¿Qué aplicaciones tiene este sensor?

Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.

Se recomienda este link para conocer más acerca de documentación teórica del sensor infrarrojo

Vea la aplicación de un Sensor Infrarrojo en un Carro seguidor de línea

En el artículo Sensor infrarrojo con detector de tonos puede implementar un sensor con frecuencia modulada y libre de interferencias.

A continuación se presentan los dos componentes principales de este proyecto:

LED infrarrojo

Este componente puede tener la apariencia de un LED normal, la diferencia radica en que la luz emitida por el no es visible para el ojo humano, únicamente puede ser percibida por otros dispositivos electrónicos.

Visto con cámara digital

Fotodiodo

Es un semiconductor que tiene la propiedad de cambiar la corriente que circula a través de él, de acuerdo a la cantidad de luz que incida su área fotosensible. Una variante especial de los fotodiodos es el fotodiodo infrarrojo, el cual posee un filtro que le permite aceptar únicamente señales luminosas de este tipo.

Materiales

• 1 resistencia de 20Ω a 1/2W (R1)
• 1 resistencia de 100kΩ a 1/2W (R2)
• 1 resistencia de 220Ω a 1/2W (R3)
• 1 LED Infrarrojo (emisor D1)
• 1 Fotodiodo infrarrojo (receptor D2)
• 1 circuito integrado LM358 (IC1)
• 1 LED de 5mm (D3)

Cálculos matemáticos y explicaciones ¿Por qué?

• ¿Cuánto voltaje consume el LED infrarrojo?
  El LED infrarrojo consume 1.5V a 2.0V bajo teoría, al realizar la medición con el multimetro entre la entrada de este y los 0v se obtiene 1.9V. Es necesario saber cuanto voltaje (V1) hay después de la resistencia para ello es necesario conocer acerca de la LEY DE KIRCHHOFF SOBRE MAYAS (camino cerrado por donde fluye una corriente) en donde:

V   = 5V
V2 = 1.9V
V1 = ?

V = V1 + V2
5V - 1.9V = V1
3.1V = V1

 

• ¿Por qué resistencia de 20Ω?

Nuestro proyecto se alimenta con un voltaje de 5V, La máxima corriente permita por el LED infrarrojo es 150mA (0.15A)
Conocemos que la ley de OHM postula:

I = V/R
R = V/I

R = 3.1V / 0.15A
R = 20.66Ω

 

• ¿Por qué el fotodiodo polarizado en inversa?
  Como ya se conoce el fotodiodo es sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja, para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz.

• ¿Por qué se utiliza un seguidor de voltaje?
  Se utilizan seguidores de voltaje para acoplar impedancias en donde la impedancia de entrada es muy alta y aproximadamente igual a la ganancia del lazo abierto y a la impedancia de entrada del amplificador operacional, en contraste, la impedancia de salida es muy baja dependiendo del amplificador operacional utilizado.Este circuito es muy útil cuando se utilizan sensores, tales como fotodiodos, fotoresistores, fototransistores, de temperatura y entre otros. Este circuito se agrega con el fin de evitar que caiga el voltaje en la salida de los sensores cuando se agrega algún otro circuito.

V(voltaje de salida)=V (voltaje de entrada)

Montaje

Plano electrónico del Sensor Infrarrojo

El artículo Sensor Infrarrojo es el proyecto utilizado en Tutoriales KiCad para diseñar el circuito impreso y verlo en 3D

Tipos de sensores infrarrojos posibles con este proyecto

• Sensor infrarrojo de barrera
  Las barreras tipo emisor-receptor están compuestas de dos partes, un componente que emite el haz de luz, y otro componente que lo recibe. Se establece un área de detección donde el objeto a detectar es reconocido cuando el mismo interrumpe el haz de luz. Debido a que el modo de operación de esta clase de sensores se basa en la interrupción del haz de luz, la detección no se ve afectada por el color, la textura o el brillo del objeto a detectar. Estos sensores operan de una manera precisa cuando el emisor y el receptor se encuentran alineados. Esto se debe a que la luz emitida siempre tiende a alejarse del centro de la trayectoria.

• Sensor auto réflex
  La luz infrarroja viaja en línea recta, en el momento en que un objeto se interpone el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz sea enviada al receptor y el elemento sea censado, un objeto de color negro no es detectado ya que este color absorbe la luz y el sensor no experimenta cambios.

• Sensor réflex
  Tienen el componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se establece mediante la utilización de un reflector catadióptrico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del mismo. La ventaja de las barreras réflex es que el cableado es en un solo lado, a diferencia de las barreras emisor-receptor que es en ambos lados.

BIBLIOGRAFÍA
BOLTON. W. Mecatrónica sistemas de control electrónico en al ingeniería mecánica y eléctrica. Editorial Alfaomega. Tercera edición. México. Febrero. 2006
HERNANDEZ. Jorge. DUQUE. Edison. Curso practico de electrónica moderna. Compañía Editorial Tecnológica CEKIT. Revista 27,21. Colombia. Pereira. 1998

Sensor Fotoeléctrico

Diodo LED

Fotodiodo