Содержание
Товары
Обзор датчика препятствия YL-63
Технические характеристики датчика препятствия YL-63
- Модель: YL-63(или FC-51)
- напряжение питания: 3.3–5 В
- тип датчика: диффузионный
- компаратор: LM393
- расстояние обнаружения препятствий: 2 – 30 см
- эффективный угол обнаружения препятствий: 35°
- потенциометр для изменения чувствительности
- светодиод индикации питания
- светодиод индикации срабатывания
- размеры: 43 х 16 х 7 мм
Подключение YL-63 к Arduino
Рисунок 1. Схема соединений подключения датчика YL-63 к плате Arduino
Загрузим скетч из листинга 1 на плату Arduino и посмотрим как датчик реагирует на препятствия (см. рис. 3). Листинг 1
Рисунок 2. Вывод данных в монитор последовательного порта
С помощью потенциометра поэкспериментируем с установкой порогового значения.
Пример использования
Рассмотрим пример использования датчика YL-63 на борту популярной самоходной робототехнической платформы – мобильный робот на базе Arduino (см. 3).
Рисунок 3. Робототехническая платформа – мобильный робот на базе Arduino
Создадим скетч обхода роботом лабиринта. Если при движении робота в лабиринте придерживаться одной его стороны (левой или правой), то выход обязательно будет достигнут (рис. 4).
Рисунок 4. Схема обхода лабиринта роботом.
Установим на передний бампер робота три датчика препятствий, два смотрят вперед, один – вправо (см. рис. 5).
Наличие двух передних датчиков улучшает качество определения препятствий спереди, поскольку один датчик не охватывает всю переднюю зону.
Рисунок 5. Подключение датчиков препятствий к мобильному роботу на базе Arduino.
В скетче проверяем состояние датчиков и в зависимости от полученных данных принимается решение о движении. Датчики подключены к контактам Arduino 2, 12, 13. // Номера портов к которым подключены датчики препятствия. const int Front1 = 2, Front2 = 12, Right = 13; Создадим в Arduino >Листинг 2 Запускаем робота в лабиринте и смотрим как он движется в лабиринте.
Часто задаваемые вопросы FAQ
1 . Не горит зеленый светодиод
- Проверьте правильность подключения датчика.
2. Датчик не определяет препятствие на определенном расстоянии
- С помощью протенциометра подберите порог срабатывания датчика.
Автор: Сергей · Опубликовано 19.11.2018 · Обновлено 26.09.2019
В этой статье рассмотрим модуль препятствия YL-63 (FC-51), который использует принцип инфракрасного (ИК) отражения. Данный модуль часто используется в робототехнике, в различной сигнализации и так далее.
Технические параметры
► Напряжение питания: 3.3 В
5.5 В
► Потребляемый ток: 10 мА
► Цифрового выход: TTL (лог 1 или лог 0)
► Диаметр монтажного отверстия: 2.5 мм
► Выходной ток: 15 мА
► Габариты: 42мм х 15мм х 8мм
Общие сведения
Модуль содержит инфракрасный передатчик (ИК диод) излучающий свет в прямом направлении (
700 нм, этот свет не виден невооруженным глазом, его можно увидеть только камерой) и приемник (фотодиод), который измеряет отраженное ИК излучение. Если отраженный свет достигает определенного порога на выходе появляется положительный импульс. Так-же, количество отраженного излучения зависит от цвета поверхности от которой оно отражается. Если поверхность белая то модуль сработает на максимальной расстоянии, если темная или матовая излучение не отразится и модуль не сработает.
Основная микросхема ИК датчика препятствия, это компаратор LM393 (U1), который производит сравнение уровней напряжений на входах INB- и INB+. Чувствительность порога срабатывания задается с помощью потенциометром R2 и в результате сравнений на выходе OUTB микросхемы U1, формируется лог «LOW» или лог «HIGH». Принципиальная схема ИК модуля препятствия показана на рисунке ниже.
Настройка чувствительности.
Чтобы уменьшения воздействия на фоточувствительный элемент от окружающей среды (солнца, различных ИК излучение) и избавив модуль от ложных срабатываний, предусмотрен потенциометр, с помощью которого можно осуществить настройку модуля. Для настройки необходима небольшая плоская отвертка, а так же убираем все препятствия переда модулем. Теперь можно приступить к настройке, подключаем питание (загореться красный светодиод). Если на модуле загорится зеленый светодиод, крутим потенциометр влево пока он не погаснет. После этого можно устанавливать любой предмет (можно и руку) перед модулем и настраивать расстояние срабатывания.
