Czujniki odbiciowe

Zasada działania i podłączanie czujników odbiciowych

Jedną z najprostszych implementacji czujnika optycznego jest podczerwona dioda LED sparowana z fototranzystorem. Fototranzystor jest podłączony do źródła napięcia zasilania poprzez rezystor tworzący dzielnik napięcia. Na wyjściu tego dzielnika jest uzyskiwane napięcie o wartości od 0V do typowo 5V jako odwzorowanie odbicia podczerwieni, przy czym mniejsza wartość odwzorowuje mocniejsze odbicie podczerwieni. Wyjście analogowe czujnika dostarczając otrzymane napięcie, może być podłączone celem dalszego odczytu na różne sposoby. Najprościej jest to zrobić podłączając wyjście czujnika do wejścia analogowego przetwornika ADC w mikrokontrolerze lub do wejścia dwustanowego używając komparatora programowego. Istnieje także rozwiązanie polegające na podłączeniu czujnika do sprzętowego komparatora z nastawialnym progiem zmiany stanu logicznego (np. układ scalony LM393). Stan na wyjściu komparatora wówczas jest odczytywany na wejściu dwustanowym mikrokontrolera. Z uwagi na niewielkie wymiary czujników, łatwo je można połączyć równolegle w formie listwy, co pozwala na łatwe wykrywanie krawędzi, ścian i innych przeszkód, łącznie z możliwością pomiaru odległości od nich.

Dokładność pomiaru czujników odbiciowych

Rozwiązania takie jak czujnik laserowy lub czujnik optoelektroniczny mają wystarczająco dobrą dokładność pomiaru i dobrze się sprawdzają w wielu projektach hobbystycznych. Jednak aby uzyskać jak najlepszą dokładność czujnika w aplikacji, w której będzie pracował, należy go nakalibrować. Kalibracja czujnika zbliżeniowego jest ważnym procesem, ponieważ nie ma idealnych czujników pomiarowych i mimo powtarzalnej technologii produkcji, dwa takie same czujniki mogą podawać na wyjściu różniące się wartości napięcia, nawet jeśli pracują w takich samych warunkach środowiskowych. Materiały, z których wytwarzane są czujniki, również przechodzą przez naturalne procesy starzeniowe, co wiąże się z potrzebą ich okresowej ponownej kalibracji. Kalibrację najlepiej jest przeprowadzić programowo, np. w kodzie programu na Arduino współpracującym z czujnikiem. Idealne nakalibrowanie czujnika jest wtedy, gdy mierzona wartość odległości odpowiada napięciu na wyjściu czujnika w przybliżeniu wprost proporcjonalnie.