Levné, ale dobré. To by mohla být stručná charakteristika reflexního infračerveného čidla E18-D80NK čínské výroby dodávaného v plastovém pouzdře standardizovaného průměru 18 mm. Podívejme se blíže na jeho vlastnosti.
Čidlo má žlutooranžové plastové pouzdro v „průmyslovém“ provedení s vnějším závitem na povrchu, délka je kolem 45 mm. Upevňuje se dvěma maticemi do otvoru o průměru 18 mm. Na přední straně jsou v průhledném čele krytu, které pravděpodobně částečně funguje i jako optický filtr, vylisovány čočky jak pro zdroj IR záření, tak pro detektor. V zadním čele je průchod pro třížilový připojovací kabel, ovládání víceotáčkového trimru pro nastavení citlivosti (dosahu) a vylisovanou čočkou LED jako kontrolky funkce. Zajímavá může být i malá hmotnost – 11,0 g včetně upevňovacích matic.
Kompletní čidlo včetně kabelu a upevňovacích matic
Čidlo E18-D80NK se napájí napětím 5 V a jeho spotřeba se podle nastavení pohybuje od 23 do 85 mA. Nastavení citlivosti je silně nelineární, na straně malé citlivosti má dlouhý mrtvý chod (tvoří kolem 2/3 rozsahu), kdy čidlo nefunguje. Pracovat začíná kolem odběru 23 mA, jeho dosah je asi 4 cm, menší vzdálenost neregistruje. Při maximálním dosahu reaguje na vzdálenost 80 cm spolehlivě, někdy až na 1 m. LED vzadu svítí, pokud je detekován odraz. Na kabelu dlouhém 20 cm je osazen konektor identický s tím, který se používá pro (modelářská) serva, nicméně poloha vodičů je jiná: napájení (černý a červený vodič) je na okrajích a výstupní signál (žlutý vodič) uprostřed.
Pohled zpředu na vylisovanou plastovou optiku
Překvapil mě ostrý úhel, v jakém čidlo pracuje. Na vzdálenost 50 cm spolehlivě „vidí“ proužek papíru široký 5 cm a to jen při posunutí asi o 5 cm, takže pracovní úhel je určitě menší než 10° respektive 5° měřeno od osy. Nastavením vyšší citlivosti se tento úhel prakticky nemění, zvýší se jen dosah, to svědší o dobře pracující optice. Činnost čidla téměř neovlivňuje viditelné světlo, posvícení zdrojem emitujícím vysoký podíl IR záření (žárovkou) přímo do čidla pochopitelně dosah snižuje. Výstup poskytuje informaci pouze o přítomnosti reflexní překážky s rámci dosahu, ne o její konkrétní vzdálenosti.
Pohled zezadu na trimr nastavování citlivosti a červená LED detekující odraz pod průhledným čelem
Výstupní signál má úrověň L při detekovaném odrazu, H bez odrazu. Uvnitř je na výstupu N tranzistor proti zemi s relativně velkým kolektorovým odporem proti vnitřnímu stabilizovanému napětí 3,3 V. Výstup signálu lze bez jakékoli přidané součástky použít pro vstup navazujících logických obvodů (mikrokontroléru) s napájením 3, 3,3 i 5 V. Přidáním vnějšího pull up rezistoru (nejmenší přijatelná hodnota 100 Ω, lépe více) se může za cenu zhoršení dynamických parametrů posílit výstup. Výstupní signál je zjevně po zpracování s hysterezí, nedělá zákmity ani nemá hazardní stavy. Dynamické parametry (bez vnějšího pull up rezistoru) odpovídají určení spíše pro pomalejší použití, sestupná hrana signálu má 10 μs (mezi 90 a 10% úrovně), vzestupná 180 μs (mezi 10 a 90% úrovně). Nejkratší pulz zjištěný na výstupu měl 2 ms, to je údaj podstatný v případě, že signál pravidelně testujeme programem mikrokontroléru.
Čidlo pracuje pulzně s frekvencí 300 kHz. To na jedné straně podstatně zlepšuje odolnost vůči vnějšímu světlu i jiným IR čidlům, na druhé to klade zvýšené nároky na filtraci napájecího napětí respektive odrušení. Lze doporučit v těsné blízkosti připojení čidla zablokovat jeho napájení keramickým kondenzátorem 100 nF a současně elektrolytickým kondenzátorem s kapacitlou nejméně 100 μF.
Uvedené čidlo E18-D80NK , které můžete zakoupit například zde, sice na pohled působí levným „plastovým“ dojmem, ale jeho vlastnosti odpovídají spíše výrobkům používaným v průmyslu. Bude velmi dobře použitelné v aplikacích, kde je potřeba dosah v řádu desítek centimetrů, a současně nevadí relativní pomalost. Hodí se tedy pro detekci přítomnosti (průchodu) osob, zjištění (počítání) výrobků při pohybu po pásu, detekci překážek v cestě pro malé roboty, s nastavenou malou citlivostí i jako hrubší optický doraz nebo pro měření (pomalých) otáček větších objektů. Při spolupráci dvou čidel nastavených do mírně odlišného směru lze dosáhnout velmi ostré detekce předmětů s rozlišovacím úhlem 1 – 2º. Nehodí se pro aplikace, kde se vyžaduje vysoká rychlost reakce (měření otáček malých motorů, detekce rychlého pohybu) nebo vysoká přesnost na krátkou vzdálenost (optické dorazy u CNC strojů).