Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

bariera podczerwieni - dylematy konstrukcyjne

Prawiejakpro 25 Aug 2014 15:59 2184 9
lampy.pl
  • #1
    Prawiejakpro
    Level 10  
    Witam,

    Potrzebuję zbudować serię barier podczerwieni w konfiguracji nadajnik -> odbiornik o długości ok. 60 cm, gdzie diody nadawcze/odbiorcze w ilości 8 sztuk będą wtedy umieszczone w odległości 7,5 cm, a odległość nadajnik-odbiornik będzie wynosiła ok. 50 cm.

    Zakładam, że układy będą zasilane napięciem 12 V,a wyjściem będzie dany stan logiczny w zależności od tego czy bariera została naruszona czy nie. Zakładam również, że to która dioda odbiorcza danej bariery zostanie naruszone nie ma znaczenia. Najważniejsze jest, aby wykryć naruszenie bariery. Wstępnie konstrukcję nadajnika oraz odbiornika planuję jak na schemacie:

    GENERATOR -> DIODY NADAWCZE->>>>>DIODY ODBIORCZE -> WZMACNIACZE -> BRAMKI SCHMITTA-> BRAMKI NAND -> DETEKTOR CZĘSTOTLIWOŚCI,

    gdzie nadajnikiem będzie np. NE555 lub jakiś mały mikrokontroler, który będzie generował stałą częstotliwość, potem przez tranzystor zamierzam sterować serią diod nadawczych.

    W odbiorniku planuje zatrudnić proste diody odbiorcze podczerwieni.
    Sygnał z diod będzie wzmacniany wzmacniaczem nieodwracającym z regulowanym wzmocnieniem tak, aby wychwyciły go bramki schmitta.
    Sygnał otrzymany w bramkach schmitta jest przekazywany do bramki NAND, tak aby uprościć logikę odbiorczą i nie analizować sygnału z każdej diody z osobna. Następnie sygnał przekazywany jest do detektora częstotliwości np. na NE567. Tam otrzymujemy wymagany stan logiczny.

    Konfiguracje testowałem prototypem zbudowanym na 2 torach nadajnik-odbiornik na płytce uniwersalnej.

    Problemami, z którymi się do was zwracam są:

    - Czy taka konfiguracja na dłuższą metą (bezawaryjna praca w dłuższym okresie czasu) będzie sensowna,
    - Czy moc sygnału z diod sąsiednich nie będzie miała zbyt dużego wpływu na wykrywalność w bramkach schmitta (próbowałem testować to na 2 diodach i przy danej odległości, wpływ diody sąsiedniej był na poziomie 5-10% (w zależności od ustawienia),
    - Czy przy takiej długości bariery (60 cm) pojemności między elementami/ścieżkami nie będą miały zbyt dużego wpływu na wypełnienie sygnału oraz na propagacje wszelkiego rodzaju zakłóceń,
    Teoretycznie wypełnienie może się zmniejszyć,ale częstotliwość wykrywana przez detektor zostaje taka sama.
    -Sygnał odbiorczy będzie musiał zostać przekazany na odległość do 7-8 m, czy w takim przypadku nie lepiej będzie przekazywać sygnał na poziomie np 12 V zamiast 5 V,
    -Czy nie powinienem dodać jakiś filtrów lub magicznych kondensatorów, które pozwolą mi uratować konstrukcję przed sytuacjami, których nie przewidziałem,
    -Jak dla takiej długości płytki prowadzić ścieżki oraz jak umieszczać elementy tak, aby uniknąć zbędnych zakłóceń lub przesłuchów między ścieżkami.

    jak sobie jeszcze coś przypomnę to dopiszę
    Z góry dziękuję za wszystkie rady.
  • lampy.pl
  • #2
    Marian B
    Level 37  
    Zrozumialem, że będzie to szereg barier rozlokowanych co 7.5cm, w linii prostej, obok siebie.
    W takiej konfiguracji największym problemem będzie konieczność zastosowania dość dokładnej optyki i różnych osłon, aby bariery nie oddziaływały pomiędzy sobą. Wszystkie inne problemy w zasadzie nie istnieją, w każdym razie są łatwe do pokonania i nie sprawią trudności.
    Tu jest przykład bariery spełniającej zakładane potrzeby (odległość):
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2233664.html
  • #3
    User removed account
    User removed account  
  • lampy.pl
  • #4
    Prawiejakpro
    Level 10  
    Nie będzie to szereg barier obok siebie, a szereg niezależnych barier.

