В данной статье рассмотрим подключение и работу с ИК-датчиком измерения расстояния SHARP GP2Y0A02YK0F.
В отличие от того же , данный датчик имеет гораздо более скромный диапазон измерений, но все равно обладает рядом полезных отличительных свойств. Например, данный датчик позволяет измерять расстояние даже через прозрачные поверхности (правда, теряя точность показаний, но все же).

Подключение датчика:

GND на любой из GND пинов--- ардуино

OUT на любой из аналоговых входов ардуино (в примерах подсоединено к A0)

VCC на + 5 вольт на ардуино

Основные технические характеристики:

Диапазон измерения расстояния: от 20 до 150 см

Аналоговый выход

Размеры: 29.5x13x21.6 мм

Потребление тока: 33 мА

Напряжение питания: от 4.5 до 5.5 В

Её необходимо распаковать и добавить в папку "libraries" в папке с Arduino IDE. Не забывайте перезагрузить среду, если на момент добавления IDEшка была открыта.

В чем особенность данной библиотеки и почему именно её рекомендуем к использованию? Ответ прост и кроется в принципе её работы. Для измерения расстояния используется множество замеров, из которых отбрасываются ошибочные, которые сильно отличаются от соседних. По утверждениям авторов - 12% всех показаний вносят 42% ошибки в итоговое значение расстояния, если не отбрасывать ошибочные измерения.

Перейдем к программному коду - примеру работы с датчиком (пример подойдет также для датчика GP2Y0A21Y, в коде необходимо будет изменить значение model на 1080):

Пример программного кода

#include #define ir A0 //пин, к которому подключен датчик. Обязательно аналоговый! #define model 20150 //модель датчика. 1080 для GP2Y0A21Y, 20150 для GP2Y0A02Y SharpIR SharpIR (ir, model); void setup () { Serial .begin (9600); } void loop () { delay (2000); unsigned long pepe1=millis (); // засекаем время до начала измерений int dis=SharpIR .distance(); // получаем расстояние с датчика Serial .print ("Mean distance: " ); // выводим расстояние в монитор порта Serial .println (dis); unsigned long pepe2=millis ()-pepe1; // считаем время, затраченное на измерение Serial .print ("Time taken (ms): " ); // и выводим его Serial .println (pepe2); }

С целью привлечения клиентов или покупателей можно сделать автоматизированный рекламный стенд или витрину, в которой будет включаться подсветка при приближении к ней человека. Попытка использовать для этого стандартные датчики движения не увенчалась успехом, потому что они реагируют на движение, а не на присутствие.

Датчик приближения на ИК-лучах

Да, при приближении человека датчик движения включит рекламу, но если человек остановится и будет стоять, изучая рекламный стенд или витрину, реклама выключится, потому что движения не будет. Нужен датчик, реагирующий не на движение, а на то, что человек стоит перед ним. Например, датчик ИК-отражения, схема которого здесь приводится. Датчик состоит из «оптической пары» от системы дистанционного управления телевизора, инфракрасного светодиода HL1 и резонансного фотоприемника HF1, настроенного на частоту 36 кГц.

Светодиод и фотоприемник направлены в одну сторону на место перед рекламным стендом или витриной. Они должны быть расположены так, что бы свет от НИ напрямую не попадал на HF1, а только при отражении от расположенного перед датчиком препятствия. То есть, между ними должна быть непрозрачная перегородка.

Мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 генерирует импульсы частотой 36 кГц (точно эту частоту устанавливают подбором сопротивления R7). Эти импульсы поступают на базу ключа на транзисторе VT3. В его коллекторной цепи включен инфракрасный светодиод НИ. Светодиод
излучает вспышки ИК-света, повторяющиеся с частотой 36 кГц, а сила света этих вспышек зависит от тока через светодиод, величина которого устанавливается подбором сопротивления резистора R5.

Если перед датчиком стоит человек, вспышки света, излученные светодиодом НИ, от него отражаются и попадают на фотоприемник HF1. При этом выходной ключ фотоприемника открывается и на его выходе (вывод 3) будет логический ноль. Транзистор VT1 открывается и заряжает конденсатор С2. Напряжение на нем логическая единица. На выходе D1.2 тоже логическая единица.

