El sensor de reflectancia QTR-1RC lleva un solo LED infrarrojo y un par de fototransistores en un módulo diminuto y económico de 0,5″ x 0,3″ que se puede montar en casi cualquier lugar y es excelente para la detección de bordes y el seguimiento de líneas. La salida está diseñada para ser medida por una línea de E/S digital. Este sensor se vende en packs de dos unidades.
El sensor de reflectancia Pololu QTR-1RC lleva un solo LED infrarrojo (IR) y un par de fototransistores. Para usar el sensor, primero debe cargar el nodo de salida aplicando un voltaje al pin OUT. Luego puede leer la reflectancia retirando ese voltaje aplicado externamente en el pin OUT y cronometrando cuánto tiempo tarda el voltaje de salida en decaer debido al fototransistor integrado. Un tiempo de caída más corto es una indicación de una mayor reflexión. Este enfoque de medición tiene varias ventajas, especialmente cuando se utilizan varias unidades:
- No se requiere un convertidor de analógico a digital (ADC)
- Sensibilidad mejorada sobre la salida analógica del divisor de voltaje
- La lectura paralela de múltiples sensores es posible con la mayoría de los microcontroladores
La resistencia limitadora de corriente del LED está configurada para suministrar aproximadamente 17 mA al LED cuando el VIN es de 5 V. Algunas líneas de E/S del microcontrolador pueden satisfacer el requisito de corriente, lo que permite encender y apagar el sensor a través de una E/S. línea para ahorrar energía.
Este sensor fue diseñado para usarse con el tablero paralelo a la superficie que se está detectando. Debido a su pequeño tamaño, se pueden organizar fácilmente varias unidades para adaptarse a diversas aplicaciones, como detección de línea y detección de proximidad/borde.
Para un sensor de línea con ocho de estas unidades dispuestas en una fila, consulte la matriz de sensores de reflectancia QTR-8RC ; para una matriz similar de tres componentes de sensor ligeramente diferentes, consulte el QTR-3RC . Para un sensor similar, más pequeño, con mayor alcance y diseñado para usarse con la placa perpendicular a la superficie, consulte el sensor de reflectancia QTR-L-1RC .
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| Comparación del tamaño del sensor QTR. Fila superior: QTRX-HD-07, QTR-HD-07; fila central: QTR-3, QTR-1, QTR-L-1; fila inferior: QTR-8. |
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Especificaciones
- Dimensiones: 0,3″ x 0,5″ x 0,1″ (sin pines de cabecera opcionales instalados)
- Voltaje de funcionamiento: 5,0 V
- Corriente de suministro: 17 mA
- Formato de salida: señal compatible con E/S digital que se puede leer como un pulso alto temporizado
- Distancia de detección óptima: 0,125″ (3 mm)
- Distancia de detección máxima recomendada: 0,375″ (9,5 mm)
- Peso sin pasadores de cabecera: 0,008 oz (0,2 g)
Interfaz de la salida del QTR-1RC a una línea de E/S digital
Al igual que el Parallax QTI, este sensor requiere una línea de E/S digital capaz de aumentar la línea de salida y luego medir el tiempo que tarda el voltaje de salida en decaer. La secuencia típica para leer un sensor es:
- Establezca la línea de E/S en una salida y manténgala alta.
- Espere al menos 10 μs para que aumente la salida del sensor.
- Convierta la línea de E/S en una entrada (alta impedancia).
- Mida el tiempo que tarda el voltaje en decaer esperando que la línea de E/S baje.
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Estos pasos normalmente se pueden ejecutar en paralelo en varias líneas de E/S.
Con una reflectancia fuerte, el tiempo de caída puede ser tan bajo como varias decenas de microsegundos; sin reflectancia, el tiempo de caída puede ser de unos pocos milisegundos. El tiempo exacto de la caída depende de las características de la línea de E/S de su microcontrolador. Los resultados significativos pueden estar disponibles dentro de 1 ms en casos típicos (es decir, cuando no se intenta medir diferencias sutiles en escenarios de baja reflectancia), lo que permite un muestreo de hasta 1 kHz.
Componentes incluidos
Este módulo tiene un solo orificio de montaje diseñado para un tornillo n.º 2 (no incluido); si no se necesita este orificio de montaje, esta parte de la placa de circuito impreso se puede rectificar para hacer que la unidad sea aún más pequeña. Cada paquete de dos sensores de reflectancia incluye juegos de tiras de cabecera macho rectas y tiras de cabecera macho en ángulo recto , que le permiten montarlas en la orientación que elija (nota: las clavijas de cabecera pueden enviarse como tiras de 1 × 6 que puede romper en dos piezas de 1×3). También puede soldar cables, como cable plano, directamente a las almohadillas para una instalación más compacta.
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Cómo funciona en detalle
Con solo cuatro componentes (o cinco, si cuenta el LED IR acoplado y el fototransistor por separado), el funcionamiento de este sensor es relativamente básico. El lado del emisor es solo un LED IR con una resistencia limitadora de corriente adecuada. La luz del emisor sale del sensor, se refleja en una superficie cercana y regresa al detector.
El lado del detector es un circuito de resistencia-capacitor (RC), donde la resistencia proviene del fototransistor y es una medida de la luz infrarroja incidente, y el tiempo de caída es proporcional a la resistencia. El primer paso del proceso de lectura del sensor (aumentar la salida del sensor) descarga el capacitor integrado de 10 nF y pone ambos lados al mismo voltaje (VIN). Alternativamente, puede pensar en esto como “cargar el nodo de salida”, y es funcionalmente equivalente a cargar un capacitor con un lado conectado a tierra. Una vez que ya no esté suministrando un voltaje externo al pin de salida, el capacitor puede cargarse lentamente a través del fototransistor, siendo la velocidad de carga una función de la resistencia del fototransistor (que a su vez es una función del IR incidente). A medida que se carga el condensador, el voltaje en el lado de salida cae y eventualmente llega a cero cuando el capacitor está completamente cargado. Alternativamente, puede pensar en esto como “descargar el nodo de salida”, y es funcionalmente equivalente a descargar un capacitor con un lado conectado a tierra.
La resistencia de 220 Ω en la línea de SALIDA sirve para limitar el flujo de corriente, lo que hace posible que una salida del microcontrolador cargue de manera segura el nodo de salida antes de cada lectura. Tiene muy poco efecto en la salida del sensor.
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