Detector de nivel cu infraroșu

INTRODUCERE

Lucrarea abordeaza implementarea unui detector de nivel cu infra-rosu, util pentru detectarea nivelului într-un vas cu lichid si care poate fi utilizat ca dispozitiv de proximitate.

Având o raza de actiune de pâna la 50 cm, acest circuit detecteaza distanta fata de referinta prin reflexia unei raze infra-rosu. Poate detecta nivelul lichidului dintr-un tanc, fara contact cu acesta. Raza poate fi setata de la câteva cm pâna la 50 cm prin intermediul unui potentiometru.

Raza poate varia si în functie de culoarea suprafetei reflectate. De exemplu, suprafetele închise la culoare micsoreaza senzitivitatea dispozitivului.

Se prezinta pe rând blocurile componente si functionarea circuitului, împreuna cu placuta cu circuitele electrice, realizata folosind programul Protel 99SE. În ultimul capitol se prezinta un domeniu de aplicabilitate a schemei, si anume în cadrul reglarii automate a instalatiilor de climatizare.

1. Schema bloc

Constructiv, schema este formata din doua blocuri. Primul bloc este format dintr-o dioda LED infra-rosu care emite pulsuri consecutive folosind un temporizator CMOS 555.

Al doilea bloc este compus dintr-o dioda receptoare infra-rosu care transforma impulsurile receptionate într-un semnal analogic. Acesta este amplificat de un amplificator operational(LM 358), apoi comparat cu un semnal referinta provenit de la un stabilizator de tensiune, folosind un alt amplificator operational .

Astfel, se comanda un releu ce poate actiona un servomotor sau un alt circuit, în cazul detectorului de proximitate.

Figura 1. Schema desfasurata

2. Circuitul temporizator CMOS 555

Vom folosi un circuit basculant astabil, pentru a genera un semnal dreptunghiular, care va fi prelucrat folosind un circuit de derivare în tensiune.

Circuitul astabil este un circuit care are doua stari cvasistabile si care trece dintr-o stare în alta fara actionare exterioara.Durata si frecventa de repetitie a impulsurilor generate de circuitul astabil depind de parametrii schemei acestuia.

Vom folosi un circuit de temporizare BE 555 pentru a construi circuitul astabil.

Figura 2. Circuit integrat CMOS 555.

Circuitul BE 555 este un circuit integrat monolitic bipolar care realizeaza temporizari sau oscilatii libere prin încarcarea si descarcarea controlata a unui condensator extern.

Datorita modului de control al tensiunilor din reteaua externa de temporizare, prin comparatoare de buna calitate, precizia în timp, cu variatia temperaturii si a tensiunii de alimentare, este foarte buna. La o alimentare corespunzatoare, de 5V, iesirea este compatibila cu nivelele TTL.Gama de valori a tensiunii de alimentare se întinde de la 4.5V la 18V.

O utilizare devenita clasica pentru circuitul 555 o constituie oscilatorul de relaxare (astabil) a carui schema este data mai jos. Cele doua intrari comparatoare (PS si PJ) sunt conectate împreuna si urmaresc tensiunea pe condensatorul C.

Condensatorul C se încarca de la sursa V+ prin rezistentele RA si RB (tranzistorul este blocat). În momentul în care tensiunea pe condensator atinge pragul de sus (066 * V+ ) schema basculeaza si tranzistorul de descarcare se satureaza. Condensatorul C se descarca prin rezistenta RB la masa. În momentul în care tensiunea pe condensatorul C atinge nivelul pragului de jos (033 * V+ )

schema rebasculeaza, tranzistorul de descarcare se blocheaza si, ca urmare, se reia procesul de încarcare.