Sensor de Linha com TCRT5000 para Arduino

Como adquirir

O kit pode ser adquirido em:

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-958064426-kit-sensor-de-linha-com-tcrt5000-p-arduino-tutorial-_JM

O resultado final pode ser visto em:

https://www.youtube.com/watch?v=dvvmYEbVCPA
 

Conteúdo do Kit

• 1 M74HC151B1 - multiplexador de 8 entradas e 1 saída
• 4 LM393 - comparador duplo diferencial
• 8 TCRT5000 - emissor e receptor de infravermelho
• 8 Leds vermelhos difusos de 5mm
• 1 Trimpot de 20 kΩ
• 8 Resistores de 10 kΩ
• 8 Resistores de 620 Ω
• 8 Resistores de 150 Ω
• 1 m de fio 22 AWG vermelho
• 1 m de fio 22 AWG preto
• 1 m de fio 22 AWG azul
• 1 m de fio 22 AWG verde
• 1 m de fio 22 AWG amarelo
• 1 m de fio 22 AWG cinza
• 1 Organizador de plástico com 7 divisórias  

Figura 1 - Componentes e fios disponíveis no kit

 

Material necessário

• Arduino
• Tesoura ou alicate
• Protoboard (mínimo 1660 furos)
• 4 pilhas AA (opcional)
• Suporte para 4 pilhas AA (opcional)
• IDE do Arduino

Circuito com um sensor TCRT5000

O elemento chave da Figura 2 é o comparador duplo de voltagem LM393. A Figura 3 mostra o diagrama de bloco interno extraído de seu datasheet. O trimpot está ligado na entrada IN2- através do fio amarelo; o LED detector de IR do TCRT5000 está ligado na IN2+ através do fio azul.

Quando a voltagem em IN2+ é maior do que em IN2-, OUTPUT2 é 0 e o LED vermelho fica desligado. Quando a voltagem em IN2+ é menor do que em IN2-, OUTPUT2 é 5V e o LED vermelho acende.

Ao aproximar uma folha de papel branco do TCRT5000, a voltagem em IN2- cairá de aproximadamente 4 V para próximo de 0,2 V. O trimpot deve ser calibrado de tal forma que a voltagem em IN2+ seja menor (próximo de 3 V) do que IN2- na ausência de papel e maior do que IN2+ na presença do papel. Desta forma, o circuito se comportará adequadamente como um sensor de linha branca.

 

Figura 2 – Circuito simples com apenas um TCRT5000

Figura 3 – Diagrama de bloco interno do LM393

Figura 4 – Circuito da Figura 1. Caso o LED esteja acesso após a montagem do circuito, gire o trimpot com uma chave de fenda até que o LED vermelho apague.

Figura 5 – Circuito da Figura 1

Figura 6 – Ao aproximar um material branco do TCRT5000, o LED vermelho acende. Neste teste, foi usada uma luva, mas também funcionou com um pedaço de folha sulfite ou mesmo o próprio dedo.

Circuito com oito sensores TCRT5000 

Figura 7 – Circuito com oito TCRT5000

O circuito da Figura 7 será construído passo a passo nas imagens abaixo. Ele será montado na protoboard mas o conhecimento adquirido será suficiente para criar uma versão em PCB perfurada.

Primeiro, coloque os componentes na protoboard e ligue seus terminais positivo e negativo. As Figuras 8, 9 e 10 ilustram como as ligações debem ser feitas.

Figura 8 – Componentes e ligações dos terminais positivo e negativo

Figura 9 – Componentes e ligações dos terminais positivo e negativo

Figura 10 – Componentes e ligações dos terminais positivo e negativo

A voltagem de saída do trimpot será entrada em todos os LM393. Desta forma, e com apenas um componente, pode-se definir a voltagem de referência, com a qual todas as voltagens dos oito TCRT500 serão comparadas. Os fios amarelos ligam o trimpot aos LM393.

Os fios verdes ligam os LM393 aos LEDs. Quando a saída do LM393 é 1, o LED correspondente será acesso. Quando é zero, o LED ficará desligado. Deve-se ligar a saída do LM393 - OUTPUT1 ou OUTPUT 2 – ao terminal negativo do LED, enquanto seu terminal positivo será ligado a um resistor de 620 Ω e este ao 5V. As Figuras 11 e 12 ilustram o que foi descrito.

Figura 11 – Ligação do trimpot com os LM393 (fios amarelos). Ligação do LM393 com os LEDs (fios verdes).

Figura 12 – Ligação do trimpot com os LM393 (fios amarelos). Ligação do LM393 com os LEDs (fios verdes).

Imediatamente antes do resistor de 10K Ω, faça uma conexão do terminal do TCRT5000 de IR com a entrada IN1- ou IN2-do LM393. Estas conexões são representada pelo fios de cor azul na Figura 13.

Figura 13 – Ligação do detector de IR com o LM393

Conforme a Figura 14, ligue as saídas OUTPUT1 e OUTPUT2 dos LM393 aos pinos de dados (I0 a I7) do M74HC151B1.

Figura 14 – Fios na cor cinza ligam os LM393 ao M74HC151B1.

Figura 15 – Pinagem do CI M74HC151B1, extraído de seu datasheet

Alimente o circuito com 4 pilhas AA e passe um pedaço de papel sulfite sobre os TCRT5000. Os LEDs correspondentes aos leitores cobertos pela folha devem acender.

Figura 16 – Leds acesos, correspondentes aos TCRT5000 cobertos pela folha

Conecte o Arduino ao M74HC151B1, como mostra a Figura 17. Não se esqueça de ligar o pino Ē do M74HC151B1 ao GND. Os pinos 8, 9 e 10 do Arduino informam ao CI qual das 8 entradas (I0 a I7) terá seu valor verificado, e que aparecerá no pino de entrada 12.

Figura 17 – Circuito completo.

Digite o código da Figura 18 na IDE do Arduino. Compile e faça upload. Ative o Monitor Serial em Ferramentas > Monitor Serial. 

Figura 18 – Código que efetua varredura nos valores das 8 entradas do M74HC151B1

Passe uma folha sobre os TCRT5000. O monitor serial deve apresentar 0 onde TCRT5000 não está absorvendo luz e 1 onde absorver.

Figura 19 – Circuito completo em funcionamento.

Figura 20 – Monitor Serial