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Sensor Infrarrojo con detector de frecuencia

 

Un poco de la historia de este proyecto se enfocaba a mejorar el sensor infrarrojo , en un principio se intento realizar con un microcontrolador PIC (16F628A, 16F818), enviando tramas de pulsos a distinta frecuencia con el ánimo de codificar la información, luego por parte de los Profesores se sugirió el uso del LM567 y aquí va el artículo.

 

Agradecimiento especial al Profesor Freddy Arias y al Profesor Ibraim Yesid Hernández por su valiosa colaboración, explicaciones y compromiso.

 

Para todos aquellos que han construido el sensor infrarrojo y han ideado algunas aplicaciones (control motores, alarmas, luces etc.), integrando a sistemas como el carro seguidor de le línea que en la actualidad es muy polular. El sensor infrarrojo presenta un inconveniente debido a su constitución no contiene una etapa de modulación del pulso, en otras palabras no tiene una frecuencia establecida, (entendemos en este caso que la frecuencia es el número de veces que el LED Infrarrojo  prende y apaga por segundo) lo cual quiere decir que el LED infrarrojo siempre se mantiene encendido, ocasionando que la resistencia se caliente bastante, por eso si le apuntamos a nuestrosensor infrarrojo con un emisor de infrarrojos como el control del televisor vamos a recibir pulsos en LED receptor  generando interferencia, algo grave en un sistema.

El sensor con detector de tonos se construirá de forma auto réflex, no quiere decir que no funcione en barrera y réflex, para más detalle de las diferencias formas de censado ver sensor infrarrojo

 

El corazón de nuestro circuito será el LM567 veamos las cuatro etapas que hacen al sensor inmune a interferencias:

 

¿Qué función cumple el LM567?

El circuito integrado LM567 es conocido como un detector de tonos, la forma más sencilla de de entenderlo es generar una frecuencia central, mediante un condensador se ajusta el ancho de banda, luego se compara la frecuencia central con el rango del ancho de banda recibido y así se genera una señal de salida 1 ó 0.

Por ejemplo (para entender un poco mejor el ancho de banda):

- Frecuencia Central: 100Hz 
- Ancho de banda: 96Hz a 104Hz

 

1. MODULACIÓN

Mediante los pines 5 y 6 del circuito LM567 se puede establecer la frecuencia central a generar, con la resistencia (R1) y el condensador (C1) y aplicando la siguiente formula se obtiene:

El LM567 trabaja con VCO (oscilador controlado por voltaje), así que con diversidad de R1 y C1 se puede obtener gran variedad de frecuencias. Forma adecuada de conectar tanto R1 como C1:

2. EMISIÓN

Junto con la R1 y el C3 se obtiene una determinada frecuencia que se aplica a la R2 utilizada por recomendación del fabricante para la base de transistor, una R3 limita la corriente de entrada al D1 IR (infrarrojo) y esté conectado al colector listo para trabajar al ser saturado según la frecuencia central establecida.

Es importante recordar que entre menor sea la R3 mayor corriente recibirá el LED1 IR logrando una mayor distancia; a altas frecuencias puede ser que este tipo de transistor no funcione adecuadamente debido a la frecuencia de saturación.

 

3. RECEPCIÓN

La R4 se coloca para limitar la corriente de entrada, el LED2 que es el receptor de la señal infrarroja se coloca inverso, la R5 se coloca a la base del Q1, donde se recibe la frecuencia emitida, la etapa compuesta por la R6 y Q2 sirve como inversor, la señal del colector va al C2 y luego al pin3 donde se recibe la señal.

 

4. COMPARACIÓN

La entrada de la frecuencia se da por el pin 3, esta es la frecuencia central, al momento de ser comparada se tiene en cuenta al C4 que determina el ancho de banda, si la frecuencia central coincide dentro del rango del ancho de banda el comparador entrega una señal de 0V, de no ser así entrega 5V, es por esto que se utiliza un transistor PNP, en su colector lleva un LED3 indicador del estado del sensor con su respectiva R9.El sensor enciende el LED3 cuando no censa debido a que el pin 8 tiene 5V, además la R8 está conectada directamente y excita la base del transistor Q3, en el momento que el LED D3 se apaga el pin 8 se pone a 0V y todo el voltaje de R7 se va por este, ya que la corriente tiende a fluir por el camino que oponga menor resistencia, logrando que la base del transistor no se sature.

 

CIRCUITO DE PRUEBA

El siguiente es el circuito completo con sus componentes y se le han realizado distintas pruebas con el control remoto de un televisor y se no se ha observado interferencia; se le ha configurdo para:

- Frecuecia central: 12.521Hz aplicando la fórmula

- 14.000Hz prueba osciloscopio

- Ancho de banda : 2000Hz

- Distancia Autoréflex: 7cm

- Voltaje: 5V.

- Diseño electrónico : Eagle 5.10.0 (Esquemático, Impreso)

- Visualización 3D: Eagle 3D

- N° de capas: 2

- Tamaño: 30mm x 40mm

- Ancho de la pista: 1.27mm

- Agujeros diagonales de 3mm para sujeción

 

Documentación Sensor IR

Documentación Sensor IR

 

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