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最近在捣鼓几个小项目,用到激光传感器的地方挺多,发现网上教程要么太理论,要么拼凑感太强。干脆自己整理一篇,从原理到实际焊接,手把手带大家走一遍。放心,不用高级设备,一把烙铁、几个元件就能搞定。
先说说激光传感器的核心逻辑。它本质就是一个光电开关,只不过用激光二极管代替了普通LED。激光的准直性极好,能打很远,在测量距离、检测物体有无时特别准。常见的有两种模式:对射式和反射式。对射式是发射器和接收器分开,物体穿过光束就触发;反射式则是发射和接收在一个模块里,靠反射光来判断。咱们这次做反射式,因为应用更灵活,制作也简单,像避障小车、自动门都能用。
准备材料:激光二极管(5mW的就行,别买太大功率,安全第一)、光敏电阻(LDR)、LM393比较器芯片、10K电位器一个、100欧电阻、1K电阻各一个、洞洞板、杜邦线、电源(5V USB供电最省事)。工具要电烙铁、焊锡、斜口钳。
第一步,焊接收放电路。把LM393插入洞洞板中央,注意凹槽朝向,别搞反。参考芯片手册,第3脚是正向输入,接光敏电阻和10K电位器的中间抽头;第2脚是反向输入,接参考电压。这个参考电压我们用10K电位器来调,一端接VCC,一端接GND,中间抽头接2脚。这样就能调节触发灵敏度——当环境光强时,光敏电阻阻值小,分压高;激光照射时,阻值变化,比较器翻转输出。焊点要饱满圆润,别拖泥带水,容易虚接。
第二步,处理激光发射部分。激光二极管本身功耗不大,但必须串一个100欧限流电阻,否则直接接5V会烧。正极接电阻,电阻另一端接VCC,负极接地。在洞洞板上留个位置,把激光头和光敏电阻面对面放置,中间留出光路。注意激光头聚焦点要落在光敏电阻附近,但别直接照射,否则接收器会饱和。一般偏转一个角度,让反射光回来就行。
第三步,连接输出。LM393第1脚是输出,我们接一个1K上拉电阻到VCC,然后直接引出杜邦线,给单片机或继电器用。如果想驱动LED指示灯,可以在输出和GND之间串一个220欧电阻和LED,正极接输出,负极接地。这样,当激光被遮挡时,输出低电平,LED点亮。
测试时先别急着接单片机。上电后,用一张白纸在激光光路上来回移动,同时调10K电位器,直到输出稳定翻转。如果反应迟钝,可能是光敏电阻选型不对,换一个响应速度快的(比如LXD系列)。如果总是误触发,检查周围有没有强光干扰,或者把光敏电阻套个黑管遮光。
实战时几个坑得注意:激光二极管很怕静电,焊接时烙铁要接地,最好戴防静电手环;光路准直是关键,用热熔胶固定激光头,别让它松动;如果用在户外,要考虑阳光干扰,可以加个滤光片。
这个传感器模块成本不到10块钱,比买成品划算,还能定制尺寸。做出来之后,接上Arduino,写个简单的数字读取程序,就能做避障小车了。下次我再写一篇,怎么用这个传感器做激光测距,有兴趣的可以关注。动手试试吧,搞坏了也别怕,元件便宜,焊两回就熟了。