Назначение J1 (в исполнении 3pin)
► VCC: «+» питание модуля
► GND: «-» питание модуля
► D0: цифровой выход
Подключение ИК модуля препятствия к Arduino
Необходимые детали:
► Arduino UNO R3 x 1 шт.
► ИК модуль препятствия, LM393, 3 pin x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
► Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Подключение:
В данном примере буду использовать ИК модуль препятствия, LM393 и Arduino UNO R3, данные будут передаваться в «Мониторинг порта». Схема не сложная, сначала необходимо подключить питание, GND к GND и VCC к 5V (можно записать и от 3.3В), затем подключаем вывод OUT к порты D0 (Arduino). Схема подключения приложена ниже.
Запускаем среду разработки и загружаем данный скетч, затем открываем мониторинг порта.
Здесь уже была заметка о самом простейшем датчике робота — контактном . Настала пора рассмотреть более продвинутый датчик препятствий — инфракрасный.
Вариант такого датчика на TSOP рассмотрим позже, а пока разберёмся с простым аналоговым сенсором на фототранзисторе.
Так как датчик аналоговый, то его выход должен подключаться к аналоговым портам контроллера Arduino (на вход АЦП микроконтроллера).
По величине аналогового сигнала мы сможем примерно оценивать расстояние до препятствия (разумеется, абсолютных величин мы получить не сможем, так как уровень сигнала будет меняться в зависимости от объекта).
Простейшая схема — это пара из ИК-светодиода и фототранзистора:
LED1 — ИК-диод (L-53F3C)
Q1 — транзистор (например, 2N4401 из StarterKit-а)
Q2 — фототранзистор (L-53P3C)
R1 — 100
R2 — 1K
R3 — 4K7
Но как узнать, что ИК-диод работает? ИК-излучения ведь не видно. Очень просто — нужно воспользоваться фотокамерой мобильного телефона. Матрица чувствительна к ИК-излучению и вы увидите фиолетовое свечение работающего ИК-диода.
Для усиления сигнала от фототранзистора, можно дополнительно подключить транзистор.
Когда фототранзистор освещается, то через него начинает протекать ток, величина которого зависит от уровня освещения датчика. Так как меняется ток, проходящий через фототранзистор, то меняется и падение напряженяия на подключённом последовательно резисторе. Напряжение с резистора мы отправляем на аналоговый вход Arduino (вход АЦП) и по его величине судим об уровне освещения датчика.
Обратите внимание, что для управления светодиодом используется дополнительный транзистор. Дело в том, что светодиод потребляет 50 мА, а максимальная нагрузка на порт МК – не более 40 мА.
Самый прямолинейный алгоритм работы — это просто включить светодиод и замерить напряжение на аналоговом порту контроллера и при превышении определённого значения делать вывод о приближении препятствия.
Но этот подход плох тем, что при такой работе датчик будет реагировать на общий уровень засветки.
Обойти этот недостаток очень просто — нужно делать два замера:
первый — при включенном светодиоде,
а второй — при выключенном.
Искомое значение будет составлять разницу в напряжении между первым и вторым замерами.
Благодаря переходу к работе с разностью освещенности, датчик будет нечувствителен к общему уровню засветки.
Итого, мы получили простой, но удобный ИК-сенсор, который можно использовать, как ИК-бампер на мобильном роботе. Если же сгруппировать несколько таких датчиков на одной плоскости(схеме), то можно получить простейший прототип " глаза насекомого ", с помощью которого можно даже следить за объектом.
Правда у этого датчика остаётся одна проблема — при сильной внешней засветке(на ярком солнце и т.п.), фототранзистор откроется полностью и никаких признаков отражённого сигнала светодиода мы не увидим.
Можно поставить ИК-фильтр(засвеченый негатив напимер)- хоть транзистор и инфракрасный, на видимый свет он всеже реагирует, однако паразитная засветка ИК-излучением никуда от этого не денется=(
Более радикально избавится от тот недостатока позволит модуляция сигнала но об этом в следущей статье=)
