Sensores infrarrojos para línea negra

Personalmente creo que uno de las temas más difíciles de la electrónica es cualquiera que involucre sensórica, puesto que poner a punto los sensores es una tarea dispendiosa y de extremo cuidado, en donde hasta el sensor más sencillo puede llegar a tener problemas de funcionamiento.

Comenzaré analizando y desarrollando un ejemplo típico de sensórica. Para aquellos estudiantes y algunos gomosos de la electrónica, que les tocó construir un carrito seguidor de línea negra, es claro que lo más importante para este fin era tener un sensor que fuera capaz de diferenciar entre blanco y negro de manera inequívoca; es aquí donde aparece el sensor infrarrojo en configuración reflex, como lo muestra el diagrama,

Sensor infrarrojo configuración reflex

de ésta manera  cuando la reflexión de la luz infrarroja se haga sobre colores claros o blanco entonces el receptor percibirá la mayor cantidad de luz infrarroja y cuando la reflexión se haga sobre un material negro u obscuro se disminuirá casi totalmente la cantidad de luz percibida por el receptor infrarrojo. Ya que hemos entendido el funcionamiento físico del sensor de línea negra, entraremos en la parte interesante del asunto; cómo debe ser el circuito del sensor que me entregará una señal lógica que me permita diferenciar si el material o superficie sensada es blanca o es negra.

Utilizaremos un emisor infrarrojo Fairchild QED523, es MUY importante leer y entender algunas cosas de la hoja de datos de este diodo infrarrojo, pues de esto depende que tengamos éxito o no en la implementación del circuito sensor de línea. Un detalle a remarcar de la hoja de datos es que  este diodo puede llegar a manejar corrientes de hasta 100 mA y que es muy distinto a lo que muchas personas, bien sea, intuitivamente o que simplemente por tomarse las cosas a la ligera creen que la corriente que pasa por este diodo debe ser pequeña, como en la mayoría de diodos LED(10 a 30 mA), y  por no leer la hoja de datos no se percatan de este ínfimo detalle que en muchos casos hará fracasar el proyecto.

Lo primero es asegurar entonces que por el diodo circule una buena cantidad de corriente, en nuestro caso donde la fuente es de 5V y la resistencia es de 47 ohm @ 1/2W, circulará una corriente de aproximadamente 66 mA (En el diodo hay 1.8V aprox.), miremos el esquemático para verlo de una manera más clara,

Esquemático emisor infrarrojo

pero esto es un “Machete” y está mal hecho por que lo que harán es poner a funcionar el fototransistor de una manera inestable, ya que los 0,7V que deben caer entre la “base” y el emisor, no siempre estarán asegurados cuando haya una conmutación por saturación.

El circuito debe quedar parecido como el que se muestra en la siguiente figura

Esquemático circuito completo

con una configuración circuital como esta aseguraremos buenos resultados.

En el próximo artículo discutiremos el circuito que nos ayudará a convertir esta señal de analógica a digital, y de como podemos realizar circuitalmente la inversión de lógica de sensado con el lm339, además de unos pequeños trucos del firmware para tener una función de sensado muy robusta.