Infrapuna -anturin käyttäminen Arduinon kanssa: 8 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Mikä on infrapuna -anturi (alias IR)?

IR -anturi on elektroninen laite, joka skannaa IR -signaaleja tietyillä standardien määrittämillä taajuusalueilla ja muuntaa ne sähköisiksi signaaleiksi ulostulotapissaan (tyypillisesti signaalitappi). IR -signaaleja käytetään pääasiassa komentojen lähettämiseen langattomasti lyhyillä etäisyyksillä (tyypillisesti muutama metri), kuten mitä olet jo työskennellyt television kaukosäätimillä tai muilla vastaavilla elektronisilla laitteilla.

IR -viestintäprotokolla

Jokainen signaali edustaa tiettyä koodia. Sähköiset signaalit voidaan muuntaa takaisin todelliseen dataan/koodiin, jonka lähettäjä on lähettänyt. Kun painat television kaukosäätimen painiketta, se tuottaa painikekoodia vastaavan signaalin (esim. Päälle/pois, äänenvoimakkuuden lisääminen jne.) Ja lähettää sen vastaanottimelle (tässä tapauksessa televisiollesi). Sekä lähettäjä että vastaanottaja sopivat koodijoukosta, jotta vastaanottaja tietää mitä tehdä kunkin koodin perusteella. Tapa, jolla koodi tulisi moduloida (mallintaa) signaalina, on määritelty eri standardeissa ja jokainen anturivalmistaja yleensä yrittää valmistaa niiden kanssa yhteensopivan tuotteen, jotta sitä voidaan käyttää eri laitteissa. Yksi tunnetuimmista vakioprotokollista on NEC: ltä. Löydät lyhyen IR -protokollien historian Wikipediasta kohdasta Consumer IR title.

Vaihe 1: Miltä IR -anturi näyttää?

IR -antureita on saatavana eri pakkauksissa. Tässä näet tyypillisiä infrapunavastaanottimen pakkauksia.

Vaihe 2: IR -anturin katkaisukortti/-moduuli

Voit myös ostaa niitä IR -moduulina/katkaisulautana eBayssa, Aliexpressissä tai Amazonissa. Tällaiset moduulit sisältävät tavallisesti yhden edellä mainituista antureista mukavan leipälautaystävällisen paketin kanssa ja LED -valon, joka vilkkuu, kun anturi havaitsee signaalin. Näin tehdessäsi huomaat, siirretäänkö tietoja. Suosittelen aloittamaan jollakin näistä moduuleista.

Huomautus: jos sinulla on raaka infrapuna -anturi, mikään ei muutu, paitsi että sinun on tarkistettava anturin tietolomake varmistaaksesi, että liität sen oikein, koska muuten saatat saada kauniin sinisen savun, jonka haju kestää pitkään tunnin. Tiedät mitä tarkoitan;)

Vaihe 3: Tarvittavat osat ja komponentit

Täältä löydät luettelon osista, joita tarvitset tämän opetusohjelman suorittamiseen:

eBay -linkit:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x IR -anturimoduuli kaukosäätimellä:
• 4 x 220 ohmin vastukset:
• 4 x LED:
• 8 x Dupont -kaapeli:
• 1 x juotettava leipälauta:
• 1 x Mini -leipälauta (valinnainen):

Amazon.com -linkit:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x IR -anturimoduuli kaukosäätimellä:
• 1 x juottamaton leipälauta:
• 4 x 220 ohmin vastukset:
• 4 x LED:
• 8 x Dupont -kaapeli:
• 1 x Mini -leipälauta (valinnainen):

Vaihe 4: IR -anturin liittäminen Arduinoon

IR -anturiliitännän määrittäminen Arduinoon on hyvin yksinkertaista. VCC- ja GND -nastan lisäksi anturissa on vain yksi lähtötappi, joka on liitettävä yhteen Arduinon digitaalisista nastoista. Tässä tapauksessa se on kytketty nastaan 13.

Yritin esitellä sekä IR -anturimoduulia että raakaa IR -anturiasetusta. Kuten kuvista näkyy, anturimoduulin VCC- ja GND -nastojen sijainti on raaka -anturin vastakohta. Tämä ei kuitenkaan välttämättä koske anturiasi, joten kuten edellisessä vaiheessa mainittiin, jos käytät raakaa anturia, tarkista ensin lomake.

