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Sensor de linha com QRE1113 - Introdução

Pode ser utilizado para detectar mudanças entre tons de cores ou até mesmo obstáculos: esse é um sensor reflexivo baseado em luz no espectro infravermelho.


Ooooouu seja:


Responde à quantidade de luz em infravermelho que retorna ao sensor.

Vale lembrar que superfícies pretas são pretas pois refletem muito pouca luz e superfíceis brancas só aparentam ser brancas por refletir muito bem luz, ok?


Vou ser breve por aqui.


Se você já viu um seguido de linha vai saber do que vou falar em seguida. Se não conhece, assiste ao vídeo:


Esse seguidor de linha detecta intensidade de luz refletida entre branco em preto. Essa detecção pode informar linha branca ou superfície preta ou níveis intermediários.


Os níveis intermediário, pode ser, por exemplo quando o sensor está posicionado em uma região que abrange superfíce preta e branca ao mesmo tempo, como a borda linha.


Vou deixar o datasheet para caso queira acompanhar, caso contrário, só acompanha aqui que vou deixar as imagens também.


QRE1113
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Nesse componente há um led emissor de infravermelho e um fototransistor.


Figura 1 - Funcionamento do sensor por reflexão de luz

Seu fototransistor, à direita, tem sua corrente de coletor variando em função de quanta luz receber de volta do diodo, à esquerda.


Para dimensionar circuito precisamos observar alguns parâmetros:

  • distância da superfície;

  • corrente no diodo emissor;

  • corrente no coletor do transistor.


Vamos uma distância de 2 mm entre o sensor e a superfície e queremos saber quando o sensor está sobre a linha branca.

Para isso precisaríamos saber quanta corrente flui entre o coletor e emissor (Ic) do fototransistor para uma determinada intensidade de branco:

Figura 2 - Corrente Ic fluente em razão de incidência luminosa

Essa corrente é possível ser encontrada através da linha não tracejada do gráfico a seguir.

Figura 3 - Relação entre corrente de coletor e distância vertical de uma superfície

Se por acaso, definirmos 2 mm temos uma corrente normalizada de aproximadamente 42% da corrente de coletor. Note que a corrente no LED emissor de infravermelho é 10 mA nesse teste. Em geral, essa curva valerá muito bem para outros valores de If. Mas com certeza essa curva irá variar em razão de aspectos mecânicos, a causa pode ser reflexões indesejadas ou até mesmo interferência de outras fontes luminosas.



Figura 4 - Relação entre corrente do foto emissor e fotoreceptor

Esse gráfico nos ajuda prever a corrente de coletor para uma corrente do emisso de infravermelho. Essa é a corrente que é usada como base para calcular a corrente de coletor baseada na distância, utilizando o gráfico da Figura 4.


Embora pareça ser, o circuito do coletor não funciona como uma fonte de corrente ideal. Ou seja, fixando todas as variáveis mecânicas e elétricas, deixando apenas variações no coletor, haverá variação da corrente.


Figura 5 - Correlação entre tensão aplicada no coletor e sua corrente, para valores de If

A maior imunidade a variações, como vista na Figura 5, é 5 mA. Nas aplições onde busca-se maior estabilidade nos valores de saída, é de interesse operar o dispositivos em curvas e pontos onde haja menor influência de outras variáveis, no caso o Vce.


Projetos com componentes que tem variáveis além de elétricas, como esse sensor, precisam ser analisados de forma empírica em condição real de uso. As influências estão muito além do datasheet e podem ser, por exemplo:

  1. Interferência da iluminação ambiente;

  2. Interferência da reflexão cruzada de outros sensores;

  3. Reflexividade real de uma superfície ao comprimento de onda da luz infravermelha.

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