Транзистор VT2 открывается и реле К1 своими контактами (на схеме не показаны) включает освещение стенда или витрины. Когда человек отходит в сторону свет выключается не сразу, а спустя 23 секунды (время на разряд С2 через R3). Это нужно чтобы свет не мигал при движениях человека возле рекламного стенда или витрины. Чувствительность датчика (дальность до человека) зависит от сопротивления R5.

Датчик предназначен для управления электрооборудованием или для работы с охранной системой. Он реагирует на приближение в нему человека или любого предмета. В зависимости от выставлен­ной подстроечным резистором чувстви­тельности дальность срабатывания может быть от нескольких метров до нескольких сантиметров.

В основе схемы лежит микросхема LM567, которая представляет собой то­нальный декодер. Поскольку настройка на частоту декодирования зависит от частоты встроенного генератора, и фактически ей равна, можно эту частоту использовать в качестве источника импульсов для модуляции инфракрасного излучения.

Частота встроенного генератора микро­схемы зависит от RC-цепи R7-C2. При этом импульсы можно снимать с вывода 5 микросхемы. Что здесь и сделано. Импульсы с вывода 5 А1 через цепь R4-С3 поступают на вход усилителя на тран­зисторах VТ1 и VТ2, на выходе которого (в коллекторной цепи VТ1) включен инфра­красный светодиод HL1.

Таким образом, излучателем ИК-сигнала служит HL1, а приемником является фототранзистор VТ3.

HL1 и VT3 вза­имно располо­жены так, что, прямой оптичес­кой связи между ними нет. Они направлены в одну сторону, — в ту сторону, и между ними имеется непро­зрачная перего­родка, в ка­честве которой может быть, на­пример, столеш­ница стола (например, HL1 на столе, а VТ3 под столом).

Если перед датчиком, состоящим из HL1 и VT3 появляется человек или какой-то предмет, ИК-луч, излученный светодио­дом HL1 отражается от его поверхности, и попадает на фототранзистор VТ3. Так как луч был модулирован импульсами от генератора микросхемы А1, то на эмиттере VТ3 образуются импульсы фототока такой же частоты. Они через подстроечный резистор R6, регулирующий чувствительность, и конденсатор С1, поступают на вход декодера микросхемы А1. Так как по частоте они совпадают с частотой генератора на R7 и С2, а иначе и быть не может, открывается ключ на выходе микросхемы А1, он выходит кол­лектором на её вывод 8. Это создает ток на базе транзистора VТ4. Он открывается и напряжение на его коллекторе поднимается до напряжения питания.

Номинальным питающим напряжением для микросхемы LM567CN является 5V, а вся схема здесь питается напряжением 12V. Поэтому напряжение питания микро­схемы понижено и стабилизировано на уровне 5У параметрическим стабилиза­тором VD2-R11.

ИК-светодиод отечественного произ­водства АЛ123А можно заменить практи­чески любым ИК-светодиодом, предназна­ченным для пультов систем дистанцион­ного управления.

Номиналы R7 и С2 могут существенно отличаться от указанных на схеме. На работу датчика это практически не окажет влияния, потому что одна и та же цепь R7-С2 работает как в генераторе опорной частоты для фазового детектора декодера микросхемы А1, так и в генераторе для модуляции ИК-излучения светодиода. То есть, частоты передачи и приема в любом случае совпадают, потому что генери­руются одним и тем же генератором.

Все примененные конденсаторы должны быть рассчитаны на максимальное напря­жение не ниже напряжения питания.

Чувствительность датчика (дальность реагирования) можно регулировать двумя способами. В первом случае это подстроечный резистор R6, которым регулируется чувствительность декодера. Во втором случае это подбор сопротивления резис­тора R5, который ограничивает ток через инфракрасный светодиод. Выбирать этот резистор меньше 3-4 Ом не следует.

Литература:

1. «Два автомата управления освеще­нием». ж. Радио, 2008, №3, стр. 37.

Горчук Н.В.

К большому сожалению применения пока не будет, так как пришла она ко мне позже, чем планировалось (причина не в скорости доставки, а в некоторых других причинах) и пришлось применить гораздо более дорогое решение.

Существуют разные выключатели и переключатели.
Есть обычные, которые стоят у всех дома. Чтобы их включить или переключить, на них надо нажать.
Есть с датчиком прикосновения, на них не надо нажимать, а достаточно только прикоснуться.
А есть бесконтактные, но не в плане отсутствия контактов (хотя одно не мешает другому), а в отсутствии необходимости даже прикасаться к выключателю, достаточно только поднести к нему руку.
Вот о последнем типе таких устройств и пойдет дальше речь.

