🌱 Sensor-Actuator 7. Cảm biến hồng ngoại TCRT5000
Bài viết này mình sẽ giới thiệu với các bạn về cảm biến hồng ngoại TCR5000 - Infrared Reflective Sensor. Cũng giống như cảm biến siêu âm HC-SR04 mà mình đã giới thiệu ở Bài viết trước, cảm biến này thường được sử dụng để đo/phát hiện khoảng cách. Tuy nhiên, cảm biến này khác với HC-SR04 về nguyên lý hoạt động cũng như các ứng dụng của cảm biến.
👉 Cảm biến Hồng ngooại TCRT5000
💬 Cấu tạo cảm biến
Cảm biến hồng ngoại TCRT5000 bao gồm một LED phát hồng ngoại, và một điện trở quang để thu, tích hợp trên cùng một package dạng leaded, package dạng này có thể chặn ánh sáng nhìn thấy được.
Trên thực tế, cảm biến này thường được tích hợp trên một module, có thêm phần xử lý tín hiệu thô, và đưa ra 2 chân chức năng là digital và analog.
Đối với module cảm biến kiểu này có 4 chân:
- 2 chân cấp nguồn Vcc và Gnd.
- Một chân tín hiệu Digital - D0.
- Một chân tín hiệu Analog - A0.
- Điện áp hoạt động: 3.3 - 5V, dòng tiêu thụ khoảng 15mA.
- Khoảng cách phát hiện tốt nhất: < 2.5mm
- Có hỗ trợ bộ lọc ánh sáng nhìn thấy, tuy nhiên khá nhạy cảm và dễ nhiễu khi có ánh sáng mặt trời.
- Bước sóng LED phát: 950nm.
💬 Nguyên lý hoạt động
Cảm biến hồng ngoại TCRT5000 hoạt động theo nguyên lý phản xạ. Tức là khi cấp nguồn cho cảm biến thì LED phát hồng ngoại sẽ hoạt động, và nếu có vật cản trước mắt cảm biến, thì tín hiệu hồng ngoại sẽ được phản xạ và mắt thu sẽ thu được tín hiệu này, từ đó chúng ta có thể tính được khoảng cách (Về nguyên lý này khá giống so với HC-SR04).
👉 Tuy nhiên, cảm biến này hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở quang, từ đó, khi sử dụng module sẽ là sự thay đổi của điện áp đầu ra chân Analog - A0 (Sử dụng mạch phân áp).
- Khi không có vật cảm hoặc vật cản ở rất xa, cảm biến sẽ trả về mức cao (điện áp khoảng Vcc) trên chân Analog A0.
- Khi vật cản lại càng gần đầu cảm biến, thì điện áp sẽ giảm dần về mức thấp (0V).
Mặt khác, trên module của chip hỗ trở thêm một IC so sánh LM393 và một biến trở vặn. Mục đích để sử dụng cho chức năng Digital của cảm biến. Khi người dùng chỉ muốn sử dụng để phát hiện vật cản trong một khoảng cách nào đó, thì thay vì dùng tính năng Analog (Cần ADC để đo), chúng ta chỉ cần dùng một chân IO để phát hiện sự thay đổi.
- Khi không có vật cản, hoặc vật cản ở ngoài ngưỡng đo, cảm biến sẽ trả về mức cao (điện áp khoảng Vcc) trên chân Digital D0.
- Khi vật cản lại gần với khoảng cách < ngưỡng đo, chân D0 sẽ được kéo về 0V.
💬 Ứng dụng
Với nguyên lý hoạt động như trên, có thể thấy các ứng dụng mà cảm biến hồng ngoại mang lại sẽ gần giống như cảm biến siêu âm HC-SR04.
- Cảm biến vị trí cho các Encoder.
- Phát hiện các vật liệu có tính phản chiếu như giấy, thẻ IBM, băng từ, ...
- Sử dụng làm cảm biến công tắc hành trình cho các chuyển động cơ học.
- Các mục đích khác như phát hiện vật cản trên các xe đồ chơi, xe dò line, đếm hàng hóa, các ứng dụng trong không gian chật hẹp khác, ...
💬 Giao tiếp với Vi điều khiển
Với 2 chân đầu ra khác nhau thì cảm biến TCRT5000 cũng có 2 cách giao tiếp với Vi điều khiển.
👉 Sử dụng chân Digital D0
Cách này khá đơn giản, chúng ta có thể kết nối chân D0 này với một chân IO bất kỳ của Vi điều khiển, và có thể dùng kỹ thuật polling để quét tín hiệu ra của cảm biến, hoặc dùng một External Interrupt để phát hiện sườn xuống trên chân IO.
👉 Sử dụng chân Analog A0
Cách này thì dựa trên sự thay đổi điện áp trên chân Analog A0 để tính khoảng cách, vì vậy, chúng ta có thể dùng tính năng ADC của Vi điều khiển để đo.
Các bạn có thể tham khảo một đoạn source code trong link sau nha!!
💚 Kênh Youtube Lập trình - Điện tử 💚
Để nhận được những bài học miễn phí mới nhất nhé 😊Chúc các bạn học tập tốt 😊
0 Nhận xét