Detector de proximidad - con LM567

Este circuito fue diseñado con el fin de montar varios en un robot para que funcionen como detectores de proximidad y de esta forma poder esquivar obstáculos.
El circuito es simple y confiable, esta basado en un parte de un PLL (decodificador de tono) de la firma national semiconductor LM567 y el principio de funcionamiento se basa en el rebote de la luz infrarroja, es decir un diodo led infrarrojo emite luz en esa long de onda y un foto transistor la recibe, al estar el foto transistor y el led uno al lado del otro mirando para el mismo lado, cuando se acerque una pared o obstáculo la luz infrarroja emitida por el led rebotara en el objeto incidiendo en el foto-transistor y así activando una salida, ya que el pll esta configurado como vco y filtro pasa banda, osea el vco genera una señal portadora a una determinada frecuencia x que va a ser emitida por el led infrarrojo y la entrada del filtro pasa banda viene desde el foto transistor por ende si sintonizamos el vco con el filtro estaríamos activando la salida cuando el foto transistor detecte una señal igual a la preestablecida por su filtro, señal que va a ser igual a la emitida por el led mediante su vco. de esta forma se logra detectar el obstáculo sin problemas de interferencia por la luz de la habitación o controles remotos, etc...
El circuito es el siguiente, y su costo no supera los 6$ar.


El PCB y proyecto completo se puede descargar del siguiente LINK


En esta captura del datasheet del fabricante del integrado podemos ver el circuito tipico en alterna, es el que proponemos en esta nota, también podemos ver las formulas para calcularlo. El circuito del fabricante nos dice que si ingresamos una frecuencia por la entrada (pin 3) relativamente igual a la generada localmente por el oscilador RC conformado por R1 y C1, la salida (pin 8) cambiara de estado. En nuestro circuito la señal de entrada es entregada por el fototransistor, pero la señal generada para ser rebotada con el objeto a sensar y luego captada por el fototransistor la tomamos del oscilador local (circuito RC), luego la amplificamos para poder excitar un led y de esta forma tenemos el detector de proximidad, tambien es posible hacer una barrera infrarroja, por ejemplo si en lugar de tomar la frecuencia del oscilador RC local usamos un oscilador externo (que debe estar oscilando a la misma frecuencia que el oscilador local RC) podemos crear la barrera, por ejemplo un oscilador externo podria ser un timer LM555 el cual puede excitar un led infrarrojo que apuntado al fototransistor del LM567 cumple las veces de barrera infrarroja.

Link al video de youtube: 

37 comentarios:

  1. Hola sebastian. Estoy intentando hacer un circuito para controlar la humedad ambiente. Soy un tecnico electronico que esta dando sus primeros pasos en lo que es diseño, por lo que no tengo todos los conocimientos. El problema es el siguiente: Estoy usando un sensor de humedad del tipo capacitivo (aprox. cuando tiene 440 pico faradios de capacidad estoy en la humedad deseada), lo estoy usando como base de tiempo en conjunto con un ne555, lo que me cambiara la frecuencia segun la capacidad de este sensor. Dicha señal de salida la quiero introducir en un ne567 para que me detecte la frecuencia deseada, me de un estado bajo cuando la detecte. Entonces la meto en un inversor que va a una compuerta nand y me corta un cooler.
    El drama que tengo es que no me dan los valores, se que no estoy sacando bien los numeros para calcular los componentes externos del 555 ni del 567. Podrias darme una mano?
    Mi mail es puckysoft2000@hotmail.com
    Espero que tengas el agrado de ayudarme, un saludo y muchas gracias desde ya.
    Diego

    ResponderEliminar
  2. Hola diego como estas, tenes idea de que frecuencia esta entregando el 555 cuando alcanzas la humerdad deseada?
    Asi puedo testear el pll.
    Saludos

    ResponderEliminar
  3. el diodo emeisor es fir y el reseptor es el dir?????

