Sensor Analógico Reflectivo QTR-HD-02A

Estos sensores de reflectancia presentan una matriz lineal de módulos de par de emisor/fototransistor IR en una disposición de alta densidad (4 mm de paso), lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren una detección precisa de cambios en el contraste, como la detección de línea.

A diferencia de nuestros módulos sensores QTR originales, estas unidades tienen controladores LED integrados que brindan control de brillo independiente de la tensión de alimentación, que puede variar entre 2.9 V y 5.5 V, al tiempo que habilitan la atenuación opcional de cualquiera de las 32 configuraciones de brillo posibles. Para los módulos con cinco o más sensores, existen controles separados para los LED impares y numerados impares, que le brindan opciones adicionales para detectar la luz reflejada en varios ángulos. Consulte la sección «Control del emisor» a continuación para obtener más información sobre el uso de esta función.

Hay disponibles dos opciones de sensor diferentes, indicadas por «QTR» o «QTRX» en el nombre del producto. Las versiones «QTR» cuentan con módulos de sensor de bajo costo sin lentes, mientras que las versiones «QTRX» presentan módulos de sensor de mayor rendimiento con lentes, que permiten un rendimiento similar a una corriente IR LED mucho más baja. Puede ver los dos tipos de sensor diferentes en las imágenes a continuación de los módulos de 4 canales:

Sensor Digital Reflectivo QTR-HD-02A Sensor Digital Reflectivo QTRX-HD-02A

Cada opción de sensor está disponible en dos tipos de salida: una versión «A» con salidas de voltaje analógicas entre 0 V y VCC, y una versión «RC» con salidas que se pueden leer con una línea de I/O digital en un microcontrolador configurando primero las líneas son altas y luego las liberan y cronometrando el tiempo que tardan en leerse como bajas (típicamente desde unos pocos microsegundos a unos pocos milisegundos). Cuanto menor sea la tensión de salida o menor el tiempo de disminución de voltaje, mayor será la reflectancia. Los siguientes diagramas esquemáticos simplificados muestran los circuitos para los canales individuales:

Diagramas esquemáticos de los canales individuales del sensor QTR HD para la versión A (izquierda) y la versión RC (derecha)

La biblioteca Arduino facilita el uso de estos módulos de sensores con un controlador Arduino o compatible al proporcionar métodos para controlar los emisores, calibrar el módulo y leer los valores de los sensores individuales de las versiones A o RC. También tiene un método específico para aplicaciones de seguimiento de línea para calcular la ubicación de la línea debajo de la matriz.

Nota: a diferencia de la mayoría de nuestros productos, estas matrices de sensores no incluyen ningún encabezado o conector incluido, por lo que deberá suministrar sus propios cables o soldar directamente a la placa para usarlos. Vea nuestra selección de cabezales macho, cabezales hembra y alambres prensados para diversas opciones de conectores.

Interfaz con las salidas de las versiones «A»

Cada sensor en las versiones «A» emite su medición de reflectancia como una tensión analógica que puede oscilar entre 0 V cuando la reflectancia es muy fuerte para VCC cuando la reflectancia es muy débil. La secuencia típica para leer un sensor es:

• Utilice un convertidor analógico a digital (ADC) de un microcontrolador para medir los voltajes.
• Utilice un comparador con un umbral ajustable para convertir cada voltaje analógico en una señal digital (es decir, negro / blanco) que pueda leerse mediante la línea de I/O digitales de un microcontrolador.
• Conecte cada salida directamente a una línea de I/O digital de un microcontrolador y confíe en su umbral lógico.

Este último método funcionará si puede obtener una alta reflectancia de su superficie blanca como se muestra en la imagen de la izquierda, pero probablemente fallará si tiene un perfil de señal de reflectancia más baja que el de la derecha.

QTR-1A sale a 1/8″ de distancia de un disco blanco giratorio con una línea negra. QTR-1A sale a 3/8″ de distancia de un disco blanco giratorio con una línea negra.

Interfaz con las salidas de las versiones RC

Cada sensor en las versiones de RC requiere una línea de I/O digital capaz de conducir la línea de salida a alta y luego medir el tiempo de caída de la tensión de salida. La secuencia típica para leer un sensor es:

1. Encienda los LED IR (opcional).
2. Establezca la línea de I/O en una salida y conduzca alto.
3. Deje al menos 10 μs para que la salida del sensor aumente.
4. Haga que la línea de I/O sea una entrada (alta impedancia).
5. Mida el tiempo para que la tensión decaiga esperando a que la línea de I/O disminuya.
6. Desactive los LED IR (opcional).