    Każda z nich będzie zbudowana z kilku torów nadawczych rozłożonych w odległości 7,5 cm oraz odpowiadających im torów odbiorczych.


    Korzystając na szybko z 'profesjonalnego narzędzia do obróbki graficznej' przedstawiam zarys konstrukcji, który ułożyłem sobie w głowie.

    bariera podczerwieni - dylematy konstrukcyjne

    Co do konstrukcji podesłanej przez kolegę, to jest ona w zasadzie zbliżona do mojego toru nadawczo-odbiorczego dla pojedynczej diody. Tyle, że jako generator użyto CD40106, a w odbiorniku stosowany jest odbiornik podczerwieni, a ja chce zastosować zwykłą diodę odbiorczą/fotodiodę IR. A to powoduje że po stronie odbiorczej otrzymuję ciągły przebieg prostokątny o pewnym wypełnieniu, który muszę jakoś przekształcić na jeden stan stabilny np:
    odbieram daną częstotliwość - stan 1 na wyjściu,
    przy zakryciu którejś diody, sygnał na bramce nand przestanie być prostokątny.
    wtedy stan 0 na wyjściu


    co do wypowiedzi kolegi Mareczny - to tak jak pisałem stosuje zwykłe diody nadawcze oraz odbiorcze (okrągłe o średnicy 5mm), nie mam o nich żadnych danych bo zostały zakupione w 'sklepie za rogiem'. Nie posiadam więc informacji o kierunkowości, częstotliwościach pracy itp. natomiast bardzo dobrze działa to przy częstotliwości 1khz, gdzie w odbiorniku otrzymuje pełny przebieg prostokątny, nie jest zaokrąglony czy zniekształcony.
  • #5
    Marian B
    Level 37  
    Zastosowanie scalonego odbornika typu TSOP... będzie bardzo dużym ułatwieniem, gdyż odpadną wszystkie (bardzo trudne) problemy związane z podświetleniem np. dziennym światłem, ewentualnie od innych żrodeł światła, żarówki, świetlówki, itp. Każda realizacja odbiornika na fotodiodzie czy fototranzystorze będzie narażona na te problemy. Po co odkrywać na nowo Amerykę, kiedy już dawno te problemy są zwalczone właśnie w scalonych odbiornikach podczerwieni, ktore zawierają wszystkie niezbędne filtry, wzmacniacze i detektory przebiegu zmodulowanego. Bo w każdej barierze, pewnie dzialającej, wysyłany przebieg z nadajnika, powinna być fala nośna zmodulowana. To właśnie modulacja zapobiega przekłamaniom od obcych żrodeł światła, zwiększa zasięg i powoduje pewne działanie bariery.
  • #6
    User removed account
    User removed account  
  • #7
    Prawiejakpro
    Level 10  
    Pozwolę sobie jeszcze trochę uogólnić.
    Mam płaszczyznę o wymiarach 50 cm na 60 cm, potrzebuję wykryć czy coś o rozmiarach zbliżonych do ręki przekroczyło tą płaszczyznę.
    Nie jest to kwestia bezpieczeństwa alarmowego, ani też nie utnie nikomu ręki w przypadku, jeśli bariera zawiedzie.

    Argumenty o problemach z tradycyjną fotodiodą/fototranzystorem trochę mnie przekonały, natomiast obawiam się tego, że przy zastosowaniu scalonego odbiornika wyjdzie to trochę jak w pilocie od TV. Możesz celować w ścianę, a i tak zmienisz kanał.

    Jedna bariera powinna obejmować szereg wąskich wiązek, tak aby układy odbiorcze nie zbierały sygnału z wszystkich układów nadawczych.

    Mam nadzieję, że trochę rozjaśniłem i czekam na dalsze rady.
  • #8
    Marian B
    Level 37  
    Dla tego poprzednio napisałem, że problemem będzie odpowiednia optyka i dobór odpowiednich osłon. Umieszczenie diody nadawczej w odpowiednio długiej rurce, oraz podobna osłona na odbiorniku powinny wyeliminować odbiór fali odbitej. Dobór tego wszystkiego, to żmudne i długie eksperymenty, bo emitowana wiązka nie może być zbyt wąska ze względu na pokrycie pola.
  • #9
    User removed account
    User removed account  
  • #10
    Prawiejakpro
    Level 10  
    Ostatecznie zdecydowałem się na całkiem inne rozwiązanie problemu, więc temat bariery w moim przypadku jest już nieaktualny, a że nie wnosi nic konstruktywnego ani zbytnio odkrywczego to można go zamknąć albo przenieść do kosza.

    Dzieki