אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
חיישן IR אינפרה-אדום לזיהוי קרבה ומרחק
תוכן עניינים
מדריך מפורט לשימוש בחיישן אינפרה-אדום לזיהוי קרבה ומרחק, באמצעות מודל HW-201 המחובר למיקרו-בקר ארדואינו אונו, במדריך שלפניכם ניתן למצוא פירוט בשפה פשוטה:
1. מהו?
2. עיקרון פעולה.
3. כיצד לחבר לארדואינו אונו.
4. קודי הפעלה לדוגמא.
הפוסט מומלץ לכל תלמיד, סטודנט, מורה או מרצה בתחום ה- Arduino ובתחום הנחיית הפרויקטים.
הקדמה:
חיישני אינפרא-אדום הם רכיבים שימושיים לגילוי ומדידת מרחק של עצמים ותנועה. הם פולטים קרן אינפרא-אדום ומודדים את ההחזר מעצמים בסביבה כדי לחשב מרחק.
חיישני IR נפוצים מאוד בפרויקטי רובוטיקה ואלקטרוניקה כמו מכוניות רובוטיות, התרעות קירבה, בקרות שליטה מרחוק ועוד. הם זולים, קלים לתכנות ולחיבור לארדואינו או פלטפורמות אחרות.
בפוסט זה נכיר את העקרונות של חיישני אינפרא-אדום, נלמד כיצד מתבצעת מדידת מרחק בעזרתם, ונראה כיצד לחבר ולתכנת חיישן IR בסיסי יחד עם לוח ארדואינו לפרויקטים שלנו.
מהי אינפרה-אדום?
אור אולטרא-סגול הוא סוג של גלים אלקטרומגנטיים, בעלי אורך גל קצר מאוד שהעין האנושית לא יכולה לראות.
בעזרת חיישני אולטרא-סגול, אנחנו יכולים לשלוט, לזהות ולשדר מידע בתחום אורכי הגל האלה.
למשל, ניתן לבנות מערכת לשליחת נתונים והפעלה מרחוק של מכשירים בבית. או למדוד מרחק מעצמים בעזרת חיישן אולטרא-סגול.
ניתן אפשר ליצור פרויקט חכם לחיטוי ועיקור חיידקים, בניית חניון חכם, מדידת מרחק, מעקב אחרי פס לבן/שחור וכו’.
מפרט טכני של החיישן
☸ סוג חיישן: אינפרא-אדום
☸ טווח שידור/קליטה: קטן מאוד – ס”מ בודדים.
☸ זווית שידור/קליטה: 20 מעלות
☸ אות פלט: דיגיטלי (1 לוגי או 0 לוגי)
☸ מתח הפעלה: 5V
☸ זרם הפעלה: נמוך,עד 20mA
☸ ממדים: רוחב 20 מ”מ, גובה 25 מ”מ
☸ משקל: 8 גרם
☸ טמפרטורת עבודה: 15- מעלות צלזיוס עד +60 מעלות צלזיוס
עקרון פעולה של חיישן IR
חיישני אינפרא-אדום מתבססים על גילוי קרינה אלקטרומגנטית בתחום אורכי הגל בין 700 ננומטר ל-1 מ”מ. קרינה זו נמצאת מתחת לאור האדום בספקטרום האלקטרומגנטי ולכן נקראת תת-אדומה או אינפרא-אדומה.
קיימים שני סוגים עיקריים של חיישני IR:
1. חיישנים פעילים – חיישנים אלה פועלים כמו מכ”ם – הם שולחים פולס קרינה IR, ממתינים להחזרת ההד, ולפי הזמן שלקח לאות לחזור מחשבים את המרחק לעצם. המרכיבים העיקריים הם: מקור אור IR, עדשות שידור וקליטה, גלאי רגיש ומעגלי עיבוד אותות. יתרונם הוא הדיוק וטווח הגילוי הגדול יחסית.
2. חיישנים פסיביים – חיישנים אלו קולטים את הקרינה התת-אדומה הטבעית שנפלטת מכל גוף בעל טמפרטורה מעל אפס מוחלט. הם מזהים הבדלי טמפרטורה בין רקע לבין גוף אדם למשל. יתרונם בעלות נמוכה, צריכת הספק נמוכה ומימדים קומפקטיים.
כיצד חיישן IR פועל
החיישן שולח אור אינפרא-אדומה:
☸ אם יש חפץ מול החישן אז האות חוזר – החישן יודע שיש מולו חפץ.
☸ אם אין חפץ מול החישן אז האות לא חוזר – החיישן יודע שאין מולו כלום.
תיאור הדקים
שם הרגל | פירוט |
VCC | מתח הפעלה של 5V |
GND | חיבור לאדמה |
Digital Out | פלט דיגיטאלי ‘1’ לוגי או ‘0’ לוגי |
תמונה של חיישן IR
קריאת נתונים בצורה דיגיטלית
ארדואינו אונו | חיישן IR |
VCC | VCC |
GND | GND |
8 | Digital Out (DO) |
קטע קוד:
int ir; // משתנה לאחסון ערך קריאת החיישן
void setup()
{
pinMode(8,INPUT); // הגדרת פין 8 כקלט לחיבור החיישן
Serial.begin(9600); // פתיחת תקשורת טורית להדפסת הודעות
}
void loop()
{
ir = digitalRead(8); // קריאת מצב החיישן ושמירה במשתנה
if (ir == 1) // אם החיישן מחזיר 1 יש חסימה
{
Serial.println("יש חפץ מול החיישן");
}
if (ir==0) // אם החיישן מחזיר 0 אין חסימה
{
Serial.println("אין חפץ מול החיישן");
}
}