    ResponderEliminar
  4. Hola, el Diodo Fir es receptor y el Diodo Dir es Emisor, voy a modificar eso, porque no es muy conocida esa nomenclatura.
    Osea el diodo Fir que es el receptor en este caso (el que esta junto a un capacitor de 100nF y una R de 47k) es un Foto diodo o Foto transistor (seria el receptor infrarrojo), y el otro el Dir es el diodo led infrarrojo (esta conectado al colector de un transistor).
    Lo mejor es comprar el par (diodo/foto diodo) juntos, ya que deben funcionar los dos a la misma longitud de onda. Usualmente en los comercios electrónicos se piden juntos que estén apareados (es decir como que sean lo parecidos posible en cuanto a su longitud de onda).
    Saludos

    ResponderEliminar
  5. planteo una idea o pregunta que se me ocurrío recién. si en vez de colocarles sensores infrarrojos les colocamos sensores de ultrasonidos, no funcionaría igual?...

    ResponderEliminar
  6. Hola, mira el circuito este es 90% el LM567 y el resto la interfase infrarroja, en si el LM567 es solo el decodificador de tono, si bien el tono lo toma del fototransistor y lo enviá por el diodo infra, se podría cambiar los infra por los transductores de ultrasonido, tendrías que recalcular mejor el LM567 para que la frecuencia de trabajo sea un poco mas alta y luego habría que "adaptar" los transductores, no creo que sea muy complicado pero tampoco creo que simplemente cambiando el diodo por el transductor salga funcionando al primer intento. Mira acá tengo un circuito con transductores de ultrasonido:
    http://electgpl.blogspot.com/2010/12/sensor-de-movimiento-proximidad-por.html
    Bueno después voy a ver si tengo un momento libre para testear tu idea.
    Saludos.

    ResponderEliminar
  7. Hola .En la hojas de datos del LM567 dice que una de las aplicaciones del integrado es de control ultrasónico. Ademas creo que te da una formula para cambiar la frecuencia de oscilación cambiando el valor de la resistencia y el capacitor que salen del pin 6 del lm567. Exactamente la formula es Fo=1/(1,1*R1*C1). Habria que jugar con esos valores y obtener una frecuencia de 40 Khz para trabajar con los sensores. Una pregunta...el circuito que publicaste del sensor de movimiento por proximidad por ultrasonidos, que alcance máximo se puede conseguir???

    ResponderEliminar
  8. Hola si veo que en el datasheet dice que una de las aplicaciones podría ser ultrasonidos, pero no da circuito de aplicación testeado para esos transductores por lo que hay que adaptarlos, de la misma forma que se adaptaron los infrarrojos (mediante transistores, resistencias y capacitores) hay que adaptar los de ultrasonido, de todas formas si querés podes probar el circuito que esta publicada acá del LM567, pero por tratarse de mayor frecuencia deberías re calcular los capacitores, no solo los de ancho de banda y VCO sino también los de acople de los diodos infrarrojos, ya que estos últimos se van a cambiar por los de ultrasonido y ya no tendremos la misma frecuencia. El otro circuito que publique lo probé a 30cm, mas de eso no le saque (tiene que ver con la potencia del emisor y con la sensibilidad del receptor) era solo un circuito de test mas que de aplicación.
    Fijate el sensor de ultrasonidos SRF04 que es un modulo doppler que se usa para robótica, están los circuitos en internet (usa un pic para calcular el eco.. pero podes obviarlo y tomar la señal que ingresa al pic como salida).
    http://www.lsa.isep.ipp.pt/~osvaldo/robotica/aprender/robotica_aprender_srf04_sonar_schematic.jpg
    Saludos.

    ResponderEliminar
  9. Te comento un poco como es ese modulo SRF04, bueno el pic se usa tanto para generar la señal portadora y modulada o codificada, y también para recibirla y procesarla. Como podes ver la salida del pic va a un MAX232 que ese en realidad no se usa para esto pero ahí lo usaron porque ese integrado a partir de 5V genera +/-10V de salida de esa forma "amplifican" la señal y el emisor de ultrasonidos emite con mas fuerza.
    Luego el receptor enviá la señal a un amplificador operacional y de ahí se enviá a un comparador que toma una muestra de la señal emitida y de la señal recibida para hacer el cruce por cero, y bueno de ahí enviá la señal al pic nuevamente y este se encarga de procesarla. pensá que el pic podrías suplantarlo por el LM567.
    Bueno solo quería aclarar eso.
    Saludos.