QTR-1RC de salida (amarillo) cuando 1/8″ por encima de una línea negra y el tiempo del microcontrolador de esa salida (azul). QTR-1RC de salida (amarillo) cuando 3/8″ por encima de una línea negra y el tiempo del microcontrolador de esa salida (azul).

Estos pasos generalmente se pueden ejecutar en paralelo en múltiples líneas de I/O.

Con una reflectancia fuerte, el tiempo de desintegración puede ser tan bajo como unos pocos microsegundos; sin reflectancia, el tiempo de caída puede ser de unos pocos milisegundos. El tiempo exacto de la disminución depende de las características de la línea de I/O de su microcontrolador. Los resultados significativos pueden estar disponibles dentro de 1 ms en casos típicos (es decir, cuando no se trata de medir diferencias sutiles en escenarios de baja reflectancia), permitiendo el muestreo de hasta 1 kHz de todos los sensores. Si el muestreo de frecuencias más bajas es suficiente, puede lograr ahorros sustanciales de energía apagando los LED. Por ejemplo, si se acepta una frecuencia de muestreo de 100 Hz, los LED pueden estar apagados el 90% del tiempo, lo que reduce el consumo de corriente promedio de 125 mA a 13 mA.

Control del emisor

Estas matrices de sensores de reflectancia mantienen una corriente constante a través de sus emisores IR, manteniendo constante el brillo de los emisores, independientemente de la tensión de alimentación (2.9 V a 5.5 V). Los emisores se pueden controlar con los pines CTRL de la placa. Las unidades con 5 o más sensores tienen dos pines de control del emisor: CTRL ODD y CTRL EVEN. Por defecto, estos se conectan con una resistencia de 1 kΩ y se detienen, activando todos los emisores por defecto y permitiendo que se controlen con una señal en cualquiera de los pines, pero los pines CTRL ODD y CTRL EVEN se pueden controlar por separado para control de los emisores impar y numerado par. Las unidades con 4 o menos sensores tienen un solo pin CTRL que controla todos los emisores.

Al presionar un pin CTRL bajo durante al menos 1 ms, se apagan los LED del emisor asociados, mientras se controla alto (o se permite que la placa lo levante) enciende los emisores con la corriente predeterminada (completa) de la placa, que es 30 mA para «QTR» versiones y 3.5 mA para versiones «QTRX». Para un uso más avanzado, el pin CTRL puede pulsarse bajo para ciclar los emisores asociados a través de 32 niveles de atenuación.

Para enviar un pulso, debe conducir el pin CTRL bajo por al menos 0.5 μs (pero no más de 300 μs), luego alto por al menos 0.5 μs; (debe permanecer alto después del último pulso). Cada pulso hace que el controlador avance al siguiente nivel de atenuación, envolviendo al 100% después del nivel de corriente más bajo. Cada nivel de atenuación corresponde a una reducción de 3.33% en la corriente, excepto en los últimos tres niveles, que representan una reducción de 1.67%, como se muestra en la tabla a continuación. Tenga en cuenta que si apaga los LEDs con un pulso de> 1 ms y luego vuelve a encenderlos, los restablece a la corriente máxima.

Por ejemplo, para reducir la corriente del emisor al 50%, aplicaría 15 pulsos bajos al pin CTRL y luego lo mantendría alto después del último pulso.

Especificaciones

• Dimensiones: 10.2 × 20.0 × 0.25 mm (vea el diagrama de dimensiones (293k pdf) para más detalles)
• Voltaje de funcionamiento: 2.9 V a 5.5 V
• Tipo de sensor: QTR
• Cuenta del sensor: 2
• Paso del sensor: 4 mm
• Corriente de LED de brillo completo: 30 mA (independiente de la tensión de alimentación)
• Corriente máxima de la placa: 32 mA
• Formato de salida: voltajes analógicos (0 V a VCC)
• Distancia óptima de detección: 5 mm
• Distancia de detección máxima recomendada: 50 mm
• Peso: 0.5 g