Menggunakan Sensor Inframerah Dengan Arduino: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Apa itu sensor inframerah (aka IR)?

Sensor IR adalah instrumen elektronik yang memindai isyarat IR dalam rentang frekuensi tertentu yang ditentukan oleh piawaian dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik pada pin outputnya (biasanya disebut pin isyarat). Isyarat IR digunakan terutamanya untuk menghantar perintah melalui udara pada jarak pendek (biasanya beberapa meter) seperti yang telah anda gunakan pada alat kawalan jauh TV atau peranti elektronik lain yang serupa.

Protokol komunikasi IR

Setiap isyarat mewakili kod tertentu. Isyarat elektrik boleh ditukar kembali ke data / kod sebenar yang telah dihantar oleh pengirim. Apabila anda menekan butang pada alat kawalan jauh TV anda, ia menghasilkan isyarat yang sesuai dengan kod butang (mis. Hidup / Mati, Naikkan Volume, dll.) Dan menghantarnya untuk penerima (dalam hal ini TV anda). Kedua-dua pengirim dan penerima bersetuju pada satu set kod sehingga penerima tahu apa yang harus dilakukan berdasarkan setiap kod. Cara kod harus dimodulasi (dimodelkan) sebagai isyarat yang ditentukan dalam standard yang berbeza dan setiap pengeluar sensor biasanya berusaha menghasilkan produk yang sesuai dengan mereka sehingga dapat digunakan dalam perangkat yang berbeda. Salah satu protokol standard yang paling terkenal adalah dari NEC. Anda boleh mendapatkan sejarah ringkas protokol IR di Wikipedia di bawah tajuk IR Pengguna.

Langkah 1: Bagaimana Rupa Sensor IR?

Sensor IR boleh didapati dalam pakej yang berbeza. Di sini anda dapat melihat beberapa pembungkusan khas untuk penerima IR.

Langkah 2: IR / Sensor Breakout Board / modul

Anda juga boleh membelinya sebagai modul IR / papan pelarian di eBay, Aliexpress atau Amazon. Modul seperti itu biasanya menggabungkan salah satu sensor yang disebutkan di atas dengan paket mesra papan roti yang bagus bersama dengan LED yang akan berkelip ketika sensor mengesan isyarat. Dengan berbuat demikian, anda akan melihat jika ada data yang dipindahkan. Saya sangat menyarankan untuk memulakan dengan salah satu modul ini.

Catatan: jika anda mempunyai sensor IR mentah, tidak ada yang akan berubah, kecuali anda harus memeriksa lembaran data sensor untuk memastikan anda memasangnya dengan betul kerana jika tidak, anda mungkin mempunyai asap biru yang indah dengan bau yang akan bertahan selama jam. Anda tahu maksud saya;)

Langkah 3: Bahagian dan Komponen yang Diperlukan

Di sini anda dapat mencari senarai komponen yang anda perlukan untuk menyelesaikan tutorial ini:

pautan eBay:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x modul sensor IR dengan alat kawalan jauh:
• Perintang 4 x 220 ohm:
• 4 x LED:
• Kabel 8 x Dupont:
• 1 x papan roti Solderless:
• 1 x Papan roti mini (pilihan):

Pautan Amazon.com:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x modul sensor IR dengan alat kawalan jauh:
• 1 x papan roti Solderless:
• Perintang 4 x 220 ohm:
• 4 x LED:
• Kabel 8 x Dupont:
• 1 x Papan roti mini (pilihan):

Langkah 4: Menyambungkan Sensor IR ke Arduino

Menyiapkan sambungan sensor IR ke Arduino sangat mudah. Di samping pin VCC dan GND, sensor hanya mempunyai satu pin output yang harus disambungkan ke salah satu pin digital Arduino. Dalam kes ini, ia disambungkan ke pin 13.

Saya cuba menunjukkan modul sensor IR dan persediaan sensor IR mentah. Seperti yang dapat dilihat pada gambar, kedudukan pin VCC dan GND pada modul sensor adalah kebalikan dari sensor mentah. Namun, ini mungkin bukan untuk sensor Anda, jadi seperti yang disebutkan pada langkah sebelumnya, jika menggunakan sensor mentah, periksa lembar data terlebih dahulu.