Начну пожалуй как всегда с описания и фото того, что получил, а уже в процессе расскажу что это, зачем и какие бывают примерные аналоги данного устройства.
Пришла она в аккуратной коробочке, сам выключатель (или вернее переключатель) был в прозрачном пакетике, но перед фото я его снял.

Внутри пакетика находилось.
Собственно переключатель.
Комплект крепежа, две пластиковые пробки и два шурупа.
Инструкция на английском языке, хотя к этому устройству она особо и не нужна, так как оно не имеет каких либо органов подстройки, а выходы подписаны сзади самого устройства.
Непонятная мне бумажечка.

Инструкция, а вдруг кому нибудь пригодится:)

Сама кнопка выполнена весьма качественно, металл крепкий, хоть и тонкий, очень похож на нержавейку, пластиковые части подогнаны хорошо.
Да и на вид довольно симпатичная, раздражает только надпись Exit, дальше напишу почему.

Сзади присутствуют 5 проводов.
Красный и черный соответственно плюс и минус питания, все соответствует общепринятой маркировке (бывают и исключения).
Желтый - общий контакт реле
Зеленый - нормально разомкнутый контакт
Белый - нормально замкнутый контакт.
Провода не сильно длинные, около 15см.

Вот мы постепенно и добрались до внутренностей.
Плата в устройстве двухсторонняя, сзади так же подписано назначение проводов, что очень приятно, так как бумажка, наклеенная сзади, вполне может оторваться, быть испорченной и т.п.
Задняя крышка не герметична, но подогнана вполне нормально, но отверстие для выхода проводов сделано с запасом, потому класс защиты указан только для передней панели.

По логике дальше должна быть фотография внутренностей. Она и будет, но сначала я сделаю небольшое лирическое отступление.
Для начала, какие бывают бесконтактные выключатели.
1. Ёмкостные, требуют прикосновения, либо поднесения руки на очень близкое расстояние. Наверное самое простое и дешевое решение. У меня был с участием такого датчика.
2. Радиочастотные, работающие по принципу Доплера. Самые дорогие датчики.
3. Датчики, основанные на отражении ИК излучения. Простой и недорогой, но компромиссный вариант.

А теперь достоинства и недостатки.
Ёмкостные , относительно недороги, но желательно прикосновение к поверхности, могу некорректно работать в случае электромагнитных помех.
Радиочастотные , работают на очень высокой частоте, порядка 24ГГц. Сложные и соответственно дорогие, но меньше боятся помех, не боятся загрязнения поверхности, могут работать через непрозрачный пластик.
Инфракрасные , простая конструкция, дальность соизмеримая с радиочастотными, но может снизится если поверхность имеет сильные загрязнения и не работают через непрозрачные в ИК диапазоне материалы.

А теперь я попробую объяснить, почему я использую такие выключатели.
Помимо написания обзоров, паяния плат я занимаюсь установкой автоматических раздвижных дверей. и данные двери не всегда имеют в своем составе датчик движения.
А так как я устанавливаю такие двери и на предприятиях, то там действуют санитарные нормы, по которым желательно (а иногда обязательно, например в операционных и туалетах) применение активаторов открывания двери с бесконтактным управлением (есть даже специальные устройства, куда надо вставлять ногу, что ббы сработал контакт).

До недавнего времени я применял датчики Бельгийской фирмы Bea. Например

Стоимость одного такого датчика составляет (если ничего не путаю) около 130 долларов.
А часто надо два датчика на одну дверь.
Необходимо отметить, что данные датчики не антивандальные, обозреваемый исполнен более крепко, но антивандальным так же не считается.

Вот я плавно дошел до того, что бы показать как ИК датчик устроен внутри.
Сначала покажу само место, куда ставится плата, хорошо видно отверстия для передачи и приема ИК излучения, они сделаны так, что бы ИК приемник видел только отраженное излучение.
Плата сама по себе работать не будет.
Кстати, не помешала бы уплотнительная резинка по периметру металла, но в дорогом радиочастотном ее так же нет.

