שימוש בחיישן אינפרא אדום עם ארדואינו: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מהו חיישן אינפרא אדום (aka IR)?

חיישן IR הוא מכשיר אלקטרוני הסורק אותות IR בטווחי תדרים ספציפיים המוגדרים על ידי תקנים וממיר אותם לאותות חשמליים על סיכת הפלט שלו (נקרא בדרך כלל סיכת אות). אותות ה- IR משמשים בעיקר להעברת פקודות באוויר למרחקים קצרים (בדרך כלל כמה מטרים) כמו מה שכבר עבדת איתו על שלטי טלוויזיה או מכשירים אלקטרוניים דומים אחרים.

פרוטוקול תקשורת IR

כל אות מייצג קוד ספציפי. ניתן להמיר אותות חשמליים בחזרה לנתונים/קוד בפועל ששולח השולח. כאשר אתה לוחץ על כפתור בשלט הטלוויזיה שלך, הוא יוצר אות המתאים לקוד הלחצן (למשל הפעלה/כיבוי, הגברת עוצמת קול וכו ') ושולח אותו למקלט (במקרה זה הטלוויזיה שלך). גם השולח וגם המקלט הסכימו על קבוצת קודים, כך שהמקלט יידע מה לעשות על סמך כל קוד. האופן שבו קוד צריך להיות מאופנן (מודל) כאות מוגדר בתקן שונה וכל יצרן חיישן בדרך כלל מנסה לייצר מוצר התואם אותם כך שניתן יהיה להשתמש בו בהתקנים שונים. אחד הפרוטוקולים הסטנדרטיים הידועים ביותר הוא מ- NEC. תוכל למצוא היסטוריה קצרה של פרוטוקולי IR בויקיפדיה תחת כותרת IR לצרכן.

שלב 1: כיצד נראה חיישן IR?

חיישני IR זמינים בחבילות שונות. כאן תוכל לראות כמה אריזות אופייניות למקלט IR.

שלב 2: לוח/מודול פריצת חיישן IR

אתה יכול גם לקנות אותם כמודול IR/לוח פריצה ב- eBay, Aliexpress או אמזון. מודולים כאלה משלבים בדרך כלל את אחד החיישנים שהוזכרו לעיל עם חבילה ידידותית ללוח לחם יחד עם נורית שהיתה מהבהבת כאשר החיישן מזהה אות. בכך תוכל להבחין אם מועברים נתונים כלשהם. אני מאוד ממליץ להתחיל באחד המודולים האלה.

הערה: אם יש לך חיישן IR גולמי, שום דבר לא ישתנה, פרט לכך שאתה צריך לבדוק את גליון הנתונים של החיישן כדי לוודא שאתה מחבר אותו כראוי כי אחרת ייתכן שיש לך עשן כחול יפה עם ריח שיחזיק לאורך זמן. שָׁעָה. אתה יודע למה אני מתכוון;)

שלב 3: חלקים ורכיבים נדרשים

כאן תוכל למצוא את רשימת הרכיבים הדרושים לך להשלמת הדרכה זו:

קישורים לאיביי:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x מודול חיישן IR עם שלט:
• נגדי 4 x 220 אוהם:
• 4 x LED:
• 8 x כבל Dupont:
• 1 x קרש לחם ללא הלחמה:
• 1 x לוח לחם מיני (אופציונלי):

קישורים של Amazon.com:

• 1 x Arduino Uno:
• 1 x מודול חיישן IR עם שלט:
• 1 x קרש לחם ללא הלחמה:
• נגדי 4 x 220 אוהם:
• 4 x LED:
• 8 x כבל Dupont:
• 1 x לוח לחם מיני (אופציונלי):

שלב 4: חיבור חיישן IR ל- Arduino

הגדרת חיבור חיישן IR ל- Arduino היא פשוטה מאוד. לצד סיכת VCC ו- GND, לחיישן יש רק סיכת פלט אחת שצריכה להיות מחוברת לאחד הפינים הדיגיטליים של ה- Arduino. במקרה זה הוא מחובר לסיכה 13.

ניסיתי להדגים הן מודול חיישן IR והן התקנת חיישן IR גולמית. כפי שניתן לראות בתמונות, המיקום של סיכות VCC ו- GND במודול החיישן הוא ההפך מהחיישן הגולמי. עם זאת יתכן שזה לא המקרה של החיישן שלך, כך שכאמור בשלב הקודם, במקרה של שימוש בחיישן הגולמי, בדוק את גליון הנתונים תחילה.

