RPI-1031 Tilt Sensor 4 direzioni

Il sensore analizzato in questo articolo utilizza un chip Tilt sensor RPI-1031 che è in grado di rilevare l’inclinazione in quattro direzioni: avanti, indietro, a sinistra, a destra.
All’interno del sensore ci sono due fototransistor, un LED e un dispositivo mobile.

Questo articolo è stato citato dal Blog della rivista Elettronica In, vedere il link

Come funziona il Tilt sensor RPI-1031

Il funzionamento del RPI-1031 Tilt Sensor è molto semplice. All’interno del sensore è presente un led a infrarossi , che comunica con due ricevitori fotosensibili attraverso una superficie riflettente. Tra questi componenti e la superficie riflettente c’è una sorta di “copertura” che, a seconda del movimento del componente, può coprire il sensore IR o i ricevitori.

Spostando il sensore possiamo avere 4 stati :

  • LED IR bloccato
  • Ricevitore 1 oscurato
  • Ricevitore 2 oscurato
  • nessuno dei 3 bloccati o oscurati

Questi segnali vengono inviati ai pin S1 e S2 del modulo

Questo sensore è ideale nei casi in cui bisogna soltanto rilevare la direzione del movimento e non è necessario l’utilizzo di un ben più costoso accelerometro: ad esempio, nelle cornici digitali per cambiare l’orientamento delle fotografie in base alla rotazione della cornice

Caratteristiche del modulo sensore

  • Produttore chip: ROHM Semiconductor
  • Modello del chip: RPI-1031 (datasheet) , ora sostituito da RPI-1035 (datasheet)
  • Tensione di alimentazione: 3.3 – 5Vcc
  • Dissipazione di potenza di collettore: 80mW
  • Dimensioni: 20×11 mm.

Schema elettrico del modulo

Analizziamo ora lo schema elettrico del sensore Tilt RPI-1031.
Questo deriva da quello presente sui data Sheet , ed è formato dal sensore che si presenta come un piccolo parallelepipedo che misura 3,3×3,7×2,4 mm.
Sono presenti tre resistenze: una limitatrice per l’alimentazione del Led IR e due poste sul collettore dei due fototransistor.
Il fototransistor è un transistor a giunzione bipolare realizzato in modo che la luce proveniente dal diodo IR possa raggiungere la giunzione tra la base ed il collettore permettendo il passaggio di corrente.
È poi presente la pin strip su cui fanno capo i due pin dell’alimentazione che può essere compresa tra i 3,3V e i 5V, più i due pin di uscita dei due fototransistor.
Il PCB misura circa 20×11 mm, ed è presente un foro dal diametro di 3,5 m per il suo fissaggio

Schema di base per l’utilizzo del sensore

Schema e PCB su https://oshwlab.com/

Dove trovare il sensore?

Il sensore Tilt Sensor 4 direzioni può essere acquistato presso il sito FUTURA ELETTRONICA, il codice prodotto è 2846-RPI1031. Il suo costo, al momento della pubblicazione di questo articolo è di 4,41 €.
La pin strip maschio risulta già saldata sul PCB.

Altri sensori di inclinazione

Sono disponibili altri due moduli che sono sensibili alla lori inclinazione, questi appartengono alla serie 37 in 1 Sensor Module Board Set Kit For Arduino:

  • KY-017 Mercury open optical module
  • KY-020 Tilt switch module

Questi però sono più limitati potendo rilevare soltanto l’inclinazione in una sola direzione

KY-017 Mercury open optical module

KY-020 Tilt switch module

Collegamento di base del sensore

Vediamo prima di tutto il collegamento di base del sensore Tilt Sensor 4 direzioni; in questo caso leggeremo i valori forniti dal sensore tramite il monitor seriale dell’IDE.

Materiale occorrente

Il materiale per realizzare il nostro progetto è formato da:

Scheda Arduino UNO Sensore Tilt Sensor 4 direzioni
 

Cavi di collegamento colorati M/M

Schema dei collegamenti

Sketch test di base

Sotto è riportato lo sketch di base per la lettura del sensore, sarà visibile la posizione risultante dalla combinazione dei valori in uscita dai due pin S1 e S2.

Per la lettura occorre attivare il monitor seriale dell’IDE premendo l’apposito tasto

Il risultato sarà simile a questo

Visualizzazione su matrice di led

Per rendere più accattivante l’utilizzo del sensore utilizzeremo un Modulo matrice di led 8×8 pilotata dal driver MAX7219, questo ci permetterà di mostrare da quale lato è inclinato il modulo.
Per la sua gestione si utilizza l’interfaccia SPI, per cui sono sufficienti solamente tre pin più quelli di alimentazione.
Per informazioni sulla matrice di led vedere l’articolo Matrice LED 8×8 pilotata da driver MAX7219

Video del test del sensore

Materiale necessario

Scheda Arduino UNO

Sensore Tilt Sensor 4 direzioni

Modulo matrice LED 8×8 con MAX7219

Bread board

Cavi di collegamento colorati 

Schema dei collegamenti

Librerie di gestione della matrice led

Per facilitare l’uso del  modulo sono disponibili varie librerie. Per il caricamento occorre aprire sotto il menù Sketch, #include libreria, “Gestione Librerie..”

Nel campo ricerca si inserirà “LedControl” , trovata la libreria , premendo su “More info..” apparirà il tasto “Installa” cliccare il tasto, la libreria verrà installata.

Per approfondire la problematica dell’istallazione delle librerie vedere l’articolo Arduino – Tutorial, come installare una libreria

Creazione degli Sprite

Per preparare gli Sprite da visualizzare sulla matrice si è utilizzata un’applicazione online creata da Miro Bozik, che permette di avere i codici numerici da utilizzare nello sketch

Il suo utilizzo è molto semplice, basterà cliccare nelle varie caselle per formare, nel nostro caso, delle frecce orientate nelle quatto direzioni.

Nella casella sottostate si formerà la stringa numerica da inserire poi nel programma

Sketch test con display OLED

Sotto è riportato lo sketch utilizzato. Una volta attivato, rileverà l’inclinazione del sensore, e procederà all’attivazione. Sulla matrice dei led si accenderanno in modo da far apparire di volta in volta delle frecce orientate nel senso di inclinazione del sensore.