Sensor Reflectivo QTR-1RC (2 Piezas)

El sensor de reflectancia Pololu QTR-1RC lleva un único LED infrarrojo (IR) y un par de fototransistores. Para usar el sensor, primero debe cargar el nodo de salida aplicando voltaje al pin OUT. Luego puede leer la reflectancia retirando el 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 método de medición tiene varias ventajas, especialmente cuando se utilizan varias unidades:

• No se requiere un convertidor 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 entregar aproximadamente 17 mA al LED cuando el VIN es de 5 V. El requisito de corriente puede satisfacerse mediante algunas líneas de I/O del microcontrolador, lo que permite encender y apagar el sensor a través de una I/O. línea para conservar energía.

Este sensor fue diseñado para usarse con la placa paralela 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 líneas y detección de proximidad/borde.

Comparación del tamaño del sensor QTR. Fila superior: QTRX-HD-07, QTR-HD-07; fila del medio: QTR-3, QTR-1, QTR-L-1; fila inferior: QTR-8.

Especificaciones

• Dimensiones: 0,3″ x 0,5″ x 0,1″ (sin los pasadores de cabecera opcionales instalados)
• Tensión de funcionamiento: 5,0 V
• Corriente de alimentación: 17 mA
• Formato de salida: señal compatible con E/S digital que se puede leer como un pulso alto cronometrado
• 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)

Conexión de la salida QTR-1RC a una línea de I/O digital

Salida QTR-1RC (amarilla) cuando está 1/8″ por encima de una línea negra y temporización del microcontrolador de esa salida (azul).

Al igual que el Parallax QTI, este sensor requiere una línea de E/S digital capaz de elevar la línea de salida y luego medir el tiempo hasta que el voltaje de salida decaiga. La secuencia típica de lectura de un sensor es:

1. Configure la línea de I/O en una salida y llévela a nivel alto.
2. Espere al menos 10 μs para que aumente la salida del sensor.
3. Convierta la línea de I/O en una entrada (alta impedancia).
4. Mida el tiempo que tarda el voltaje en caer esperando que la línea de I/O baje.

Estos pasos normalmente se pueden ejecutar en paralelo en varias líneas de I/O.

Con una fuerte reflectancia, el tiempo de caída puede ser tan bajo como varias docenas de microsegundos; sin reflectancia, el tiempo de caída puede ser de hasta unos pocos milisegundos. El tiempo exacto de la caída depende de las características de la línea de I/O de su microcontrolador. Se pueden obtener resultados significativos en 1 ms en casos típicos (es decir, cuando no se intentan medir diferencias sutiles en escenarios de baja reflectancia), lo que permite un muestreo de hasta 1 kHz.

La biblioteca Pololu AVR proporciona funciones que facilitan el uso de estos sensores con nuestros controladores de robot Orangutan; consulte la sección Sensores de reflectancia QTR de nuestra referencia de comandos de biblioteca para obtener más información. También disponemos de una biblioteca Arduino para estos sensores.

Componentes Incluidos

Este módulo tiene un único orificio de montaje destinado a un tornillo #2 (no incluido); Si este orificio de montaje no es necesario, esta parte de la PCB se puede rectificar para hacer la unidad aún más pequeña. Cada paquete de dos sensores de reflectancia incluye juegos de tiras header macho rectas y con ángulo, esto le permiten montarlas en la orientación que elija (nota: los pines pueden enviarse como tiras de 1×6 que puede romper en dos piezas de 1×3). También puede soldar cables, como cables planos, directamente al pin para una instalación más compacta.

Cómo funciona en detalle

Con sólo cuatro componentes (o cinco, si contamos 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-condensador (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 condensador 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 se suministra 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 el capacitor se carga, el voltaje en el lado de salida cae y finalmente 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 OUT sirve para limitar el flujo de corriente, lo que hace posible que una salida del microcontrolador cargue de forma segura el nodo de salida antes de cada lectura. Tiene muy poco efecto en la salida del sensor.

Diagrama esquemático del sensor de reflectancia QTR-1RC y QTR-L-1RC.

Salida QTR-1RC (amarilla) cuando está a 1/8″ por encima de una interfaz blanca/negra y temporización del microcontrolador de esa salida (azul).