שלב 5: מצא את הקוד המתאים לכל מפתח בשלט

על מנת לתכנת את ארדואינו לעשות משהו כאשר אתה לוחץ על מקש בשלט, תחילה עליך לקבל את הקוד המתאים למפתח זה. קוד המפתח הוא מספר המוצג בדרך כלל כהקסדצימלי. לכל שלט רחוק יש מערך קודי מפתח משלו, בעוד ששני בקרים חולקים את אותו קוד למטרות שונות. שימוש בקודי מפתח שונים יחד עם שימוש בטווחי תדרים שונים, מבטיח כי לא יהיו הפרעות לשני שלטים מרחוק של מכשירים שונים. זו הסיבה שכאשר אתה משנה את ערוץ הטלוויזיה, נגן ה- DVD שלך אינו מגיב כלל.

כדי לזהות את הקודים עבור שלט ה- IR שלך, תחילה עליך להריץ שרטוט פשוט המנסה לקרוא את הקוד מהחיישן כאשר אתה לוחץ על מקש ושולח אותו דרך היציאה הטורית למחשב שלך, שם תוכל לגשת אליו באמצעות כלי צג סידורי של Arduino IDE. זה מה שהשרטוט המצורף לפרק זה עושה. עדיף ללחוץ על כל כפתור על מנת לראות את הקוד ולרשום את רשימת הקודים איפשהו, כך שלא תצטרך להריץ קוד זה שוב בעתיד. רשימת קודי המפתח שאתה רואה כטבלה בתמונה הם למעשה קודים שקיבלתי בעת לחיצה על כפתורים בשלט ה- IR הזול שלי.

תוכל גם לגשת לקוד המקור האמיתי המשותף בעורך האינטרנט של Arduino שלי ב- ir-key-code-logger.

הערה: אל תפחד אם אתה רואה קוד כמו FFFFFF איפשהו בין לבין. זה אומר שלחצת והחזקת כפתור לזמן מה. נחזור לזה מאוחר יותר. לעת עתה פשוט התעלם מהם והתמקד בקודים אחרים.

שלב 6: שלוט על קבוצת נוריות באמצעות שלט IR

כעת, כשיש לנו קוד לכל כפתור, הגיע הזמן להתמקד באופן בו נוכל להשתמש בו. בדרך כלל אתה משתמש בשלט ה- IR כדי לשלוח פקודות לארדואינו כדי לעשות משהו כמו הדלקת או כיבוי מנורה, הזזת רובוט לכיוון ספציפי, הצגת משהו על מסך LCD/OLED וכו '. כאן אנו מנסים להדגים את התהליך באמצעות פשוט מעגל המורכב מ -4 נוריות LED בצבעים שונים. אנו רוצים להפעיל או לכבות כל אחד מהם באמצעות כפתור ייעודי של שלט ה- IR. כפי שאתה יכול לראות בתרשים, עליך לחבר את הארדואינו בצורה הבאה ללדים ולחיישן:

Arduino GND -> חיישן IR GND.

Arduino VCC -> חיישן IR VCC.

Arduino 13 -> פלט אות חיישן IR.

Arduino 2 -> אנודה של הנורית הכחולה (סיכה קצרה יותר של הנורית הכחולה)

Arduino 3 -> אנודה של הנורית הירוקה (סיכה קצרה יותר של הנורית הירוקה)

Arduino 4 -> אנודה של ה- LED הצהוב (סיכה קצרה יותר של ה- LED הצהוב)

Arduino 5 -> אנודה של הנורית האדומה (סיכה קצרה יותר של הנורית האדומה)

Arduino GND -> קתודה של כל הלדים באמצעות הנגד של 220 אוהם (סיכה ארוכה יותר של הנורות)

אתה יכול למצוא את הקוד המתאים למעגל זה בקובץ המצורף או בעורך האינטרנט Arduino שלי ב- ir-led-control.

שלב 7: פתרון בעיות

בעת הגדרת הפרויקט שלך ובעקבות השלבים אתה עלול להיתקל במצבים מוזרים רבים. להלן רשימת השגיאות הנפוצות שאתה עלול להיתקל בעבודה עם חיישן IR.

קבלת FFFFFF בעת לחיצה על מקש

בעת לחיצה על כפתור אתה עשוי להבחין כי לרוב הוא מדווח על קוד כמו FFFFFF. זה קורה כאשר אתה לוחץ על כפתור והחזק אותו לזמן מה, אפילו לפרק זמן קצר. התרחיש הוא שכאשר אתה לוחץ על הכפתור בתחילה, מרחוק IR שולח את קוד הכפתור וכל עוד אתה מחזיק את הלחצן, הוא חוזר על שליחת FFFFFF מה שאומר שהמשתמש עדיין לוחץ על הכפתור שדווח עליו לאחרונה. זה יהיה בסדר. אתה יכול פשוט להשמיט אותם. הקוד בפועל הוא זה שקיבלת ממש לפני FFFFFF במסך הטורי.

