MANOVRE PERFETTE

CONSIGLI SULLA
PROGETTAzIONE
IN COLLAbORAzIONE CON
MANOVRE PERFETTE
+12V
D26
e più semplici, con il sensore di parcheggio
28
eTech - NUMERO 3
Come si è detto in precedenza, il GP2D120 (MOD1
- nella figura 1) misura la distanza e riduce la sua
tensione di uscita man mano che l'oggetto (il veicolo)
si allontana. La relazione non è né inversamente
proporzionale, né lineare, in quanto l'angolo di
riflessione varia in misura inferiore all'aumento della
distanza. Per controllare adeguatamente il seguente
4u7
63V
2
R18
D10
D15
D20
D11
D16
D21
D7
D12
D17
D22
D8
D13
D18
D23
D9
D14
D19
D24
R19
R20
R21
R22
R1
100k
1
+5V
OUTPUT
CIRCUIT
R10
IC1A
1
R2
100k
6
R6
T1
7
IC1B
D3
BAT85
R12
1k
BC550C
R14
13
IC1D
2k7
R11
Il funzionamento del VCO è abbastanza
semplice. C3 viene caricato da R3 (con T1
attivo). Quando la tensione all'ingresso
invertitore di IC1B diventa inferiore a
quella dell'ingresso non invertitore,
l'uscita aumenta e C3 viene
scaricato tramite D1 e R4.
La soglia impostata da R5
e R6 determina l'intervallo
di esercizio.
R8 è stato selezionato in
modo da fornire un'isteresi di
circa 0,5 V. Quando il
VCO è in funzione, l'isteresi
è compresa tra 3,4 e 3,9 V. La
tensione massima di ingresso
del VCO è, di conseguenza, pari
a circa 3 V. Con le impostazioni
appropriate – nel prototipo la tensione
sul wiper di P1 (piedino 3 di IC1A) è stata
impostata su 1,45 V – l'intervallo di uscita
del sensore è completamente coperto. Il VCO è stato
progettato in modo da generare impulsi
di ampiezza e frequenza variabili. A frequenze
superiori, la corrente più elevata attraverso R3
determina un flusso di corrente superiore attraverso
R4 e, pertanto, C3 impiegherà più tempo
per scaricarsi a sufficienza da rendere di nuovo
stabile l'uscita dell'interruttore IC1B.
La tensione in uscita del sensore viene monitorata
dall'amplificatore operazionale IC1D, configurato
come comparatore. La sua funzione è assicurarsi
che i LED inizino a lampeggiare con una frequenza
minina, quando un oggetto entra nel campo. P2
viene utilizzato per regolare la tensione attraverso
R11 fra 0,1 e 0,32 V. All'impostazione minima di P2,
si è riscontrato un campo del sensore di 1 m – una
copertura molto superiore alle aspettative, in quanto
14
D4
D2
BAT85
C4
R13
470u 25V
+5V
330R
330R
BD139
R17
BAT85
10
1M
100k
+12V
T2
9
R15
IC1C
8
100k
dal sensore. Quindi il VCO viene spento da T1 quando
si raggiunge la distanza minima.
K1
R16
4k7
P2
12
330R
330R
K2
5
R7
22k
39k
39k
R9
2
R8
470k
R3
100k
220k
VOLTAGE
REGULATOR
OSCILLATOR
CIRCUIT
LED
DRIVE CIRCUIT
VCO montato su IC1B, il segnale viene prima
invertito tramite IC1A. Preset P1 è stato aggiunto
per regolare la tensione di uscita di IC1A in modo da
ricondurla completamente nell'intervallo di esercizio
del VCO. Il VCO viene acceso all'attivazione di T1. A
tale scopo, è sufficiente collegare la resistenza di
base di T1 all'uscita di IC1A. Per fare in modo che i
LED si accendano senza intermittenza, è necessario
regolare la tensione in uscita di IC1A mediante P1,
portandola appena al di sotto di 0,5 V, mentre un
oggetto è posizionato alla distanza minima richiesta
100n
11
D5
D6
4k7
22k
3
R5
C3
100n
3
SIGNAL
PROCESSING
CIRCUIT
LED
Diagramma del circuito
R4
68k
P1
100k
C2
PSD
La
C5
IC1
100k
BAT85
GP2D120 2
Per la misurazione della distanza viene utilizzato un
sensore speciale, il modello GP2D120 prodotto da
Sharp. Il sensore misura la distanza tramite un LED
a infrarossi (IR) con una lunghezza d'onda di circa
850 nm. La tensione in uscita del sensore diminuisce
all'aumentare della distanza.
Lo schermo di questo "radar" è formato da alcuni
LED che iniziano a lampeggiare quando un oggetto
entra nel campo del sensore. Più l'oggetto si avvicina
al sensore, più rapidamente lampeggiano i LED.