Vaihe 5: Etsi kauko -ohjaimen kutakin näppäintä vastaava koodi

Jos haluat ohjelmoida Arduinon tekemään jotain, kun painat kaukosäätimen näppäintä, sinulla on ensin oltava kyseistä näppäintä vastaava koodi. Avainkoodi on yleensä heksadesimaaliluku. Jokaisella kauko -ohjaimella on omat avainkoodinsarjansa, mutta on mahdollista, että kahdella ohjaimella on sama koodi eri tarkoituksiin. Eri avainkoodit ja eri taajuusalueet takaavat, että kahdella eri laitteen kaukosäätimellä ei ole häiriöitä. Siksi kun vaihdat TV -kanavaa, DVD -soitin ei reagoi ollenkaan.

Jotta voit tunnistaa IR -kaukosäätimen koodit, sinun on ensin suoritettava yksinkertainen luonnos, joka yrittää lukea koodin anturista, kun painat näppäintä, ja lähettää sen sarjaportin kautta tietokoneellesi, josta voit käyttää sitä Serial Monitor -työkalujen avulla Arduino IDE. Tämän osion liitteenä oleva luonnos tekee tämän. Olisi parempi painaa jokaista painiketta, jotta näet koodin ja kirjoita koodiluettelo jonnekin, jotta sinun ei tarvitse suorittaa tätä koodia uudelleen tulevaisuudessa. Luettelo avainkoodeista, jotka näet taulukossa kuvassa, ovat itse asiassa koodeja, jotka sain, kun painin halvan infrapunakaukosäätimen painikkeita.

Voit myös käyttää varsinaista lähdekoodia, joka on jaettu Arduino-web-editorillani osoitteessa ir-key-code-logger.

Huomaa: Älä pelkää, jos näet koodin, kuten FFFFFF, jossain välissä. Se tarkoittaa, että olet pitänyt painiketta painettuna jonkin aikaa. Palaamme asiaan myöhemmin. Jätä ne nyt huomiotta ja keskity muihin koodeihin.

Vaihe 6: Ohjaa LED -valoja IR -kaukosäätimellä

Nyt kun meillä on koodi jokaiselle painikkeelle, on aika keskittyä siihen, miten voimme käyttää niitä. Yleensä käytät IR -kaukosäädintä lähettääksesi komentoja Arduinolle esimerkiksi lampun sytyttämiseksi tai sammuttamiseksi, robotin siirtämiseksi tiettyyn suuntaan, näyttämään jotain nestekidenäytöllä/OLED -näytöllä jne. Tässä yritämme osoittaa prosessin yksinkertaisella piiri, joka koostuu 4 LEDistä eri väreissä. Haluamme kytkeä jokaisen niistä päälle tai pois IR -kaukosäätimen omalla painikkeella. Kuten kaaviosta näet, sinun on liitettävä Arduino seuraavalla tavalla LED -valoihin ja anturiin:

Arduino GND -> IR -anturi GND.

Arduino VCC -> IR -anturi VCC.

Arduino 13 -> IR -anturin signaalilähtö.

Arduino 2 -> Sinisen LED -anodi (sinisen LEDin lyhyempi nasta)

Arduino 3 -> Vihreän LED -anodi (vihreän LEDin lyhyempi nasta)

Arduino 4 -> Keltaisen LED -anodi (keltaisen LEDin lyhyempi nasta)

Arduino 5 -> Punaisen LED -anodi (punaisen LEDin lyhyempi nasta)

Arduino GND -> Kaikkien LEDien katodi 220 ohmin vastuksen kautta (LEDien pidempi tappi)

Löydät tätä piiriä vastaavan koodin liitteenä olevasta tiedostosta tai Arduino-web-editoristani osoitteesta ir-led-control.

Vaihe 7: Vianetsintä

Kun asennat projektiasi ja noudatat ohjeita, saatat kohdata monia outoja tilanteita. Tässä on luettelo yleisistä virheistä, joita saatat saada työskennellessäsi infrapuna -anturin kanssa.

FFFFFF: n saaminen näppäintä painettaessa

Painiketta painettaessa saatat huomata, että useimmiten se ilmoittaa koodin, kuten FFFFFF. Tämä tapahtuu, kun painat painiketta ja pidät sitä painettuna jonkin aikaa, jopa lyhyen ajan. Skenaario on, että kun painat painiketta aluksi, infrapunakaukosäädin lähettää painikekoodin ja niin kauan kuin pidät painiketta painettuna, se toistaa lähettämisen FFFFFF, mikä tarkoittaa, että käyttäjä painaa edelleen äskettäin ilmoitettua painiketta. Se olisi ok. Voit vain jättää ne pois. Todellinen koodi on se, jonka sait juuri ennen sarjanäyttöä FFFFFF.

