FC-02 Modulo con doppio sensore

Il Modulo FC-02 con doppio sensore o 2-Channel sensor è di piccole dimensioni, i sensori, in questo caso sono rappresentati da due foto resistenze, il segnale da esse fornito viene trasferito ad un comparatore di tensione LM393, l’uscita del comparatore, permette in uscita un segnale pulito. Il segnale è di tipo digitale. Il valore di soglia è regolabile tramite trimmer.
Per altre tipologie vedere anche Moduli sensori e di comando della serie FC

Specifiche tecniche

  • Tensione di esercizio da 3,3 V a 5 V.
  • Tipo di uscita: uscita digitale (0 e 1)
  • Dimensioni PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
  • Uscita bassa: quando l’intensità della luce è superiore al set point
  • Uscita alta: quando l’intensità della luce è inferiore al set point

Altre tipologie di utilizzo del modulo

Il modulo può essere trovato in rete in molte configurazioni , come vedrete, può essere collegato a anche altri tipo di sensore.

 

Le fotoresistenze

Le fotoresistenze sono delle resistenze il cui valore dipende dall’intensità e dal colore della luce che le colpisce; in genere sono dei sottili film di solfato di cadmio su un supporto rigido, chiusi in involucri protettivi trasparenti.

Data la struttura fisica, si comprende come questi non siano quasi mai elementi di potenze elevate; valori caratteristici della massima potenza dissipabile sono sui 50mW per le più piccole, circa 1 W per le più grosse.
Le fotoresistenze sono caratterizzate dalla curva di sensibilità, cioè dal colore al quale sono maggiormente sensibili e dai valori della resistenza al buio e alla luce forte, dette valore di buio e valore di luce; si ha indicativamente:

  • valore di buio: qualche MΏ;
  • valore di luce: intorno al KΏ.

Il campo di variabilità è quindi molto elevato, dell’ordine di 1000.
La loro caratteristica di illuminazione è definita dall’equazione

R= ALα

dove:

R è la resistenza del componente in ohm
A è la resistenza in condizioni di illuminamento unitario in ohm
L è l’intensità della radiazione luminosa espressa in lux
α è una costante che varia tra 0.7 e 0.9.

Quindi, date la resistenza di buio e di luce, si può tracciare una caratteristica rettilinea (in scala logaritmica) che approssima abbastanza bene quella reale (vedi grafico).
Bisogna però tener presente che questi elementi sono “lenti” (variazione di circa 200 KΏ/s) cioè se la luce varia rapidamente non è detto che il valore della resistenza la segua con la stessa legge.

Caratteristica fotoresistenza

D= 5,1 mm ; d= 4,3 mm; T 2,4 mm; t= 0,5mm, H= 36 m

Resistenza con luce di 10 lux (a 25 ° C) 8-20KΩ
Resistenza con buio a 0 lux 1 MΩ· (min)
Valore di gamma a 100-10 lux 0.7
Dissipazione di potenza (a 25 °C) 100mW
Max tensione  (a 25 °C) 150V
Risposta spettrale di picco (a 25 °C) 540 nm
Campo temperatura ambiente - 30- + 70 °C

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Altri moduli con fotoresistenza

Circuito elettrico del modulo

Il circuito del FC-02 Modulo con doppio sensore è riportato nell’immagine sottostante è formato da due circuiti identici.

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In questo  caso il segnale fornito dal partitore formato dalla resistenza e dalla fotoresistenza sono collegati  all’ingresso analogico non invertente del primo comparatore presente nell’integrato LM393 che viene utilizzato come comparatore di tensione, l’ingresso invertente è collegato invece al trimmer che serve per dosare la tensione di alimentazione VCC.

Il funzionamento del comparatore è determinato dalle seguenti relazioni:
Se V+ > V- → Vo = H
Se V+ < V- → Vo = L
Si tratta quindi di un circuito che collega il mondo analogico (i due ingressi) a quello digitale (l’uscita). comportandosi come un ADC con risoluzione pari a 1 bit.
Per cui quando la tensione proveniente dal ramo collegato alla fotoresistenza è maggiore di quella presente sul pin 3 dell’integrato IC1.1 e regolata dal trimmer VR1 da 10kΩ, si avrà in uscita sul pin 1 di Ic1.1 un segnale HIGH mentre quando la tensione è inferiore si avrà un livello LOW.
L’accensione del led D3 segnalerà la presenza della tensione di alimentazione, in quanto è collegato a VCC e GND tramite la resistenza R5 da 1kΩ.
Per ottenere un segnale digitale bisogna preventivamente agire sul trimmer in modo da ottenere il segnale HIGH solo quando la luce supera la soglia che desideriamo monitorare.

Taratura

La taratura è semplice in quanto facilitata dalla presenza del led,  si dovrà agire sulla vite del trimmer fino a quando il led si spegne.
Si proverà quindi ad illuminare il sensore e se il led si accenderà significa che il sensore è in grado di riconoscere il livello di luce che abbiamo impostato è quindi di produrre un segnale HIGH in uscita.
Se questo non accadesse si dovrà provare a regolare lentamente la vite sino a quando non si ottiene l’effetto desiderato.
Nella figura sottostante  sono indicati le funzioni dei principali componenti presenti sul modulo

Foto del modulo

Esempio di utilizzo

Sotto è riportato un possibile uso del sensore, posto nella parte frontale, permette al robot di seguire o allontanarsi da una fonte di luce posta frontalmente