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Vecchio 18-04-2012, 12.10.26
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Predefinito Sensori ad Infrarossi

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GRAZIE PER IL TUO GRADITO CONTRIBUTO

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In questa discussione l'argomento sono i SENSORI ad infrarossi. Grazie all'apporto dei competenti relatori (ho detto competenti.... io non ci sono, imparo e basta!) si cercherà di assimilare concetti inerenti su questi componenti elettronici sia a livello teorico sia a livello pratico.
Si analizzeranno inoltre diversi elementi presenti in commercio.

Grazie

Antonio

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Sensore ad Infrarossi : CNY70


Marnic

Il CNY70 nasce come sensore di assenza carta per le fotocopiatrici, dal suo datasheet si nota subito che viene dichiarata a pagina 1 una Sensing Distance di 0,3mm. Più avanti ed in particolare a pagina 5 si vedono delle curve anche a distanze diverse ma analizzeremo i dati.
Cosa c'è da considerare:
- E' un fotoaccoppiatore a riflessione, banalmente dobbiamo ragionare sulle caratteristiche di riflessione di ciò che dobbiamo rilevare, le curve di test citano Kodak neutral card (white side) quindi sui nostri robot non avremo mai quelle curve
- E' aperto e soggetto quindi alla luce ambiente, ho perso una gara di minisumo perchè il sensore posteriore vedeva sempre bianco a causa del sole che colpiva il ring (da allora li odio -smile-)
- Del fototransistor non vengono riportate le caratteristiche di sensibilità alle varie lunghezze d'onda quindi non sappiamo quale colore schermare della luce ambiente o che risposte abbiamo su fondi colorati, (visto che l'emettitore è un IR possiamo fare ipotesi o esperimenti)

Di tutto il datasheet vorrei, almeno per ora concentrarmi su poche cose.

1-Pagina 4 figura 3 Forward Current vs. Forward Voltage
E' la tensione ai capi del led, la corrente del led nei test è di 20mA, le curve caratteristiche si ottengono a 20mA a parte quelle che espressamente sono costruite su più correnti If. Questo per dire che la If del led va calcolata correttamente, Avendo 5V di alimentazione e leggendo sulla curva che a 20mA dovremmo avere circa 1,1V di Vf facciamo: R=(5V-1,1V)/0.02A e abbiamo la R da mettere in serie al led
2-Figure 9. Collector Current vs. Distance
Qui si possono notare gli effetti della distanza (sempre se non ci sono influenze luminose esterne) in pratica il fototransistor con poca luce sulla "fotobase" lavora in zona lineare, sta a noi dimensionare la resistenza di pullup affinchè l'uscita sia in modo inequivocabile un 1 o uno 0
3- Figure 11. Relative Collector Current vs. Displacement
Questa spiega come commuta il dispositivo. Sull'asse X il nostro oggetto che si muove da un lato all'altro, con X=5 abbiamo la massima riflessione, l'oggetto è perfettamente frontale. In pratica se l'oggetto è lontano la commutazione è "lenta" e poco definibile, dobbiamo tener conto di questo nel caso ad esempio vogliamo realizzare un encoder o si serva precisione nel determinare un confine (linefollower ecc.). Altro dato interessante è che l'orientamento del CNY non influisce sulla risposta.

Quotata da Caronte

...Se invece mi addentro nello spettro e capisco le vari frequenze eco che magari riuscirò a scrivere un codice più efficace. ...


Risposta di Guido Ottaviani:


Non c'è modo dall'esterno di capire la frequenza che colpisce il fotodiodo e lo porta in conduzione.
L'unica cosa che puoi fare per diminuire il problema è mettere un filtro (ottico) prima del sensore.
Visto che il fotodiodo ha uno spettro di ricezione ampio e il led trasmette solo IR, potresti mettere un filtro rosso davanti al sensore (come fanno nei ricevitori per telecomandi) per filtrare almeno una parte della luce visibile e concentrarsi solo su quella emessa dal suo led. Non risolve completamente, ma aiuta.

Quotata da Caronte

... Giorni fa ma non mi ricordo dove, ho vsto un video dove veniva fatto un filtro con un cd per fotografare il sole direttamente....