4
C6
10u
63V
+5V
D1
MOD1
Non sempre è facile guidare un veicolo in
retromarcia. Esistono vari buoni motivi per
cui i veicoli moderni sono spesso dotati
di sensori che indicano quando
il paraurti posteriore si
avvicina eccessivamente a
un oggetto. Il circuito qui
descritto è la soluzione
perfetta per agevolare il
parcheggio in posizioni
fisse, come in un garage.
D25
0
Di Ton Giesberts (Elektor Labs) basato su
un'idea di Ludovic Meziere (France)
Principi
+5V
3
+5V
100u
25V
Per l'implementazione è
stato utilizzato un oscillatore
controllato in tensione (VCO). I
LED si accendono senza intermittenza
quando si raggiunge una distanza minima.
C7
IC2
78L05
220u
25V
C1
maggior parte delle persone trova più
difficile guidare a marcia indietro che a marcia
avanti. In ogni caso, è molto più complesso stimare
la distanza fra un oggetto e il paraurti posteriore e,
inoltre, lo sforzo di guardare indietro può causare una
spiacevole sensazione al collo. Una soluzione per
il problema è il sensore di parcheggio per la marcia
indietro, che indica lo spazio percorribile dietro al
veicolo senza rischiare di scontrarsi con ostacoli.
Il circuito presentato in questo articolo dovrebbe
essere montato in una posizione fissa, ad esempio
sulla parete posteriore di un garage. Con l'ausilio di
uno schermo installato in una posizione visibile si
può stabilire se sia possibile procedere ulteriormente
all'indietro, senza urtare il muro.
3V6
1W3
12V
IC1 = MCP6004-I/P
1
1k5
CONSIGLI SULLA
PROGETTAzIONE
090184 - 11
Figura 1. Nello schema del circuito si possono notare alcune applicazioni tipiche degli
amplificatori operazionali: un inverter e un comparatore.
la scheda tecnica specificava un campo massimo
di 30 cm. Quando l'uscita di tensione del sensore
si riduce eccessivamente, l'uscita di IC1D diventa
elevata e, in tal caso, D2 impedisce a C3 di caricarsi.
Di conseguenza, l'uscita di IC1B rimane limitata.
Una volta parcheggiato il veicolo, i LED rimangono
accesi per circa 5 minuti, prima di spegnersi per
effetto di IC1C.
IC1C consente di verificare se i LED stanno
lampeggiando. Quando l'uscita di IC1B è bassa,
C4 viene caricato rapidamente e l'uscita di IC1C
rimane elevata, bloccando D4. In questo caso i LED
rimangono spenti in qualsiasi circostanza. Se l'uscita
di IC1B si mantiene elevata, C4 si scarica lentamente
tramite R13. Infine, dopo circa 5 minuti, l'uscita
di IC1C si riduce e la corrente di base di T2 viene
quindi deviata tramite il diodo Schottky D4. Ora, a
veicolo fermo, i LED rimarranno spenti. Inizieranno a
lampeggiare quando il veicolo tornerà a spostarsi, e
continueranno finché non sarà uscito dal campo.
Alla distanza massima il periodo di lampeggiamento
dei LED è di circa 240 ms, con un'ampiezza
dell'impulso pari a 50 ms (D = 21%). Alla distanza
minima il periodo è di 160 ms, con un'ampiezza
dell'impulso pari a 95 ms (D = 59%). La variazione
della frequenza da 4 a 6 Hz potrebbe sembrare
di scarsa entità, ma la variazione nel ciclo di
funzionamento la rende molto più significativa.
aggiunto all'ingresso del regolatore per mantenere
la dissipazione al minimo. In caso contrario, si
produrrebbe un flusso di 7 V attraverso il regolatore
piccolo, senza un motivo valido. I LED vengono
alimentati direttamente dall'adattatore di rete. Con un
adattatore di rete da 12 V è possibile collegare cinque
LED rossi in serie, senza alcun problema. Il consumo
di corrente in standby (senza riflessione) è pari a
39 mA. Con tutti i LED accesi, aumenta a 76 mA.
Per questo circuito è stato progettato un piccolo PCB,
a lato singolo, suddiviso in due parti. Lo schema del
PCB è disponibile per il download dal sito Web eTech.
I LED sono stati tenuti separati, per consentirne il
montaggio in una posizione chiaramente visibile.
Sarà quindi possibile montare il sensore e la
parte restante del circuito nella posizione più
appropriata. Per il collegamento fra le due schede
sono stati utilizzati header. Sul lato dei LED, una
versione ad angolo retto è particolarmente indicata.
Impiegando socket appropriati, è possibile realizzare
un collegamento fra le schede che richiede una
manutenzione minima. Anche il sensore prodotto
da Sharp può essere collegato tramite pin header.
Il collegamento del sensore vero e proprio dovrà
essere effettuato tramite uno speciale socket a 3
piedini, con un passo terminale di 2 mm, prodotto
da JST (Japan Solderless Terminals).
