Releu cu senzor (de lumină) construit cu module

Montaje simple realizate din module cu senzori și relee, fără a utiliza un microcontroller

Popularitatea plăcilor de dezvoltare a dus la apariția a tot felul de module de expansiune pe care le poți conecta la acestea. Modul de conectare trebuie să fie unul simplu, și cum bareta de pini de 2,54 mm este folosită de majoritatea porturilor disponibile pe plăcile de dezvoltare cu microprocesor, au apărut firele de conexiune specifice (dupont). La rândul lor, modulele vin cu port prevăzut cu baretă de pini. Se găsesc module cu diverse funcții (senzori analogici, senzori digitali, LED-uri, afișaje și LCD-uri, relee, drivere, adaptoare de interfață). Unele nu pot fi utilizate decât cu un microprocesor, fiind prevăzute cu port de comunicație digitală.

Dar, există și module analogice care, deși pot fi conectate la o intrare sau ieșire a microprocesorului, nu au nevoie de acesta pentru a funcționa. În acest articol vom vedea cum poți acționa un releu cu un senzor. Nu doar un tip de senzor. Ambele dispozitive sunt de fapt module și vor fi interconectate direct, fără microprocesor. Vom analiza și schema electrică a acestor module.

Montaj cu senzor infraroșu pentru obstacole și releu

Senzorul

Poți construi un termostat sau un releu acționat de lumină folosind un termistor, respectiv o fotorezistență. Aceste componente își modifică un parametru (în acest caz rezistența electrică) proporțional cu variația temperaturii, respectiv a cantității de lumină. Construcția practică a unui releu acționat de un astfel de senzor presupune introducerea componentei într-un divizor rezistiv în scopul comparării căderii de tensiune pe senzor cu o referință de tensiune prestabilită. Acest lucru se face de obicei cu un amplificator operațional, dar se poate folosi și unul sau mai multe tranzistoare. Apoi, rezultatul comparării trebuie amplificat pentru a putea acționa bobina releului.

Folosirea unui modul cu senzor simplifică mult lucrurile. Aceste module includ circuitul de comparare a tensiunii senzorului cu o referință ce poate fi ajustată și oferă o ieșire de tip logic 0 sau 1. Iată un exemplu de senzor de lumină, cu fotodiodă și comparator LM393.

Schemă modul senzor de lumină cu fotodiodă

Fotodioda este introdusă într-un divizor de tensiune cu rezistorul de 10 kilo-ohmi. Căderea de tensiune pe diodă este disponibilă la portul modului ca ieșire analogică (A0), și este aplicată în continuare unui comparator de tensiune construit cu LM393. Un rezistor semireglabil setează referința de tensiune cu care va fi comparată tensiune de pe diodă. Ieșirea comparatorului poate fi doar logic 0 sau 1 și este disponibilă la pinul D0 al conectorului. Această ieșire este utilizată și la aprinderea unui LED indicator. Al doilea amplificator operațional din integrat nu este folosit deloc (și intrările sunt neconectate). Iată cum arată senzorul.

Modul senzor de lumină cu fotodiodă

Există și alte versiuni de senzori. Iată un alt circuit, care folosește ambele comparatoare din capsula lui LM393.

Schemă modul senzor de sunet cu microfon

De această dată, potențiometrul semireglabil este inclus în divizorul rezistiv alături de senzor (microfon în schemă). Modificarea rezistenței potențiometrului produce modificarea curentului prin senzor. De aceea, senzorul este înseriat cu un rezistor de 150 ohmi, pentru limitarea curentului prin el. Avantajul este că, folosind potențiometrul, se poate ajusta inclusiv voltajul analogic la ieșirea A0. O altă diferență este conectarea senzorului la intrarea inversoare a comparatorului. Deci, pentru a trece D0 în starea logic 1, căderea de tensiune pe senzor trebuie să scadă sub tensiunea dată de divizorul R6-R2 (jumătate din tensiunea de alimentare). Așadar, acest tip de modul este potrivit pentru senzori a căror rezistență scade (de exemplu un termistor cu coeficient negativ de temperatură, a cărui rezistență este invers proporțională cu temperatura). Inclusiv un întrerupător magnetic reed poate fi folosit ca senzor. Următoarele module sunt construite după schema prezentată.

Module de senzori

Pe rândul de sus, de la stânga la dreapta: senzor de flacără (lumină infraroșie), senzor de atingere, senzor de sunet cu microfon mic. Pe al doilea rând: senzor de temperatură, senzor cu întrerupător magnetic, senzor cu microfon mare, senzor de câmp magnetic (Hall).

Module similare există și cu senzori de gaz de tipul MQ sau cu senzori de detecție a obstacolelor. În fotografia de la începutul articolului se poate vedea un senzor infraroșu format dintr-un LED emițător și o fotodiodă care captează lumina infraroșie reflectată de un obstacol plasat în fața senzorului.

Releul

Modulul cu releu conține un tranzistor care acționează bobina releului. Se alimentează la 5 V și are un singur pin de control conectat la baza tranzistorului. Există inclusiv module cu mai multe relee.

Schemă modul releu

Conectarea este foarte simplă. Se alimentează ambele module cu 5 V. Apoi pinul D0 de la senzor se conectează la pinul S al releului. Simplitatea montajului vine cu câteva dezavantaje. Cu unii senzori, în lipsa activării senzorului, releul poate sta anclanșat (bobina alimentată). Pentru a inversa semnalul D0 este necesar să se adauge componente suplimentare (un tranzistor și un rezistor). Altă problemă poate fi lipsa filtrării ieșirii D0. Astfel la atingerea pragului de comutare logic 0 - 1, releul poate trece repetitiv dintr-o stare în alta într-un timp scurt.

Și releul poate fi înlocuit cu un alt modul. De exemplu un buzzer activ, care emite un ton la alimentarea cu curent continuu. Poți să conectezi senzorul de flacără (lumină IR) la buzzer pentru un montaj care testează funcționarea unei telecomenzi.

Resurse

• Kit de 37 de senzori pentru Arduino - o parte din modulele prezentate aici sunt din acel kit.
• Kit de senzori de gaz MQ.