Langkah 5: Cari Kod yang Sesuai dengan Setiap Kunci pada Alat Jauh

Untuk memprogram Arduino untuk melakukan sesuatu ketika anda menekan kekunci pada alat kawalan jauh, anda harus terlebih dahulu mempunyai kod yang sesuai dengan kekunci itu. Kod kunci adalah nombor yang biasanya ditunjukkan sebagai heksadesimal. Setiap alat kawalan jauh mempunyai sekumpulan kod kunci sendiri sedangkan ada kemungkinan dua pengawal berkongsi kod yang sama untuk tujuan yang berbeza. Mempunyai kod kunci yang berbeza dan menggunakan julat frekuensi yang berbeza, memastikan bahawa dua alat kawalan jauh dari peranti yang berlainan tidak akan mengalami gangguan. Itulah sebabnya apabila anda menukar saluran TV anda, pemain DVD anda sama sekali tidak bertindak balas.

Untuk mengesan kod untuk alat kawalan jauh IR anda, anda harus terlebih dahulu menjalankan lakaran mudah yang cuba membaca kod dari sensor semasa anda menekan kekunci dan menghantarnya melalui port bersiri ke komputer di mana anda dapat mengaksesnya menggunakan alat Monitor Serial dari Arduino IDE. Inilah lakaran yang dilampirkan pada bahagian ini. Lebih baik menekan setiap butang agar dapat melihat kod dan menuliskan senarai kod di suatu tempat sehingga anda tidak perlu menjalankan kod ini lagi di masa depan. Senarai kod kunci yang anda lihat sebagai jadual dalam gambar sebenarnya adalah kod yang saya terima ketika menekan butang pada alat kawalan jauh IR murah saya.

Anda juga boleh mengakses kod sumber sebenar yang dikongsi di editor web Arduino saya di ir-key-code-logger.

Catatan: Jangan takut jika anda melihat kod seperti FFFFFF di suatu tempat di antara keduanya. Ini bermaksud anda telah menekan dan menahan butang sebentar. Kita akan masuk ke kemudian hari. Buat masa ini abaikan sahaja dan fokus pada kod lain.

Langkah 6: Kawal Set LED Menggunakan Jauh IR

Sekarang kita mempunyai kod untuk setiap butang, inilah masanya untuk fokus pada cara kita menggunakannya. Biasanya anda menggunakan alat kawalan jauh IR untuk mengirim perintah ke Arduino untuk melakukan sesuatu seperti menyalakan atau mematikan lampu, menggerakkan robot ke arah tertentu, memaparkan sesuatu di layar LCD / OLED, dll. Di sini kami cuba menunjukkan prosesnya dengan mudah litar yang terdiri daripada 4 LED dalam pelbagai warna. Kami mahu menghidupkan atau mematikan masing-masing dengan butang khusus IR jauh. Seperti yang anda lihat pada skema, anda harus menyambungkan Arduino dengan cara berikut ke LED dan sensor:

Arduino GND -> Sensor IR GND.

Arduino VCC -> Sensor IR VCC.

Arduino 13 -> output isyarat sensor IR.

Arduino 2 -> Anod LED biru (pin LED biru yang lebih pendek)

Arduino 3 -> Anod LED hijau (pin LED hijau yang lebih pendek)

Arduino 4 -> Anod LED kuning (pin pendek LED kuning)

Arduino 5 -> Anod LED merah (pin LED merah yang lebih pendek)

Arduino GND -> Katod semua LED melalui perintang 220 ohm (pin LED yang lebih panjang)

Anda boleh mendapatkan kod yang sesuai dengan litar ini dalam fail yang dilampirkan atau di penyunting web Arduino saya di ir-led-control.

Langkah 7: Penyelesaian masalah

Semasa menyiapkan projek anda dan mengikuti langkah-langkah anda mungkin menghadapi banyak situasi pelik. Berikut adalah senarai beberapa kesilapan biasa yang mungkin anda alami semasa bekerja dengan sensor IR.

Mendapatkan FFFFFF semasa menekan kekunci

Semasa menekan butang, anda mungkin menyedari bahawa selalunya ia melaporkan kod seperti FFFFFF. Ini berlaku apabila anda menekan butang dan menahannya untuk sementara waktu, walaupun untuk jangka masa yang singkat. Skenario adalah apabila anda menekan butang pada mulanya, IR jauh menghantar kod butang dan selagi anda menahan butang, ia berulang-ulang menghantar FFFFFF yang bermaksud bahawa pengguna masih menekan butang yang dilaporkan baru-baru ini. Itu tidak mengapa. Anda boleh menghilangkannya. Kod sebenarnya adalah yang anda dapat sebelum FFFFFF di Serial Monitor.

