Автор Тема: RPR-220 Аналогов сигнал?  (Прочетена 10374 пъти)

Borislav

  • Administrator
  • *****
  • Публикации: 1010
    • Профил
    • http://robotics-bg.com
RPR-220 Аналогов сигнал?
« -: Август 07, 2010, 11:46:44 pm »
Здравейте, колеги!
Навсякъде чета, че QRD1114 може да действа както в дигитален режим, така и в аналогов - за измерване на много къси разстояния.
Както всички знаем, RPR-220 е много по-достъпен и евтин за използване. От няколко дена се мъча да го подкарам като аналогов датчик, но нещо не ми се получава... Та затова питам тук, най-после.  :-D
Поздрави и предварително мерси на всички отзовали се!
Роботиката не е хоби - тя е начин на живот!

Аматьор

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 107
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #1 -: Август 08, 2010, 08:50:53 am »
Отражателни фототранзисторно оптрони.  Излъчвателят е ясен - пуска му се подходящ ток по-малък от допустимия .  Фототранзисторът обаче е животно с много особености.
Фототанзисторът притежава всички особености на  обикновен биполярен транзистор , като за базов ток се използва фототока. Най-неприятната зависимост за използването на споменатите по-горе два оптрона е зависимостта на коефициента на усилване на на фототранзистора от колекторния ток.  Тази зависимост има ясно изразен максимум някъде в областта 0,1-10 мА.
Какво се получава? При малък фототок колекторният ток е малък  и оттам и коефициента на усливане е малък.  Тоест, ако околната осветеност е малка, то и полученият сигнал ще е малък.  Ако фототранзисторът се освети от слънцето (непряко), лампа или друг светлинен източник, то коефициентът на усилване на транзисторът ще се увеличи значително - примерно 10-20 пъти.  Това е много неприятен ефект, ако изкаме да ползваме оптрона за мерене на разстояние.  Понеже тези оптрини ги ползват най-често в принтерите, където външната осветеност на практика липсва, този неприятен ефект не се забелязва.  За мое съжаление алтернативи май не са останали .  А алтернативите са фототранзистор с изведен базов извод, или направо фотодиоден оптрон.  Ако се свържат накъсо базата и емитера на транзистора се получава диод. Вярно, че се лишаваме от коефициента на усливане на транзистора, но отпадат много неприятности.
Все пак аз ползвам тези оптрони като датчици на разстояние, като си имам едно на ум, че не са идеални.  Как го правя.
Задължително използвам импулсен режим на работа.  Последователно включеният кондензатор реже неизбежният постоянен фототок и даже нискочестотен такъв - 100Hz  от лампите.   Избирам и релизирам усилвател с честотна лента 1 до 10 кHz.  След това е ясно - или меря с ацп-то на процесор в подходящ момент след началото на излъчване на светодиода, или реализирам върхов детектор с удачен нискочестотен филтър след това и пак ацп или компаратор - според предназнаението.
Конкретно по твоя проблем -цифровият се различава от  аналоговият режим на работа по факта , че при цифровия се получава насищане. Насищане се получава, когато товарният резистор на (фото) транзисторите  е прекалено голям.  Вероятно в избора на стойносттна на товарния резистор ти е конкретния проблем.  Изборът му не е лесен, защото освен с полезния сигнал трябва да се собразяваме и с околната осветеност - фотоприемната част може да се "заслепи".  Затова по-добре е да се избере по-малък товарен резистор при фотоприемника и след развързващия кондензатор да се усилва сигнала.
Красимир Милев    51г

Borislav

  • Administrator
  • *****
  • Публикации: 1010
    • Профил
    • http://robotics-bg.com
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #2 -: Август 08, 2010, 12:10:08 pm »
Благодаря много, отговорът ти е повече от изчерпателен. :) Значи отново се връщам в началото, за да видя къде бъркам.
Схема не мислех да чертая, защото е съвсем проста - RPR, на анода и колектора по един резистор 220 Ома и кондензатор 100nF между тях. Емитера и катода - на GND.
Поздрави!
Роботиката не е хоби - тя е начин на живот!