А теперь сама печатная плата устройства.
На ней видно -
ИК светодиод.
ИК фотоприемник, такие обычно применяются в различной радиоаппаратуре имеющей дистанционное управление, частота работы 38 КГц (измеренная).
Реле, его параметры соответствуют параметрам, указанным в инструкции.
Разъем для подключения проводов.
Вход по питанию имеет защиту в виде самовосстанавливающегося предохранителя и диода, защищающего от подключения питания неправильной полярности. дальше стоит стабилизатор питания на 5 Вольт, электролитические конденсаторы отсутствуют, что только повышает надежность.
Четыре двухцветных светодиода. Светят красным в обычном режиме и синим при срабатывании.
Микросхема управления, маленькая, 6 ног, в корпусе SOT23.

Для управления применена микросхема на которой написано 02En, я нашел в интернете , но не уверен, что это она, так как страница на китайском и похожа на страницу какой то непонятной торговой площадки или форума.
Она не просто постоянно генерит импульсы для управления светодиодом, а формирует некие последовательности пачек импульсов, на нее соответственно заведен фотоприемник.
Вследствие этого распознавание препятствия довольно корректное, на ИК пульт она не реагирует, как и на сильную засветку лампой накаливания (но это заслуга фотоприемника).

Естественно я измерил токи потребления в дежурном режиме и рабочем.
В режиме ожидания потребляет 27мА. Питание 12 Вольт.

В активном режиме немного больше, 38мА, так как включено реле.

В дежурном режиме подсветка имеет красный цвет, немного неравномерно, но может так и задумано.

В активном режиме подсветка синяя, но так как применен матовый светорассеиватель, то она не сильно напрягает.

Дальность срабатывания около 8см от руки и около 15см от листа белой бумаги.
Срабатывает очень четко даже на относительно быстрое движение рукой, после срабатывания находится около двух секунд в активном режиме, после этого переходит в режим ожидания.
На относительно тонкие предметы не срабатывает.

Конструкция довольно тонкая, большая часть утоплена, так как рассчитана на врезку в стену\панель.

На всякий случай я измерил основные размеры, вдруг кому нибудь пригодится.

Как я выше писал, питание составляет 12 Вольт, что намекает на то, что устройство предназначено для применения в охранных системах, да и надпись Exit говорит так же об этом.
Системы для промышленной автоматики имеют стандартное питание в 24 Вольта, причем могут работать и от постоянного тока и от переменного.
Думаю, что при несложной доработке можно вполне применять кнопку и с системами промышленной автоматики.
Кнопка могла бы быть очень удобна в различных сферах применения, но напрягает надпись, на мой взгляд можно было бы предлагать либо разные варианты надписи, либо давать в комплекте наклейки с различными надписями.
Сфера применения -
Устройства контроля доступа.
Управление открыванием дверей в помещениях, где необходимо дать команду на открывание без прикосновения, продуктовые предприятия, операционные, чистые комнаты, туалеты и т.п.
Просто места, где такое управление может быть удобным, например на кухне (с соответствующей декоративной доработкой) для включения освещения.

Вообще когда я писал этот обзор, то у меня было чувство легкого дежавю, похожие впечатления от устройства я описывал в обзоре . В частности очень понравилось качество изготовления и довольно продуманная и надежная на вид схемотехника.

В интернете я встречал как минимум два варианта для самодельной реализации подобного устройства, один на микросхеме LM567CN, а так же на . Последний вариант я собирал и он успешно у меня используется, если интересно, могу как нибудь сделать обзор.

Резюме.
Плюсы.
Цена.
Хороший внешний вид.
Качественное изготовление и довольно продуманная конструкция.

Минусы.
Хотелось бы уплотнительную резинку по периметру, для герметизации.
Так как устройство может быть применено не только как кнопка выхода, то хотелось бы иметь варианты изменения надписи.

Мое мнение. Вполне достойная и простая замена для радиочастотных бесконтактных выключателей, к тому же не создающая радиочастотного излучения.

Данный товар был бесплатно предоставлен, для обзора и тестирования, магазином eachbuyer.

Думаю, что обзор данного устройства может быть полезен. Жду вопросов и комментариев.
Если что-то забыл упомянуть, пишите, добавлю.

P.S. Путем добавления копеечной микросхемы (и возможно одного резистора и конденсатора) можно переделать устройство в бистабильное, т.е. поднесли руку, включили, поднесли еще раз, выключили. Стоимость переделки около 20 центов, микросхема HEF4013BP.
Сейчас устройство работает как аналог не фиксируемой кнопки (как кнопка выхода в домофонах, хотя этот датчик и сделан для такого применения).
Возможно еще будет обзор с похожей доработкой:).