásico. Pero
si observamos el componente se ve que sólo posee dos patas, un emisor y un colector, pero
le falta la base.
La base de hecho es sustituida por una capa de silicio fotosensible. Si esta capa está
iluminada aparece en la base una corriente que crece con la luz, lo que pone en marcha al
transistor.
El fototransistor reacciona con la luz visible y también con los rayos infrarrojos que son
invisibles. Para distinguirlo del LED su cápsula es transparente.
En el fototransistor, al igual que en los LED, la polaridad viene dada por la longitud de sus
patas pero con una diferencia muy importante; en el fototransistor la pata larga es el
negativo (-), al revés que en los LED, que es el positivo (+).
Emisor
Colector
Fototransistor NTE3120
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Sensores reflexivos
Este tipo de sensor presenta una cara frontal en la que encontramos tanto al LED como al
fototransistor. Debido a esta configuración el sistema tiene que medir la radiación
proveniente del reflejo de la luz emitida por el LED.
Se tiene que tener presente que esta configuración es sensible a la luma del ambiente
perjudicando las medidas, pueden dar lugar a errores, es necesario la incorporación de
circuitos de filtrado en términos de longitud de onda, así pues será importante que trabajen
en ambientes de luz controlada. Otro aspecto a tener en cuenta es el coeficiente de
reflectividad del objeto, el funcionamiento del sensor será diferente según el tipo de
superficie.
¿Qué aplicaciones tiene un sensor Infrarrojo?
Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la
detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones
ambientales extremas.
Este componente puede tener la apariencia de un LED normal, la diferencia radica en que la
luz emitida por el no es visible para el ojo humano, únicamente puede ser percibida por
otros dispositivos electrónicos.
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MARCO PRÁCTICO
En este proyecto, construiremos un interruptor infrarrojo, el cual nos permite encender
alguna aplicación, en este caso un motor, usaremos un emisor y un receptor infrarrojo. La
idea es que entre estos dos elementos existe un haz de luz invisible, el cual al ser
interrumpido por el objeto, permite que el circuito receptor genere una señal que pueda ser
útil para otro circuito. El interruptor esta compuesto por dos módulos, uno corresponde al
circuito transmisor y el otro al receptor. El alcance puede ser de aprox. 30 centímetros.
TRANSMISOR:
En la siguiente figura 1 se muestra el esquema del transmisor.
Emisor Infrarrojo
El primero, construido en un circuito impreso independiente, sacado de la pagina de
R-Luis, es un oscilador basado en un circuito integrado 555, el cual genera una onda
cuadrada cuya frecuencia puede ser cambiada por el potenciómetro VR1 la cual varia entre
un rango de 36 a 40 kHz (dependiendo del receptor utilizado). Reduciendo el valor de R2
aumenta la intensidad de emisión y así su alcance. El transistor Q1 puede ser un 2N2222 o
2N2219, este amplifica la corriente para el LED IR. La onda es aplicada al LED IR, de tal
forma que la luz emitida por el mismo es de naturaleza intermitente lo que permite utilizar
una resistencia muy baja para su polarización (R3). Los LED’s infrarrojos emiten un haz de
luz invisible para el ojo humano.
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Emisor Apagado
Emisor Encendido
Circuito “Real”
Circuito Impreso
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Nota: Este circuito impreso contiene 2 resistencias de 10 ohms en vez de 1 porque en ese momento no tenia
una de 20, de todos modos el archivo .pcb se encuentra en descarga directa en el blog por si tienen deseos de
modificar este circuito.
Fotografías
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Materiales a utilizar
Receptor:
En la figura 2 se muestra el diagrama en bloques del receptor:
FotoTransistor
Etapa
Amplificadora
MOTOR
Figura 2
74ls14
Invierte la Señal y la
hace Cuadrada
Activa o
Desactiva el
Motor
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Este receptor viene de un Seguidor de Líneas, hice unas “modificaciones” y quedo como un
receptor infrarrojo. La Etapa amplificadora la realizo Nestor Alejandro de Robots Peru, en
donde simplemente consta de dos transistores 2n2222 que amplifican la señal recibida del
fototransistor luego pasa por un schmitt trigger (74LS14 o pueden usar CD40106) que
arregla y mejora la señal; además de ser inversora es un disparador schmitt trigger que
mediante la entrada de un voltaje entre el rango de 0V a 5V este convierte esta señal en una
señal digital pura.
Luego viene la etapa que controla el encendido o apagado del motor;
Debido a que el transmisor manda una señal constantemente pasa lo siguiente.
El rayo incide en el fototransitor se amplifica la señal y el schmitt trigger arregla la señal y
la niega con lo cual no conduce una corriente por Q2 (que puede ir polarizado a masa por
medio de una resistencia de 10 KΩ) y a la vez Q3 no se activa y por medio de R4 el
transistor Q4 se polariza y el motor se activa. Ahora suponiendo que no se recibe la señal
del transmisor, el Schmitt Trigger invierte la señal (a 1 lógico) entonces Q2 se polariza y
Q3 invierte la señal y el transistor Q4 se desactiva deteniendo el motor.
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Circuito vista “real”
Nota: CN3 Y CN4 es un alambre (un puente)
OJO:
Q1 y Q4 tendrán que “darle vuelta” su posición no es como se muestra en la imagen ver
fotos.*
Circuito Impreso
Materiales
El Fototransistor utilizado es el NTE3120
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Fotografías
*Foto de los transistores Q1 y Q4 que deberán cambiar
Para ver el video de este proyecto entren a ProyectosElectronics.blogspot.com
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Agradecimientos a las siguientes paginas:
R-luis
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