Аматьор

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 107
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #3 -: Август 08, 2010, 12:26:30 pm »
Не разбирам кондензаторът каква функция изпълнява.  220ома на колектора на фототранзистора са малко.  Пробвай с 10ком например.  Последователно на сигнала слагаш развързващ кондензатор, така че да отрежеш добре 100-те херца от лампите, и след това пак резистор (например 100к) към захранване.  След това можеш да слагаш усилвател, или директно да подадеш сигнала към ацп. Цък - не е кубаво директно, заради изходното съпротивление - поне буферен усилвател е необходим.  И естествено към светодиода трябва да вървят импулси - примерно 0.1- 1mS през 10-20mS , или даже и повече.
Красимир Милев    51г

Vexorian

  • Заклет Роботостроител
  • *****
  • Публикации: 305
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #4 -: Август 12, 2010, 05:04:46 pm »
По същество, няма аналогов или дигитален режим. Зависи как си настроиш оптрона. Това са просто двоика приемник(инфра фототранзистор) и излъчвател(инфра севетодиод), независимо дали е RPR-220 или QRD1114. Има 3 основни характеристики, за които трябва да се замисли човек, ако прави рефлективен сензор -
1. Разстоянието м/у повърхността и сензора, както и ъгъла.
2. Захранването на светодиода
3. Колекторният ток

Предлагам ти да направиш измерване на всеки от сензорите и тогава да мислиш какво да ги правиш. Избери една сравнително бяла повърхност за измерванията и после сравнително тъмна. Целта е да се намерят минимумите и максимумите. Може и черно-бяла лента за да измериш как реагира на спектъра.

1. Има точка, в която колекторният ток има максимална стойност, независимо от захранването на светодиода (в описанието на RPR220, е към 6мм).  Тази точка лесно може да се намери, като тръгнеш от голямо разстояние към по-малко и видиш как колекторният ток се покачва, и после започва да спада. Приемаме прав ъгъл на атака и бяла повърхност.
2. Ако предположим, че 1. е изпълнено, колекторният ток на фототранзистора зависи директно от захранващият ток. Хубаво е да направиш едно измерване на колекторният ток, като тръгнеш от 1мА до 50мА на диода и да си направиш една графа. След това няма да имаш проблеми да избереш съпротивление към колектора, което всъщност е I/U конвертор. Отново приемаме бяла повърхност.
3. След като избереш работен ток в 2. можеш да видиш как реагира колекторният ток на различни цветове. В случая черно и бяло. Нека предположим класическо захранване на транзистора - Vcc през резистор към колектора и GND към емитера. При малки стойностти на R, транзисторът е в средно положение - нито е запушен, нито е отпушен. Тогава нямаш голямо богатсво на напрежения, тъй като тока и съпротивлението са малки, но пък скалата е аналогова. При по-големи стойностти на R, лентата се разширява, но и достига по-лесно върховите напрежения. При много голяма стойност на R, (Ic >> Vcc/R), транзисторът преминава в дигитален режим.

В крайна сметка зависи как искаш да го използваш сензора, и според това да направиш съответните настройки.
Викторио Семир Ел Хаким, София 20г.
Аналогова/Цифрова електроника, програмиране
I\'m watching your ass! :D

zen

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 121
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #5 -: Август 24, 2010, 09:20:33 pm »
За да не пускам нова тема ще питам тук. Използвам QRD1114 за един linetracer, но искам съвет за големината на съпротивленията и дали да добавя един кондензатор. Работното ми напрежение е 4.5 V. Приложил съм схемата към момента:

Схема

Аматьор

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 107
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #6 -: Август 24, 2010, 09:49:37 pm »
Сехамта е добра.Не се сещам къде може да е необходим кондензатор.
единствено колекторното съпротивление може да подлежи на корекция, но това се установява при пробите върху линията и полето. Трябва да се знае, че оптроните имат немалък толеранс в параметрите.
Красимир Милев    51г

Borislav

  • Administrator
  • *****
  • Публикации: 1010
    • Профил
    • http://robotics-bg.com
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #7 -: Август 25, 2010, 09:49:42 pm »
Цитат на: "zen"
За да не пускам нова тема ще питам тук. Използвам QRD1114 за един linetracer, но искам съвет за големината на съпротивленията и дали да добавя един кондензатор. Работното ми напрежение е 4.5 V. Приложил съм схемата към момента:

Схема


Колега, схемата ти не ми харесва!
Специално се занимавах с QRD1114 преди няколко месеца. Големината на резисторите са следните:
Вместо 10kОма - 220 Ома;
Вместо 220 Ома - 470 Ома;
Трябва да свържеш краче 2 към Vcc (+) през резистор от 10kОма.
Трябва да разположиш кондензатор с номинал 10nF между крачетата 2 и 4 (Може и да се пренебрегне тази стъпка).
Резисторите са много важни за постигането на дигитален режим на работа (с 0 и 1). Ако искаш да е аналогов, трябва да промениш така:
Вместо 10kОма - 220 Ома;
Вместо 220 Ома - 470 Ома;
Резистор 10kОма НЯМА!
Кондензаторът трябва да го сложиш!
Това е от мен. :) Тествал съм го и в двата режима - работи чудесно. Именно поради тази причина, постът ми е базиран на личния ми опит. Преди да сглобяваш, тествай на Бредборд!
Поздрави!
Роботиката не е хоби - тя е начин на живот!

zen

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 121
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #8 -: Август 26, 2010, 07:45:10 am »
Схемата наистина е грешна. Беше късно като я правих. Сигнала не е от правилното място. Това е преработения и тестван вариант Схема 2. Колкото до 10К резистор, използвам един тримерен потенциометър 10К, с който променям съпротивлението така че няма проблем. Мерси за отговора.

Аматьор

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 107
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #9 -: Август 27, 2010, 08:34:52 pm »
Да, първата схема е грешна - изходът е от колектора на фототранзистора, но и не прилича много на втората схема, като изключим наличието на оптрона.  Без наличие на товар  аз приех, че следва цифрова схема, или компаратор с голямо водно съпротивление.
Когато се използва биполярен транзистор в ключов режим на работа, трябва да се знае, че се следи за така наречения коефициент на насищане.  Този коефициент е отношението на базовия ток на транзистора към минималния базов ток, при който се получава насищане.  Препоръчва се този коефициент да е между 3 и 10.  Така се гарантира минимално напрежение на насищане на транзистора - той по-малко ще грее и по-голяма мощност ще се отдава на товара (двигателя).  Освен това презапасяването от към базов ток ще гарантира надеждна работа на схемата каквито и да са елементи - толерансите на коефициента на предаване на оптрона, видът на отажателната среда и коефициента на усилване на транзистора не са никак малки.  
Със сигурност става и така, както го и правите- с нагаждане на резисторите към конкретните елементи, макар и да не можете да гарантирате коефициента на насищане.  Но аз без да се замисля, бих заложил на варианта с компаратор след фототранзистора на оптрона.  Така измерителната част и силовата част се разделят.  Може да се измерва без големи притеснения  и от друга страна да се гарантира сигурно и надеждно отпушване транзистора без настройки.
Красимир Милев    51г

zen

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 121
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #10 -: Август 27, 2010, 10:52:13 pm »
Реализирах втората схема, но се натъкнах на проблем. Оптрона е много чувствителен. Задейства мотора, независимо от цвета на линията ( на 4-5 мм). Ако се вдигне оптрона на по-голямо разтояние от трасето не се задейства. Чената линия е с черен маркер. Още не съм пробвал с изолирбанд. Някой да предложи друг материал?

Аматьор

  • Бил знаел какво е Мехатроника!
  • *****
  • Публикации: 107
    • Профил
RPR-220 Аналогов сигнал?
« Отговор #11 -: Август 29, 2010, 07:06:34 pm »
Единствената разумна регулировка на посочената схема може да се осъществи с потенциометъра.  Възможно е стойността му от 10к да е голяма и да не можеш да задаваш прецизно малки стойности.  Пробвай и задължително с  други материали за тестване на отажението.  Често е по-важен видът на повърхността (матова или огледална), а не толкова цветът.  Трябва да се има предвид и , че оптронът "работи" в близката инфрачервена зона - там ние не виждаме.  Така, че черното за нас може да е "бяло" (с голям коефициент на отражение) за оптрона.
Красимир Милев    51г