חיישן IR אינו מגיב כלל ונראה שמתחמם

מנתקים את הכוח !!! אם אתה בטוח ששרטוט רישום קוד המפתחות נכון, ייתכן שהבעיה נובעת מהתקנה לא נכונה של החוטים שלך. התרחיש שקרה לי היה כי עבור מודול ה- IR שלי (זה שמוצמד ללוח) חיברתי את ה- VCC וה- GND בצורה הפוכה (מכיוון שלא השתמשתי בצבעים מתאימים לחוטי החיבור שלי). בכך נשרף רכיב החיישן ועשן כחול נחמד עלה. קניתי חבילה של חיישני IR גולמיים וניסיתי להחליף אותה ועכשיו זה עובד כמו קסם:). לרוע המזל עשיתי את אותה הטעות כשבדקתי עם חיישן ה- IR הגולמי והפעם לא קרה דבר חוץ מהחיישן שהתחמם. לכן תמיד בדוק את המעגל לפני הפעלת החשמל!

לפעמים החיישן מזהה קוד שמעולם לא ראיתי

זוהי אחת הסוגיות הנפוצות ביותר. סביר להניח שזה נובע מאחת מהסיבות הבאות:

אינך מכוון את שלט ה- IR שלך ישירות לעבר החיישן

זה יוביל לכמה קודים חדשים (בעיקר קודים ארוכים יותר) שמעולם לא קיבלת בעבר ובדרך כלל אינם תואמים את אורך הקודים שכבר יש לך. אז זכור תמיד להפנות את השלט לעבר החיישן שלך.

אתה משתמש בשלט IR זול (כמו זה שהשתמשתי בו במדריך זה)

במקום להשתמש בשלטים זולים בלתי צפויים, תוכל לנסות את אותו תרחיש באמצעות שלט הטלוויזיה או נגן ה- DVD שלך או שלט IR של כל ההתקנים שיש לך. בדרך כלל יש להם איכות אות/חומרה טובה (וכמובן שהם יקרים יותר) ועל סמך הניסיון שלי, הם בדרך כלל עובדים טוב גם אם לא מכוונים את השלט ישירות לעבר החיישן.

כיצד אוכל לדעת אם קוד שנרשם אינו זבל

הקודים מוצגים בדרך כלל בפורמט הקסדצימלי. אם תמיר אותם לערך הבינארי המתאים, תבחין כי הייצוג הבינארי של הבייט האחרון הוא שלילת הבייט לפני כן. אם אתה יודע זאת, תוכל לבצע בדיקה זו בקוד שלך כדי לוודא שהקוד שקיבלת הוא למעשה חוקי או לא. כדוגמה, אם קיבלת FF7A85 הייצוג הבינארי שלה יהיה כדלקמן:

1111 1111 0111 1010 1000 0101

משמאל לימין, כל אצווה בת 4 ספרות מייצגת תו במספר ההקסדצימלי המקורי. כפי שאתה יכול לראות, האצווה המתאימה ל -7 היא 0111 והאצווה המתאימה ל -8 היא 1000 שהיא השלילה המדויקת שלה. בשלילה אני מתכוון שכל 0s יהיו 1s וכל 1s יוחלפו ב- 0s. אותו דבר לגבי הקודם הבא שהוא A (1010) ו- 5 (0101).

שלב 8: מה לעשות הלאה?

עכשיו תורך. הכל תלוי בדמיונך לראות מה אתה יכול לעשות עם החיישן הפשוט הקטן הזה ביד. להלן כמה רעיונות לכתחילה:

• השתמש בשלט רחוק ה- IR של אחד המכשירים שיש לך בבית (טלוויזיה, סטריאו וכו ') ונסה להשתמש בו בפרויקט הארדואינו שלך
• נסה להדליק את כל הלדים בבת אחת על ידי לחיצה על מקש ולאחר מכן כבה אותם באמצעות מקש אחר
• השתמש בלחצן למעלה/למטה של השלט כדי להדליק/לכבות נוריות אחת אחת עד שכולם נדלקים/כבים
• צור רמזור באמצעות נוריות LED ושלט בו באמצעות השלט שלך
• אם יש לך מנוע DC קטן בהישג יד, נסה להתחיל/לעצור או לשנות את כיוון הסיבוב שלו באמצעות שלט IR
• אתה יכול להשתמש בשלט הטלוויזיה שלך כדי לשלוט ברובוט שלך או להפעיל/להשבית כמה חיישנים/מפעילים עליו

ספר לי על הערות, מה היית עושה (או שכבר עשית) באמצעות שלט IR.