Rebote Infrarrojo

Los sensores de rebote de luz se basan en dos elementos electrónicos: Uno que emite una luz y otro que recibe su rebote en otro objeto. Puede trabajar con luz visible, pero lo normal es trabajar con luz infrarroja para que ese rebote no se vea afectado por la luz ambiental. Otros sensores que funcionan de forma parecida son los que cortan o no un haz de luz infrarroja entre el emisor y el receptor, como los usados en las rueditas de los mouse con bolita, o en algunos encoders rotatorios, en cuyo caso el emisor y el receptor están enfrentados en una estructura en U (primer caso de la figura). En el segundo y tercer caso se trata de sensores de rebote (fuente: Wikipedia). El emisor y el receptor infrarrojo se pueden conseguir por separado, o en conjuntos donde ambos miran hacia el mismo lado (para que rebote contra otro objeto). El emisor es siempre un LED que a la vista es de color azul, y el receptor es siempre un foto-transistor que a la vista es de color negro. Comercialmente se consiguen algunos pares emisor-receptor, como el CNY70, o el TCRT5000.

En cuanto a la electrónica, un sensor de rebote infrarrojo puede tenerse en formato analógico (mas simple) o en formato digital. En el caso analógico enviará directamente un voltaje (entre 0 y el máximo de 5V) a una entrada AI. Si se plantea en formato digital, deberá tener un ajuste (trimmer o potenciómetro) para fijar el nivel de rebote que separará el 0 del 1 para ser enviado a la entrada digital DI.

DISEÑO

Se trabaja con el par TCRT5000 que tiene una longitud de onda de 950 nm. El Led emisor infrarrojo debe tratarse como cualquier otro Led y colocarle una resistencia en serie. Ese diodo Led tiene una caida de tensión de 1.25 V, y según el datasheet del TCRT5000 necesita al menos 10 mA para funcionar bien como emisor. Si colocamos una resistencia de 220 ohm y alimentamos con +5V se obtienen 17 mA circulando por el Led, lo cual se considera aceptable.

Por el lado del foto-transistor, se requiere un divisor resistivo similar al caso de la LDR. Si usamos una resistencia de 10 K ohm a masa obtenemos un voltaje cero cuando no hay ningún rebote, y va aumentando su valor a medida que el rebote infrarrojo sea mas intenso. Si tomamos mediciones directamente con el ADC de 10 bits incorporado en la Arduino, cuyas lecturas pueden ir entre 0 (min) y 1023 (max); y se obtiene:

Según el datasheet del TCRT5000 la distancia en que se puede colocar un objeto para rebote es de 0.2 mm hasta 15 mm, siendo la posición óptima 2.5 mm. En la práctica se observó que pueden colocarse objetos hasta 25 mm, dependiendo del color del mismo: si el objeto es blanco algo de rebote le llegará a mayores distancias, si el objeto es negro hay mucho menos rebote y no lo puede distinguir de la situación donde no hay nada. Al conectarlo, debe tenerse cuidado con la polaridad del diodo y del foto-transistor, las dos patas que van a +5V están del mismo lado.

La otra posibilidad es tener una salida digital. Para ello, se debiera colocar un amplificador operacional (o un transistor) y un trimmer para ajustar el nivel de sensado. En la siguiente figura se muestra un sensor comercial construido en base al TCR5000, que tiene de un lado el sensor y del otro el trimmer. Podemos ver que tiene 4 pines: masa, +5V, salida digital y salida analógica.

Sin embargo, se encontró conveniente leer solamente en forma analógica y luego ajustar el umbral desde el software: Por un lado el sensor es mas simple, y por otro se tiene mas flexibilidad del lado del software. Además no se tienen que hacer ajustes en el propio sensor, que conviene que sea bien de tipo "enchufar y usar".