Alimentatore e PCb
Il sensore e il circuito realizzati intorno agli
amplificatori operazionali sono alimentati da un'unità
78L05. Un diodo stabilizzatore di tensione è stato
Continua a pagina 30>
eTech - NUMERO 3
29
Basilica Ulpia, Roma
Consigli sulla
progettazione
Elenco dei componenti
Figura 2. Queste schede relativamente piccole sembrano
includere un eccesso di componenti. Tuttavia, grazie alla presenza
di elementi a foro passante, la saldatura non dovrebbe causare
problemi.
Resistenze
R1, R2, R3, R14, R15 = 100 kΩ R4, R7 = 22 kΩ R5 = 68 kΩ
R6 = 220 kΩ
R8 = 470 kΩ R9, R10 = 39 kΩ R11 = 2,7 kΩ R12 = 1 kΩ
R13 = 1 MΩ R16, R17 = 4,7 kΩ
R18 = 1,5 kΩ R19 - R22 = 330 Ω P1, P2 = 100 kΩ preset (Piher) Codice RS
151-303
151-167
157-531
159-004
151-331
151-325
151-072
157-446
151-123
151-000
151-094
151-375
473-590
Condensatori
C1 = 100 µF 25 V, radiale, passo terminale 2,5 mm, diam. 8 mm max.
C2 = 100 nF MKT, passo terminale 5 mm o 7,5 mm C3 = 4,7 µF 63 V, radiale, passo terminale 2,5 mm, diam. 6,3 mm max.
C4 = 470 µF 25 V, radiale, passo terminale 5 mm, diam. 10 mm max. C5 = 100 nF in ceramica, passo terminale 5 mm C6 = 10 µF 63 V, radiale, passo terminale 2,5 mm, diam. 6,3 mm max. C7 = 220 µF 25 V, radiale, passo terminale 2,5 mm, diam. 8 mm max. Scelta dell'amplificatore operazionale
Per l'amplificatore operazionale quadruplo è
stata selezionata una versione economica railto-rail, la MCP6004-I/P prodotta da Microchip,
perfetta per questa applicazione. Le specifiche
dell'amplificatore operazionale da considerare
per questo circuito non sono la larghezza di
banda, la velocità di variazione o la corrente di
uscita, ma la tensione di ingresso differenziale
massima. Nel circuito vengono impiegati due
amplificatori operazionali come comparatori
e, di conseguenza, la differenza di tensione
fra i due ingressi potrebbe ammontare a
diversi volt. L'amplificatore operazionale scelto
può sostenere una differenza di tensione
equivalente alla tensione di alimentazione. La
30
eTech - NUMERO 3
Semiconduttori
D1–D4 = BAT85
D5–D24 = LED, 5 mm, rosso, a bassa corrente D25 = LED, verde, 5 mm, a bassa corrente D26 = diodo stabilizzatore da 3,6 V, 1,3 W T1 = BC550C T2 = BD139
IC1 = MCP6004-I/P IC2 = 78L05 Codice RS
Varie
K1, MOD1 = pin header SIL a 3 piedini K2 = pin header SIL ad angolo retto a 3 piedini MOD1 (non sul PCB) = GP2D120
Piedino di prova per PCB, diam. 1,3 mm, 2 pz.
BPH-002T-P0.5S, JST BPH-002T-P0.5S, 3 pz. PHR-3, JST PHR-3 Codice RS
Aeroporto di Zurigo, Svizzera
Oasi dei mari, la più grande nave
da crociera al mondo
Seoul Semiconductor:
una nuova luce
sul mondo!
300-978
646-6670
826-436
812-358
545-2254
314-1823
403-181
398-552
I LED di Seoul Semiconductor illuminano
già i luoghi ed i monumenti più famosi
del pianeta
681-3269
681-2521
315-400
434-138
353-1276
353-1311
Business Center, Russia
Siamo ansiosi di ascoltare
la vostra nuova idea
Torre Eiffel, Parigi
Codice RS
684-1942
463-1765
520-1040
684-1958
652-9995
440-6547
193-6815
Hotel, Turchia
tensione di alimentazione può variare fra 1,8
e 5,5 V (7 V è il massimo assoluto). In molti
amplificatori operazionali sono disponibili diodi
protettivi collegati in antiparallelo fra gli ingressi
e pertanto la tensione di ingresso differenziale
massima può essere solo 1 V. In teoria,
anche questo circuito potrebbe utilizzare tali
amplificatori operazionali.
Per questo motivo R9 è stato aggiunto
all'ingresso invertitore di IC1D. A titolo
esemplificativo, si è provato a utilizzare un
TS924IN. Tuttavia si è riscontrato che i due
ingressi del comparatore influiscono l'uno
sull'altro. La costante temporale di C4 e R13
risulta inferiore a causa dell'aggiunta di R14 e R15.
Ulteriori vantaggi online...
Scarica lo schema del PCB da
Consigli sulla progettazione,
all'indirizzo rswww.it/eTech
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alimentata direttamente dalla corrente alternata
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