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| Configuración básica de este tipo de sensor |
Aplicación.
Este sensor es utilizado comúnmente para sensar el cambio de estado entre blanco y negro, útil para robots seguidores de linea, sensar estado de puertas, lectura y seguimiento de encoders, entre otras aplicaciones en la que se podría destacar. Recuerden que la utilización de un dispositivo solo esta limitada por las características del mismo y la imaginación.
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| Principio de funcionamiento |
Funcionamiento.
El funcionamiento de los modelos mencionados o similares, es en extremo parecido y cumplen con el mismo principio; sensar el haz de luz infrarroja emitido por el led (en este caso de 950nm), por medio de la foto reflexión sobre una superficie. El sensado lo hace a través del fototransistor, el mismo según sea su circuito de polarización, entregará una respuesta para ser interpretada ya sea por un micro controlador o cualquier otro circuito, diseñado para tal fin.
Las características eléctricas para el emisor son un voltaje de diodo entre 1,25v < Vak < 1,6v y una corriente Id = 50 mA. Para el Detector se especifica una corriente de colector máxima Ic = 1 mA. El alcance oscila entre 3mm y 8mm, dependiendo de la polarización, pero comúnmente se implementan para trabajar a 5mm de la superficie por la ganancia que es capaz de entregar el fototransistor.
La salida de estos sensores es netamente análoga y es en función de la luz captada por la base del fototransistor, el circuito de acondicionamiento y polarización puede ser diseñado para obtener esta señal análoga o una señal digital.
Con estos valores, de polarización entregados por el fabricante, podemos instalar el sensor en un circuito que nos permita obtener el resultado del la reflexión.
Circuitos de polarización y acondicionamiento
Este tipo de sensores, tradicionalmente puede ser conectado de dos maneras, utilizando lógica tradicional o lógica negada.
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Circuitos de polarización y acondicionamiento
Este tipo de sensores, tradicionalmente puede ser conectado de dos maneras, utilizando lógica tradicional o lógica negada.
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| Ojo monocromático polarizado con lógica tradicional, a la izquierda en presencia de negro, a la derecha en presencia de blanco. |
En la imagen de la izquierda, podemos observar este sensor configurado con lógica tradicional, es decir, si el sensor esta en presencia de blanco su salida será alta y si esta en presencia de negro su salida sera baja; ésto quiere decir que si el sensor se coloca en presencia de una superficie blanca, la luz emitida por el led infrarrojo es reflejada por la superficie y absorbida por la base del transistor (activandola), por ende el mismo entra en la región de saturación, permitiendo el paso de la corriente desde el colector al emisor, esto hace que en el colector solo observemos el voltaje Vce, el cual es muy pequeño y la salida se interpreta como un bajo. En caso contrario si la superficie es negra, la luz infrarroja emitida es absorbida por la superficie y la base del transistor no es excitada, por lo tanto el transistor entra en la región de corte impidiendo el paso de corriente entre colector y emisor y la salida se interpreta como un alto.
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| Ojo monocromático polarizado con lógica negada, a la izquierda en presencia de negro, a la derecha en presencia de blanco. |
En la imagen de la derecha, podemos observar este sensor configurado con lógica negada, es decir, si el sensor esta en presencia de blanco su salida será alta y si esta en presencia de negro su salida sera baja; ésto quiere decir que si el sensor se coloca en presencia de una superficie blanca, la luz emitida por el led infrarrojo es reflejada por la superficie y absorbida por la base del transistor (activandola), por ende el mismo entra en la región de saturación, haciendo así un corto virtual entre colector y emisor, esto hace que en el emisor aparezca el voltaje de polarización menos el Vce (el cual es muy pequeño y puede despreciarse), permitiendo que en la salida aparezca el voltaje de polarización y se pueda interpretar como un alto. En caso contrario si la superficie es negra, la luz infrarroja emitida es absorbida por la superficie y la base del transistor no es excitada, por lo tanto el transistor entra en la región de corte impidiendo el paso de corriente entre colector y emisor, haciendo que la corriente por el emisor sea muy pequeña y no proporcione una caída de tensión suficiente para elevar el voltaje en la resistencia, permitiendo que la salida se interprete como un bajo.
Los valores de las resistencias R1 y R2, dependerán del voltaje de polarización utilizado y las corrientes con las que se desee trabajar. Se debe tener en cuenta que los dispositivos electrónicos poseen características eléctricas diferentes las cuales debemos respetar para su correcto funcionamiento y protección de los mismos.
La salida de estas configuraciones, las podemos convertir a salidas lógicas (alto y bajo), colocando a su salida una compuerta smith trigger de la familia TTL o de la familia CMOS, con esto eliminamos los valores de voltaje intermedios, con los cuales podemos obtener lecturas o interpretaciones erróneas.
Videos de demostración de funcionamiento
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