Cảm biến có chức năng xác định người vào và xác định chiều cao của người vào đo. Do đó, các cảm biến này thường có thể lựa chọn là các cảm biến có phản xạ thu phát. Nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến này thường được mô tả như sau:
37 - Khi có vật cản, cảm biến sẽ có tín hiệu phản xạ từ vật cản. Do đó, khi có người vào, cảm biến sẽ bị chắn bởi người, có tín hiệu phản xạ sẽ nhận biết được có người hay không (cảm biến 1)
- Đối với việc xác định đỉnh đầu người thì khi cảm biến không có phản xạ, có nghĩa cảm biến đang ở phía trên đầu người. Khi cảm biến chuyển trạng thái thì có nghĩa cảm biến đã tới vị trí đỉnh đầu của người đo. Nếu khi cảm biến có phản xạ thì có nghĩa cảm biến này đang nằm dưới độ cao của người. Việc di chuyển hướng lên hay xuống của cảm biến sẽ có thể được lựa chọn phù hợp với trạng thái của cảm biến.
Thông thường, các cảm biến làm việc theo các chức năng mô tả như trên thường sử dụng là các cảm biến hồng ngoại để xác định khoảng cách.
Trên thực tế, có rất nhiều loại cảm biến xác định khoảng cách bằng hồng ngoại nhưng trong thiết kế này, để thuận tiện cho việc điều chỉnh khoảng cách phản xạ cũng như đảm bảo độ bền của linh kiện, cảm biến khoảng cách E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật
cản, có tốc độ phản hồi nhanh được lựa chọn cho thiết kế. Ngõ ra cảm biến dạng NPN, khi có không có vật cản ngõ ra ở mức cao, khi có vật cản ngõ ra ở mức thấp. Ngoài ra, cảm biến có thể điều chỉnh được khoảng cách nhận mong muốn thông qua biến trở được tích hợp trong cảm biến.
Hình 4. 9 Kích thước cảm biến khoảng cách
38
Thông số kỹ thuật của cảm biến
- Điện áp: 6 – 36V DC - Dòng: 300mA
- Khoảng cách phát hiện: 10 – 30 cm - Loại: NPN
- Nhiệt độ hoạt động: -40oC – 70oC
- Khoảng cách: điều chỉnh bằng biến trở phía đuôi cảm biến - Chiều dài dây kết nối: 1m
- Dây kết nối
o Dây màu nâu: 6 – 36V ( trong hệ thống này dùng nguồn + 12V)
o Dây màu xanh dương: GND
o Dây màu đen: dây tín hiệu
Tín hiệu tử cảm biến sẽ được gửi tởi vi điều khiển để lấy tín hiệu xử lý và điều khiển cho toàn bộ hệ thống.
Tín hiệu của cảm biến là dạng tín hiệu điện áp có giá trị 12Voltage, mà vi xử lý được sử dụng chỉ có thể nhận tín hiệu có giá trị không quá 6Voltage. Vì thế, trong mạch cần có một khối tiền xử lý, hạ điện áp của tín hiệu xuống mức 5Voltage để vi xử lý có thể làm việc. Khối tiền xử lý này sử dung một loại linh kiện có tên là PC817, được thể hiện tại Hình
PC817 Opto cách ly sử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệnh nhau về công suất hoặc trở kháng, chống nhiễu cho các thiết bị đo lường, truyền tín hiệu giữa các mạch có điện áp và trở kháng khác nhau. Khi có sự cố chập, cháy, tăng áp thì cũng không làm ảnh hưởng tới vi điều khiển.
Opto PC817 có nguyên lý hoạt động đơn giản, khi có dòng nhỏ đi qua 2 đầu của led có trong opto làm cho Led phát sáng. Khi Led phát sáng làm thông hai cực của phototransistor mở cho dòng điện chạy qua.
39
Hình 4. 10 Cách ly quang PC817
Thông số kỹ thuật:
• Dòng điện thuận trên diode để kích mở transistor: 50mA max = 1A)
• Điện áp rơi trên diode 1.2V – 1.4V
• Điện áp đánh thủng diode: 6V
• Tổn hao công suất trên diode: 70mW
• Tần số đóng cắt: 80KHz
• Dòng qua Collector khi hoạt động ổn định: 20mA (max=50mA)
• Điện áp Collector-Emitter max: 35V
• Điện áp Emitter-Collector max: 6V
• Điện áp rơi trên transistor: 0.1V-0.2V
• Tiêu hao công suất trên transistor: 150mW
• Thời gian đáp ứng: 3-4 micro giây
Hình 4. 11 Sơ đồ nguyên lý khối tiền xử lý
Chân tín hiệu của cảm biến sẽ được kết nối với chân số 2 của Header 3 trong hình 4.12. Khi cảm biến có tín hiệu, tín hiệu 12Voltage này sẽ làm cho Led của PC817 phát sáng, khi đó transitor sẽ mở cho dòng điện có điện 5Voltage đi qua, dòng có điện 5V này sẽ được truyền về vi điều khiển để xử lý.
40