Představíme si dvě varianty jednoduchého obvodu pro hlídání vzdálenosti pomocí infračervené LED ze serveru Electronics Lab. Obvody jsou velmi jednoduché a hodí se proto spíše pro jednoduché, než profesionální aplikace, ale mají poměrně široké možnosti použití - například jako hlídače úrovně hladiny kapaliny, vzdálenosti od objektu, či jednoduché parkovací asistenty. Dosah zařízení závisí na použitých LED a může být až 50cm.

Schéma

Schéma zapojení první varianty obvodu

Seznam součástek

• R1 - 10kΩ,
• R2,R5,R6,R9 - 1kΩ,
• R3 - 33Ω,
• R4,R8 - 1MΩ,
• R7 - 10kΩ,
• R10 - 22kΩ
• C1,C4 - 1µF / 63V,
• C2 - 47pF,
• C3,C5,C6 - 100µF / 25V
• D1 - infračervená LED,
• D2 - infračervená fotodioda,
• D3,D4 - 1N4148 (75V/150mA),
• D5 - LED (libovolná),
• D6,D7 - 1N4002 (100V/1A)
• Q1 - BC327 (45V/800mA PNP tranzistor)
• IC1 - časovač 555,
• IC2 - LM358,
• IC3 - 7812
• RL1 - relé s odporem cívky 200-300Ω / 12V, kontakty dle potřeby
• J1 - libovolný konektor dle potřeby

Popis funkce

IC1 tvoří oscilátor, který pouští do LED 8ms pulzy o frekvenci 120Hz. Spotřeba LED je v té chvíli asi 300mA. Infračervené diody D1 & D2 jsou namířeny souběžně několik centimetrů od sebe směrem k hlídanému objektu. D2 přijímá infračervené pulzy vyslané z D1 a odražené od objektu. Signál je zesílen operačním zesilovačem IC2A a špičky jsou detekovány D4 & C4. Dioda D3 spolu s R5 & R6 kompenzují úbytek napětí na diodě D4. Stejnosměrné napětí úměrné vzdálenosti hlídaného objektu od D1 & D2 je přivedeno na invertující vstup napěťového komparátoru IC2B. Tento komparátor pak aktivuje LED (nebo relé) přes tranzistor Q1.

Obvod lze použít pro spínaní při vzdálenosti přibl. od 3cm až do 50cm v závislosti na světelných podmínkách, použitých infračervených prvcích a optických vlastnostech objektu (například černá barva možnou citlivost výrazně snižuje, reflexní povrchy jsou naopak ideální). Citlivost se nastavuje použitým trimrem.

IC3 je použit pro získání přesného stabilizovaného napětí, pokud používáme např. napájecí adaptér 12V, nebo baterie, není nezbytné jej použít. Pokud je IC3 zapojen, lze použít napájení 12-24V, odběr proudu je asi 70mA při použití indikační diody i relé. Pokud požadujeme pouze indikaci LED diodou a nepoužijeme relé, není nutné zapojovat R10, C6, Q1, D6, D7, RL1 a J1. Přijímací LED dioda by měla být typ, který je již od výrobce opatřen filtrem slunečního světla, tedy typicky v černém pouzdře. Optimální vzdálenost D1 od D2 je 1,5 - 3cm.

Modifikované zapojení

Další variantou tohoto jednoduchého obvodu je zapojení se třemi indikačními LED, signalizujícími postupné přibližování. Toto je výhodnější například při použití zařízení jako jednoduchého parkovacího asistentu pro zajíždění do garáže - takto je obvod na serveru Electronics Lab také prezentován, použití jako klasický parkovací asistent totiž nelze doporučit, neboť značná část vozidel má černé nárazníky, které infračervené záření pohlcují a tak by se zkoušení zařízení v praxi mohlo poměrně prodražit.

D7 se rozsvítí přibližně při vzdálenosti 20 cm od objektu, D7+D6 se rozsvítí při vzdálenosti asi 10 cm, při 6cm od objektu již svítí všechny LED.

Modifikované schéma zapojení

Seznam součástek pro modifikované zapojení

• R1 - 10kΩ,
• R2,R5,R6,R9 - 1kΩ,
• R3 - 33Ω,
• R4,R11 - 1MΩ,
• R8 - 1k5,
• R7 - 4k7,
• R10,R12,R14 - 1kΩ
• C1,C4 - 1µF / 63V,
• C2 - 47pF,
• C3,C5 - 100µF / 25V
• D1 - infračervená LED,
• D2 - infračervená fotodioda,
• D3,D4 - 1N4148 (75V/150mA),
• D5-D7 - LED (libovolné)
• IC1 - časovač 555,
• IC2 - LM358,
• IC3 - 7812

DOWNLOAD & Odkazy

• Původní článek na serveru Electronics Lab (varianta s LED a relé) - http://www.electronics-lab.com/projects/sensors/016/
• Původní článek na serveru Electronics Lab (varianta se třemi LED) - http://www.electronics-lab.com/projects/automotive/005/index.html