ИК-локатор на микроконтроллере ATtiny13

Конструкция представляет из себя устройство ИК-локатора реализованное на одном микроконтроллере AVR, микросхеме ATtiny13. Короткие пачки импульсов излучаются передатчиком (ИК-светодиодом) в инфракрасном диапазоне волн и принимаются, отразившись от поверхности своим фотоприёмником. Принятые отражённые сигналы обрабатываются и если восприняты, как полезный сигнал, отображаются светодиодной индикацией.

Перед тем, как приступить к разработке этого устройства, просмотрел в интернете статьи на подобные темы, повторив конструкции некоторых авторов, обнаружил недоработки и несовершенство конструкций, во-первых ,меня не устраивала их надёжность, слишком были восприимчивы к посторонним  помехам  что приводило к ложным срабатываниям.

У меня стояла задача, чтобы исключить любые ложные срабатывания. Для этого устройство должно селективно воспринимать  только свои отраженные импульсы и не воспринимать ни засветки от посторонних источников ,ни инфракрасные  импульсы от других устройств а так же всякие помехи другого характера, приводящие в итоге к ложным срабатываниям, всё это пришлось решать программно, при кажущёйся простоте устройства, с алгоритмом  отстройки от помех  и неуверенно принятых отражённых своих же импульсов, пришлось повозиться, чтобы прийти к результату, который бы меня устроил.

И в результате получилось вот такое вполне работоспособное устройство. Реализовать всё это я решил на микроконтроллере ATtiny13, для тактирования выбрал частоту внутреннего генератора 4,8 МГц. Из этой частоты были получены для канала передачи пачки импульсов с частотой 36 кГц, которая лежит в диапазоне наиболее воспринимаемой интегральным фотоприёмником TSOP36. Импульсы излучаемые инфракрасным светодиодом, отражаясь от поверхности препятствия, принимаются, подсчитываются, дешифруются, ещё раз фильтруются на предмет устойчивого принятого отражённого сигнала и выдают на индикацию информацию о результате в виде зажигания светодиода. HL3, — этот светодиод определяющий точность отражённого сигнала. Светодиоды HL1, HL2 чисто для ориентировки что приняты попытки слабых сигналов отражённых есть, но полной уверенности 100% ещё нет и что нужно выдать на выход определяющий конечный сигнал индикации.

Важным моментом так же является конструктивное расположение в пространстве фотоприёмника и излучателя, незначительная засветка, от рядом расположенного своего же излучателя, приводит к неправильной работе прибора.
Поэтому надо тщательно изолировать фотоприёмник от прямого попадания сигнала излучателя
Самый простой вариант, как это сделать, разнести в пространстве их друг от друга на расстояние более 10 см направив в одном направлении, чтобы избежать засветки.

Я излучатель  помещал  в трубочку диаметром около 6 мм (чтобы инфракрасный светодиод поместился внутрь при этом и линза светодиода была утоплена внутрь трубочки от края на 1 см) и длиной такой трубочки у меня была около 5 см, такую трубочку можно скатать из подручных материалов, таких, как алюминиевая  фольга (материал может быть применён разный, фольга от шоколада ,например) перегородки из других материалов (пластмассы ,например оказывались прозрачными для инфракрасных лучей. Поэтому лучше делать перегородки из металла.

В процессе эксплуатации, получились следующие параметры устройства:
Суммарный потребляемый ток от источника 12 в около 40 ма, основное потребление приходится на инфракрасный светодиодный излучатель.

Расстояние уверенного отражённого сигнала  (усреднённые значения)  0,5-1 метр (во многом зависит от конструктивного расположения и применённых  в устройстве элементов, а так же  характеристик светодиодов и фотоприёмника, которые приходилось пробовать для этих целей.
Так же устройство можно использовать, как фотобарьер, направив фотоприёмник напротив излучателя, уверенное расстояние получалось порядка 3-х метров, при пересечении луча, устройство реагировало на погасание светодиода индикации на этот период.

Единственное, что хотелось бы порекомендовать при «выжимании» максимального расстояния это не увлекаться увеличением тока светодиода инфракрасного излучения, я ограничил его резистором 30 Ом (уменьшение резистора может привести к выходу из строя инфракрасного светодиода, который я использовал от дистанционного пульта управления телевизором, так же пробовал применять отечественные излучатели типа АЛ106, с излучателями импортного производства, расстояние получалось дальше. Можно так же уменьшить расстояние на реагирование препятствия, поставив с резистором R2 переменный резистор номиналом 470 Ом. И изменением его величины добиться  уменьшенного  желаемого расстояния реагирования.

Применение этого устройства может быть в широких пределах в устройствах автоматика, или датчиков охранных устройств  или в робототехнике, как определитель препятствия, и даже(можно поэкспериментировать, в качестве устройства реагирования на препятствие при парковке автомобиля, в общем у кого на что фантазия богата.

Программирование микроконтроллера. Тактовая частота выбрана 4.8 МГц. Это достигается установкой фьюзов при программировании как указано на картинке:

Установка fuse-битов микроконтроллера

Владимир Науменко, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

г. Калининград

Похожие записи