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10/12/2012 #1


Barrera infrarroja para objeto pequeño
Hola, en esta ocasión quiero mejorar un circuito que hice hace algún tiempo, el mismo consiste en dos barreras infrarrojas separadas una determinada distancia y al efectuar un disparo con un aire comprimido el balín corta un haz y luego el otro. Esa señal, es mandada a la PC por la entrada de micrófono y un soft hace los cálculos necesarios para saber la velocidad a la cuál pasó el proyectil.

La idea funciona, en la práctica también, pero tengo un problema. El haz que me generan los diodos opuestos (emisor y receptor) es muy fino y cuándo efectúo el disparo tengo que lograr con certeza cortar los dos. Demás está decir que la mayoría de veces no obtengo una buena señal. Por ello les consulto si conocen algún método, ya sea reflectivo o algún led especial que me permita detectar en un haz mucho más grande. En algún momento pensé en colocar varios led en línea conectados en serie, así con que corte uno ya alcanza para tener la señal, pero no lo vi viable.

Les dejo el circuito y sepan disculpar la desprolijidad en el diseño, no soy electrónico, soy mecánico.

jorf dijo:
El método de medir la velocidad mediante el análisis de dos señales es muy conocido en internet y si buscan encontrará infinidad de información.

La idea del post es que cualquier persona que sepa usar un soldador de estaño lo pueda hacer y si no sabe, con un poco de práctica lo puede lograr igual. El circuito se puede construir tanto en el ¨aire¨ uniendo las patitas entre si o bien usar una placa experimental.

Lista de materiales:

- BaterÃ*a de 9V
- Clip para conectar la baterÃ*a
- 2 leds infrarrojos emisores
- 2 leds infrarrojos receptores
- 1 led de alta luminosidad azul de 3mm
- 1 resistencia de 390 ohm 1/4W (se dice 390 omh por un cuarto Watt)
- 1 resistencia de 180 ohm 1/4W
- 1 capacitor electrolÃ*tico de 10uF 50V (se dice 10 micro Faradios por 50 voltios)
- 1 ficha miniplug estereo (usaremos un solo canal, el otro queda para futuras mejoras)
- Cable de audio (la longitud es desde la computadora hasta el cronógrado)
- Cables finitos varios (como los del cable telefónico)
- Soldador de estaño
- Estaño
- Placa experimental (es una placa con muuuuchos agujeritos, cada agujerito tiene una ¨isla¨ de cobre para soldar el componente a la placa)
- Caño plástico (uso el blanco de instalaciones sanitarias, de 2¨ a 3¨ de diámetro)
- Cinta aislante
- Pegamento
- Taladro
- Mecha de 3mm o el diámetro de los leds o porta leds.

Se construirá el siguiente circuito teniendo cuidado en:

- Observar los leds, tienen una patita larga y otra corta, esto define la polaridad del mismo. Respetar el circuito.
- Observar el capacitor, también tiene una patita larga y otra corta, además en su cuerpo tiene marcado la patita que le corresponde al menos (-). En el circuito va conectada a la ficha miniplug.
- Los leds se montarán en un caño plástico (por ejemplo uno sanitarios, si es de este tipo pintar de color negro el interior preferentemente).
- Los leds deben ir montados enfrentados, es decir, un emisor ¨emite¨ un haz de luz a un receptor que está en contraposición al él.



Una vez que terminen el circuito, controlarán todas las conexiones y soldaduras, luego controlan de nuevo y si están seguros conectan la baterÃ*a (si quieren pueden colocar un interruptor para no tener que sacarla cada vez que no lo van a usar). El led azul de alta luminosidad deberÃ*a encender. Si pasan un objeto en el primer grupo de led emisor/receptor el led azul deberÃ*a bajar su intensidad lumÃ*nica. Prueban lo mismo con el otro grupo. Si el led azul no prende, verificar que estén bien enfrentados los leds, si aún asÃ* no prende, verificar el circuito.

Si la prueba anterior dio resultados positivos, conectarán la ficha miniplug a la PC, en la entrada de micrófono. Abrirán cualquier programa que analice audio y comenzarán a grabar. Pasan un objeto a travéz de los leds y verifican que se forme una ¨cresta¨ en la señal de audio. Esa cresta será la que nos indicará cuándo pasó el balÃ*n.

Si la prueba anterior nuevamente dió resultados positivos son unos grossos, ahora pongan a grabar nuevamente y esta vez disparen (no!!! a la computadora no, entre medio del caño cronógrafo). En mi caso la señal resultante la tomé con el programa Audacity, es totalmente gratis. Cabe aclarar que no siempre la señal tiene esa forma, lo importante es que se diferencien bien las dos ¨crestas¨.

AquÃ* lo que tomo el programa:



Cuándo disparen, podrán observar en el Audacity que la lÃ*nea tiene un pequeño salto. Seleccionan con el mouse ese tramo y lo agrandan con la lupita señalada en amarillo hasta poder ver bien que pasó ahÃ*.

Podrán observar que hay dos señales idénticas separadas por un periodo de tiempo. Eso es lo que nos interesa, el tiempo! Para ser más exacto, procuraremos configurar el programa para que tome la mayor cantidad de muestras por segundo (Frecuencia). En mi caso elegÃ* lo que está recuadrado en rojo para poder visualizar bien las muestras. Lo ideal es ir a preferencias y configurar para que siempre tenga la mayor frecuencia.

Luego observo lo que dice en el cuadrito verde, que es el tiempo trascurrido en lo seleccionado. AhÃ* configuren para que se vean las muestras. PodrÃ*an seleccionar el tiempo en mili segundos, pero no serÃ*a tan exacto. Ahora las cuentas!

Datos:

- Distancia entre sensores 15cm = 0,15m
- Frecuencia 96000Hz
- Muestras 205

Calculamos:

Si el programa toma 96000 muestras por segundo, cada muestra durará:

1s/96000=0,000010416s

Si el intervalo entre señales fue de 205 muestras, el tiempo transcurrido es:

0,000010416s * 205 = 0,002135416s = 2,135416 mS

La velocidad media a la cuál pasó el balÃ*n:

distancia/tiempo -> 0,15m / 0,002135416s = 70,24m/s

Si lo queremos en Ft multiplicamos por 3,2808399 = 230 pies/segundo



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Consejos:

¿Cómo darse cuenta cuál es el diodo emisor si se mezclaron? Toman un diodo cualquiera y prueban conectando la patita larga al positivo (+) de una pila y la patita corta al negativo (-). En mi caso usé dos pilas tipo botón, pero puede ser cualquiera entre 1,5 y 3V. DeberÃ*a emitir luz infrarroja el led. El problemita será que no podrán verla, la solución es usar un ¨ojo¨ que si la ve y es el lente de una cámara de fotos, entonces apuntan al led con la cámara y deberán ver lo mismo que en la foto. Si no se ilumina, es un led receptor.



¿Cómo conectar la ficha miniplug? De la patita negativa del capacitor, al ojal central de la ficha. Del negativo de la baterÃ*a, a la parte más larga de la ficha. No se olviden de pasar primero el cuerpo para poder armarlo después!



¿Cómo garantizar que los leds estén bien enfrentados) Hacer un agujero con el taladro y seguir de largo hasta agujerear el otro.


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