Sensor IR sama sekali tidak bertindak balas dan nampaknya semakin panas

Potong kuasa !!! Sekiranya anda yakin bahawa lakaran logger kod kunci betul, maka masalahnya mungkin disebabkan oleh pemasangan wayar anda yang salah. Senario yang berlaku kepada saya adalah bahawa untuk modul IR saya (yang terpasang pada papan) saya telah menghubungkan VCC dan GND dengan cara yang bertentangan (kerana tidak menggunakan warna yang sesuai untuk kabel penyambung saya). Dengan berbuat demikian komponen sensor terbakar dan asap biru yang bagus dibangkitkan. Saya membeli sebungkus sensor IR mentah dan cuba menggantinya dan sekarang ia berfungsi seperti pesona:). Malangnya saya melakukan kesalahan yang sama ketika saya menguji dengan sensor IR mentah dan kali ini tidak ada yang berlaku kecuali bahawa sensor menjadi panas. Oleh itu, selalu periksa litar sebelum menghidupkan kuasa!

Kadang kala sensor mengesan kod yang belum pernah saya lihat sebelumnya

Ini adalah salah satu masalah yang paling biasa. Kemungkinan besar disebabkan oleh salah satu sebab berikut:

Anda tidak mengarahkan jauh IR anda ke arah sensor

Ini akan menyebabkan terdapat beberapa kod baru (kebanyakan kod yang lebih panjang) yang belum pernah anda terima sebelumnya dan biasanya tidak sesuai dengan panjang kod yang sudah anda miliki. Oleh itu, ingatlah untuk selalu menghalakan alat kawalan jauh ke arah sensor anda.

Anda menggunakan alat kawalan jauh IR yang murah (seperti yang saya gunakan dalam tutorial ini)

Daripada menggunakan alat kawalan jauh yang tidak dapat diramalkan, anda boleh mencuba senario yang sama menggunakan alat kawalan jauh Pemutar TV atau DVD atau alat kawalan jauh IR mana-mana peranti yang anda miliki. Mereka biasanya mempunyai kualiti isyarat / perkakasan yang baik (dan tentu saja lebih mahal) dan berdasarkan pengalaman saya, mereka biasanya berfungsi dengan baik walaupun anda tidak menghalakan alat kawalan jauh anda secara langsung ke sensor.

Bagaimana saya tahu jika kod yang dilog masuk bukan sampah

Kod biasanya ditunjukkan dalam format heksadesimal. Sekiranya anda menukarnya ke nilai binari yang sepadan, anda akan menyedari bahawa perwakilan binari bait terakhir adalah penolakan bait datang sebelum itu. Sekiranya anda mengetahui perkara ini, anda boleh melakukan pemeriksaan pada kod anda untuk memastikan bahawa kod yang anda terima itu benar-benar sah atau tidak. Sebagai contoh, jika anda mendapat FF7A85, perwakilan binernya adalah seperti di bawah:

1111 1111 0111 1010 1000 0101

Dari kiri ke kanan, setiap kumpulan 4 digit adalah perwakilan watak dalam nombor heksadesimal asal. Seperti yang anda lihat, kumpulan yang sepadan dengan 7 adalah 0111 dan kumpulan yang sepadan dengan 8 adalah 1000 yang merupakan penolakan tepatnya. Secara negatif saya bermaksud semua 0s adalah 1s dan semua 1s akan digantikan oleh 0s. Perkara yang sama berlaku untuk yang seterusnya iaitu A (1010) dan 5 (0101).

Langkah 8: Apa Yang Perlu Dilakukan Selanjutnya?

Sekarang giliran awak. Semua bergantung kepada imaginasi anda untuk melihat apa yang boleh anda lakukan dengan sensor sederhana kecil di tangan anda. Berikut adalah beberapa idea untuk bermula:

• Gunakan alat kawalan jauh IR salah satu peranti yang anda miliki di rumah (TV, Stereo, dll.) Dan cubalah menggunakannya dalam projek Arduino anda
• Cuba hidupkan semua LED sekaligus dengan menekan kekunci dan kemudian matikannya menggunakan kekunci lain
• Gunakan butang Atas / Bawah alat kawalan jauh untuk menghidupkan / mematikan LED satu persatu sehingga semuanya menyala / mati
• Buat lampu isyarat menggunakan LED dan mengawalnya menggunakan alat kawalan jauh anda
• Sekiranya anda mempunyai motor DC kecil, cuba mulakan / hentikan atau ubah arah putarannya melalui alat kawalan jauh IR
• Anda boleh menggunakan alat kawalan jauh TV anda untuk mengawal robot anda atau mengaktifkan / mematikan beberapa sensor / penggerak di atasnya

Beritahu saya pada komen, apa yang akan anda lakukan (atau yang sudah anda lakukan) menggunakan alat kawalan jauh IR.