IR -anturi ei reagoi ollenkaan ja näyttää lämpenevän

Katkaise virta !!! Jos olet varma, että avainkoodin kirjausluonnos on oikea, ongelma saattaa johtua johtimien väärästä asetuksesta. Skenaario, joka tapahtui minulle, oli se, että IR -moduulini (piirilevyyn kiinnitetty) olin liittänyt VCC: n ja GND: n päinvastaisella tavalla (koska en käyttänyt oikeita värejä kytkentäjohtoihini). Näin anturikomponentti paloi ja nousi sinistä savua. Ostin pakkauksen raaka -infrapuna -antureita ja yritin vaihtaa sen ja nyt se toimii kuin viehätys:). Valitettavasti tein saman virheen, kun testasin raakaa IR -anturia, ja tällä kertaa mitään ei tapahtunut, paitsi että anturi lämpeni. Tarkista siis aina piiri ennen virran kytkemistä!

Joskus anturi havaitsee koodin, jota en ole koskaan ennen nähnyt

Tämä on yksi yleisimmistä ongelmista. Se johtuu todennäköisesti yhdestä seuraavista syistä:

Et osoita IR -kaukosäädintä suoraan anturia kohti

Tämä johtaa siihen, että saat joitain uusia koodeja (enimmäkseen pitempiä koodeja), joita et ole koskaan ennen saanut ja jotka eivät yleensä vastaa jo käytössä olevien koodien pituutta. Muista siis suunnata kaukosäädin aina anturia kohti.

Käytät halpaa IR -kaukosäädintä (kuten tässä opetusohjelmassa)

Sen sijaan, että käyttäisit halpoja ennakoimattomia kaukosäätimiä, voit kokeilla samaa skenaariota käyttämällä television tai DVD -soittimen kaukosäädintä tai minkä tahansa laitteesi IR -kaukosäädintä. Niillä on yleensä hyvä signaali-/laitteistolaatu (ja tietysti ne ovat kalliimpia), ja kokemukseni mukaan ne toimivat yleensä hyvin, vaikka et osoita kaukosäädintä suoraan anturia kohti.

Mistä tiedän, onko kirjattu koodi ei roska

Koodit esitetään yleensä heksadesimaalimuodossa. Jos muunnat ne vastaavaan binääriarvoon, huomaat, että viimeisen tavun binäärinen esitys on tavun eittäminen ennen sitä. Jos tiedät tämän, voit tarkistaa tämän koodistasi varmistaaksesi, että saamasi koodi on todella kelvollinen. Esimerkiksi jos sinulla on FF7A85, sen binäärinen esitys olisi seuraava:

1111 1111 0111 1010 1000 0101

Vasemmalta oikealle jokainen 4 -numeroinen erä edustaa alkuperäisen heksadesimaaliluvun merkkiä. Kuten näette, erää, joka vastaa 7, on 0111 ja erää, joka vastaa 8, on 1000, mikä on sen tarkka kielto. Negaatiolla tarkoitan, että kaikki 0: t olisivat 1 ja kaikki 1: t korvataan 0: lla. Sama pätee seuraavaan, joka on A (1010) ja 5 (0101).

Vaihe 8: Mitä tehdä seuraavaksi?

Nyt on sinun vuorosi. On vain mielikuvituksesi päätettävissä, mitä voit tehdä tällä pienellä yksinkertaisella anturilla kädessäsi. Tässä muutamia ideoita aluksi:

• Käytä jonkin kotona olevan laitteen (TV, stereo jne.) IR -kaukosäädintä ja yritä käyttää sitä Arduino -projektissasi
• Yritä kytkeä kaikki LED -valot päälle painamalla näppäintä ja sammuttaa ne sitten toisella näppäimellä
• Käytä kaukosäätimen Ylös/Alas -painikkeita kytkeäksesi LED -valot päälle/pois yksitellen, kunnes ne kaikki syttyvät/sammuvat
• Luo liikennevalo LEDien avulla ja ohjaa sitä kaukosäätimellä
• Jos sinulla on pieni tasavirtamoottori käsillä, yritä käynnistää/pysäyttää tai muuttaa sen pyörimissuuntaa infrapunakaukosäätimen kautta
• Voit ohjata robottiasi TV: n kaukosäätimellä tai ottaa käyttöön tai poistaa käytöstä joitakin sen antureita/toimilaitteita

Kerro minulle kommenteista, mitä tekisit (tai olet jo tehnyt) IR -kaukosäätimellä.