Risposta di Guido Ottaviani

No, no, no.


Il CD in questione (l'ho visto anche io) si comporta come un filtro grigio, comparandolo con l'elettronica potremmo dire "un filtro a larga banda" o meglio "un attenuatore". In pratica agisce su tutto lo spettro attenuando tutti i colori (da qui il grigio) allo steso modo.

Quello che ti dico io è l'equivalente di un filtro passa-basso, dal momento che il rosso è all'estremo basso della banda del visibile.

Il rosso è il colore a frequenza più bassa, l'infra-rosso è... infra il rosso -smile-

Se metti un filtro rosso scuro attenui tutte le frequenze superiori del visibile, dando più importanza a quella che serve a te.

Ricorda che il colore con il quale tu vedi il filtro corrisponde con le frequenze che lascia passare, tutte le altre sono attenuate.

Domanda di Caronte

Dici che una copertina da libro rossa potrebbe fare al caso?

Risposta di Guido Ottaviani

Per cominciare va bene.
La cosa migliore sono le plastichette che si trovano nei telecomandi o nei ricevitori IR ... sono fatti apposta. Sembrano quasi neri.

Quotata da Caronte

...poi ho fatto delle prove con fondo bianco e con fondo nero uniforme. Con la luce accesa in studio e al buio. Ogni volta (parlo di lettura analogica 'semplice') avevo valori diversi, anche su fondo uniforme: basta solo un raggio che si diffonde o si rinfrange ecco che la lettura è molto diversa (anche a distanza di un centimetro...)...

Risposta di Marnic


Non l'ho detto espressamente ma i CNY nascono per funzioni digitali, c'è la carta, non c'è la carta, usarli in analogico vuol dire farsi male.
E' vero che il transistor lo puoi usare come amplificatore e quindi avere una lettura analogica ma la base del transistor, la "corrente di base" è solo indirettamente legata alla distanza, il parametro diretto è la quantità di luce. Ovviamente allontanandosi la luce riflessa si apre come un cono e sarà meno quella che ritorna sul fototransistor, da qui la proporzionalità distanza/Ic... ma sempre su carta kodac - smile-
In condizioni dinamiche come quelle di un robot entrano in gioco tutti gli altri fattori, un avvallamento o una collinetta di mezzo millimetro sul piano di riflessione avranno l'effetto di uno specchio concavo o convesso e credo non serva andare oltre. Aggiungi a ciò tutto quello che hai già rilevato tu, colori, tipo di superficie, composizione chimica della vernice, ........

LandyAndy


Citazione

Non l'ho detto espressamente ma i CNY nascono per funzioni digitali.............

Questo è il punto.
In effetti, lo vedo male fatto lavorare in questa maniera.

La cosa che secondo me bisogna fare ogni qual volta ci si appresta a utilizzare un componente dovrebbe essere quella di leggere il paragrafo "applicazioni consigliate" che solitamente il DS cita.
Questa cosa è importante perchè ci dice che qualcun altro ha fatto dei test che possono essere presi seriamente in considerazione, in vista di una possibile applicazione.

Citazione dal datasheet del componente:

APPLICATIONS
• Optoelectronic scanning and switching devices i.e., index
sensing, coded disk scanning etc. (optoelectronic encoder
assemblies).


Da qui si capisce che viene solitamente fatto lavorare in condizioni di switching (on/off)

Poi ho visto che il sensore lavora su distanze decisamente piccole (1 a 10 mm)



Il che vuol dire che secondo me l'hai messo un po' troppo alto rispetto al piano.

Un'altra cosa da studiare sarebbe anche la spazialita' del fascio.
Analizzando questo grafico si intuisce, o meglio credo di aver intuito, che invece di lasciarlo libero di emettere alla massima potenza, si puo' "modulare il trasmettitore", affinche abbia una sensibilita' adatta all'applicazione specifica.




Ora non voglio riempire il post di grafici e tabelle pero' a naso credo che se proprio vuoi usare questo sensore in quest'applicazione dovrai adottare delle "strategie" ad-hoc.

>>> Continua

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