Détecteur de ligne QTR-1RC (IR LINE TRACKER)

Description

Le senseur QTR-1RC de Pololu est composé d'une LED Infrarouge + un phototransistor. sa petite taille (12.7 x 7.62mm) permet de le monter presque n'importe et fait de ce module un excellent choix comme détecteur de bordure ou suiveur de  ligne. Ce senseur est conçu pour produire un signal de sortie mesurable sur une entrée/sortie digitale.

Description fonctionnelle

Le senseur QTR-1RC (détection par réfléchissement) sont prévu pour être utilisé comme détecteur de type de surface. Suivant la nature et la couleur de la surface, cette dernière renverra plus ou moins de lumières, quantité de lumière qui sera détectée par le phototransistor. C'est un procédé de mesure basé sur la réflectance.

Pour utiliser le senseur, vous devez d'abord activer la broche de lecture de votre microcontrôleur en sortie pour charger la capacité du noeud en appliquant une tension sur la broche OUT (sortie). Vous pouvez ensuite lire la réflectance (Wikipedia.fr) en relisant la tension sur cette broche en reconfigurant la broche de votre microcontrôleur en entrée. Une fois la broche du microcontrôleur reconfigurée en entrée, la capacité se déchargera au travers du photo-transistor... cette décharge ce faisant plus ou moins vite en fonction de la surface réfléchissante excitant le phototransistor.
La tension sur la broche OUT, chutera donc plus ou moins vite. Il suffit donc de mesurer le temps nécessaire pour que la tension chute suffisamment pour ramener la broche OUT à l'état bas. Ce temps est un bon indicateur de la lumière infrarouge renvoyée sur senseur infrarouge (photo-transistor) et donc du type de surface réfléchissante sous le senseur.
Un temps de décroissance court signifie une plus grande réflexion de la surface.

Cette approche pour effectuer les mesures à plusieurs avantages:

• Pas besoin d'un convertisseur digital/analogique (ADC).
• Améliore la sensibilité par rapport à une sortie analogique avec pont diviseur de tension.
• Il est possible de lire plusieurs senseurs en même temps (sur la plupart des micro-contrôleurs).

La LED infrarouge est équipée d'une résistance limitant le courant à environ 17mA (pour une tension d'alimentation VIN de 5 volts). Ce courant peut-être délivré directement par la broche de sortie de certains microcontrôleurs, ce qui permet d'économiser de l'énergie en désactivant le senseur ;-)

Ce senseur est conçu être placée parallèlement à la surface à surveiller et sa petite taille permet d'en monter plusieurs afin d'effectuer une détection de surface ou de bordure. Sachez que ce type de senseur existe également en module de 8 senseurs alignées.

Spécifications

• Dimensions: 12.7mm x 7.62mm x 2.24mm (sans pinHeader)
• Tension de fonctionnement: 5.0 V
• Courant de fonctionnement: 17 mA
• Sortie: 1 sortie compatible avec I/O digitales qui peuvent être lues comme des impulsions (timed high pulse)
• Distance lecture optimale: 3 mm
• Distance de lecture maximale: 9.5 mm
• Poids: 0.2 g (sans pinHeader)

Interfacer la sortie du QTR-1RC sur une entrée digitale

La sortie du QTR-1RC (jaune) lorsque le senseur passe au dessus d'une ligne noire (à 3.1mm) et correspondance du temps d'impulsion de cette sortie sur un microcontrôleur (bleu).

La sortie du QTR-1RC (jaune) lorsque le senseur passe au dessus d'une surface blanche (à 3.1mm) et correspondance du temps d'impulsion de cette sortie sur un microcontrôleur (bleu).

Le module QTR-1RC dispose de 1 seule sortie et nécessite une  sortie digitale capable d'être contrôlée en sortie pour produire un signal HIGH et ensuite passer cette broche en entrée pour mesurer le temps nécessaire à la tension pour chuter.

La séquence à utiliser pour lire un senseur est la suivante:

• Placer la ligne digital en sortie (mode OUTPUT) et placer la ligne au niveau HAUT (HIGH).
• Attendre au moins 10 μs pour permettre au noeud de se charger.
• Placer la ligne digital en entrée (haute impédance).
• Mesurer le temps qui à été nécessaire pour cette ligne retombe au niveau bas.

En général, ces étapes sont exécutées en parallèles sur les multiples lignes d'entrées/sorties du module.

Avec un forte réflectance, le temps de décroissance de la tension peut être de quelques dizaines de micro-secondes;
Sans aucune réflectance, le temps de décroissance de la tension peut être de plusieurs millisecondes.
Le temps de décroissance exacte dépends des caractéristiques des lignes de votre microcontrôleur (de l'impédance de la ligne lorsqu'elle est configurée en entrée).
Les résultats significatifs sont obtenus endéans 1 ms pour les cas typiques (sauf lorsque vous essayez de mesurer une subtile différence dans des scénarios a basse réflectances), ce qui autorise un échantillonnage du senseur à une fréquence pouvant atteindre 1 kHz.

Contenu

2 modules équipés chacun d'un senseur (LED infrarouge + photorésistance).
Ces modules sont livrés avec une section de pinHeader (connecteur) droit et une autre section de pinHeader coudé permettant de réaliser des montages plus compacte.