در این مقاله قصد داریم به بررسی نحوه عملکرد سنسور و ماژول های مادون قرمز و همچنین نحوه راه‌اندازی TCRT5000 توسط برد آردوینو بپردازیم.
مادون قرمز ( IR ( infrared چیست؟
همانطور که می‌دانید نور خورشید حاوی هفت رنگ بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی، و قرمز است. هر یک از این رنگ‌ها طول موج خاصی دارند. رنگ بنفش دارای کوتاه‌ترین و رنگ قرمز دارای بلند‌ترین طول موج است. نور خورشید، امواجی کوتاه‌تر از طول موج نور بنفش و بلند‌تر از طول موج قرمز نیز دارد که غیر قابل رویت هستند. اشعه مادون قرمز جزو امواج غیر قابل رویت خورشید است. طول موج این اشعه بلند‌تر از طول موج نور قرمز می‌باشد.
بطور کلی امواج فروسرخ یا مادون قرمز نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که بعد از برخورد با جسم باعث افزایش دمای آن می‌شوند. همچنین هر جسم گرمی از خود اشعه مادون قرمز منتشر می‌کند؛ هر چه ماده گرم‌تر باشد اشعه مادون قرمز بیشتری از خود تولید می‌کند. این امواج در سال ۱۸۰۰ میلادی توسط ستاره شناس انگلیسی به نام ویلیام هرشل (William Herschel) کشف شد.
از این امواج در بسیاری از ریموت‌های تلویزیون‌ها، تلفن‌های همراه برای تبادل اطلاعات، در فیزیوتراپی جهت درمان بسیاری از بیماری‌ها و ابزار‌های دید در شب استفاده می‌شود.
همچنین سنسور‌ها و ماژول‌های مادون قرمز در بسیاری از پروژه‌های رباتیک و تجهیزات الکترونیک کاربرد دارند.
سنسور‌های مادون قرمز:
سنسور‌های مادون قرمز برای تشخیص رنگ، آتش، نور، گرما و… استفاده می‌شوند. گیرنده‌های IR نوعی دیود هستند که مقاوت آن‌ها با میزان اشعه مادون قرمز تغییر می‌کند به این صورت که در هنگام دریافت اشعه مادون قرمز، مقاومت آن‌ها افزایش یافته و ولتاژ خروجی کمتری ایجاد می‌کنند و بلعکس. نور مادون قرمز در مقابل اشیای سفید دارای بازتاب بیشتر و در مقایل اشیا کدر دارای بازتاب کمتری می‌باشند که از این ویژگی در بسیاری از پروژه علی‌الخصوص ربات‌های مسیریاب استفاده می‌شود.
ماژول مادون قرمز TCRT5000:
این ماژول دارای یک عدد سنسور فرستنده-گیرنده TCRT5000 می‌باشد. محدوده فاصله قابل تشخیص آن بین ۱ الی ۵ سانتی‌متر است که با استفاده از پتانسیومتر موجود روی آن قابل تنظیم به صورت بهینه می‌باشد. ولتاژ کاری نیز برابر با ۳٫۳ تا ۵ ولت بوده و خروجی این ماژول به صورت دیجیتال است.
برخی از مشخصات فنی این ماژول:
- ولتاژ کاری ۳٫۳ ولت تا ۵ ولت
- جریان مصرفی در ۵ ولت حدود ۳۰ میلی آمپر
- فاصله قابل تشخیص ۱ تا ۵ سانتی‌متر
- دارای پتانسیومتر برای تتظیم حداکثر فاصله قابل تشخیص
- دارای آپ-امپ LM393
- دارای LED نمایش دهنده تشخیص موانع
- دارای LED نمایش دهنده وصل بودن تغذیه
- دارای خروجی دیجیتال قابل اتصال مستقیم به Arduino و انواع میکروکنترلرها
سخت‌افزار‌های مورد نیاز برای انجام پروژه:
- ماژول فرستنده-گیرنده TCRT5000
- برد Arduino Uno
- ۲ عدد LED
نحوه اتصالات مدار ماژول TCRT5000 :
- Vcc به ۳٫۳ تا ۵ ولت DC
- GND به زمین مدار
- D۰ به پین شماره ۲ آردوینو
- A۰ به پین آنالووگ A۰ آردوینو
یک LED به پین شماره ۸ و دیگری به پین شماره ۳
برنامه نویسی ماژول مادون قرمز TCRT5000 در آردوینو:
ابتدا نرم‌افزار Arduino IDE را باز کرده و برد را روی Uno تنظیم کنید. حال برنامه زیر را در نرم‌افزار کپی کرده و آن را آپلود می‌نماییم. برنامه این گونه عمل می‌کند که وقتی جسمی در محدوده اندازه‌گیری سنسور قرار گرفت LED متصل به شماره ۸ خاموش و روشن می‌شود و با نزدیک و دور کردن شی از ماژول، شدت نور LED شماره ۳ تغییر می‌کند.