    ResponderEliminar
  10. Hola. Buenísima tu info. Este verano me voy a poner a experimentar con estos circuitos. Te aviso cualquier resultado que tenga. Muchas gracias por responder, te pasaste hermano. Saludos!!

    ResponderEliminar
  11. Por nada espero que te sirva la info, cualquier cosa avisa!
    Saludos!!

    ResponderEliminar
  12. que frecuencia tiene que dar a la salida del 6 ? a mi me da una frecuencia de 1.5 KHz aproximadamente y donde dice out coloque un led pero no ocurre nada !

    ResponderEliminar
  13. Hola la frecuencia esta dada por la formula: F=1/(1,1*R*C), donde R es la de 10k que va del pin 5 al 6, y C es el de 100nF que va del 6 a gnd.
    Esto te va a dar mas o menos 1kHz, pero tene en cuenta que es posible que varíe por el tema de los componentes que uses, el ancho de las pistas, etc..., y si estas probando esto en un protoboard puede que varíe a un mas.. El led tenes que colocarlo donde esta el opto, en paralelo al pin 1 y 2 del opto que es donde se encuentra el led interno del opto.
    Cualquier cosa avisa, o subí foto con tu montaje así podemos ver mejor el problema.
    Saludos.

    ResponderEliminar
  14. claro que siiii , ahora subo fotos , pero la salida del 6 genera una señal cuadrada y la salida 7 me la saca la señal una triangular

    ResponderEliminar
  15. Mmmmmmmm la 7 es GND.. no deberias tener señal ahi, pero bueno subi las fotos asi te podemos dar una mano, tal vez se vea algo anormal. Hiciste el PCB de aca? o lo hiciste por tu cuenta?
    Saludos!

    ResponderEliminar
  16. cuales son las dimensiones del PCB

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. La mejor forma de dar dimensiones a un PCB es ingresando el mismo en un programa de dibujo, o en el word... y tomando la medida de dos o tres pines de algún componente critico como por ejemplo el integrado LM567, se trazan rectas o se dibuja un cuadrado de las mismas dimensiones y luego se redimenciona la imagen y listo, el tema es porque no todos tienen la impresora configurada de la misma forma ni utilizan el mismo papel ni tamaño, por ejemplo si te subo el circuito en un pdf en un papel carta, tal vez lo imprimas en A4 y se distorsiona, por eso lo mejor es medirlo uno mismo en su PC y antes de imprimirlo en el papel de transferencia, imprimirlo en un papel normal y poner el circuito integrado encima, para saber si los pines coinciden. Saludos.

      Eliminar
  17. hola, podia adaptarse este mismo circuito para mas alcance mas o menos 40 cm y colocarle una alarma? muchas gracias!!!!

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola, si podes adaptarlo, tendrías que amplificar un poco la señal del receptor (con cualquier amplificador operacional) o bien en lugar de usar un led infrarrojo podes poner varios, por ejemplo 5 leds... eso aumenta la distancia del sensor, también en las barreras infrarrojas comerciales usan lentes para los receptores, (una simple lupa delante de el) tené en cuenta que eso afecta la directividad, pero si, es posible aumentar la distancia, te diría que primero pruebes con 3 o 4 leds mas en paralelo al que tiene.. con eso vas a duplicar o triplicar la distancia., también podes poner dos fototransistores en paralaleo para agrandar el campo del sensor. es un poco a prueba y error. Saludos.

      Eliminar
  18. Que tal amigo! Muy interesante el post. Disculpa si quiero controlar un motor con este circuito, como lo conectaria? Para que al momento de que detecte el infrarrojo algo, el motor gire. Muchas gracias por la atencion... Saludos!

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola como estas? gracias!, el motor podes conectarlo entre la salida "Out" y los 9V "Vcc". Pero siempre que sea un motor pequeño, que no supere los 50mA, sino vas a tener que usar un transistor de potencia extra a la salida. Saludos!

      Eliminar
  19. Ola!! que tal, arme 3 sensores pero antes de probarlos me gustaria saber que distancia alcanzan a sensar un objeto y si puedo utlizarlos a 5v o solo tiene que ser a 9V, gracias ! =)

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola! Como estas!, mira el alcance varia un poco con la tensión de alimentación, si lo alimentas con 5V Funciona pero el alcance se reduce mas de la mitad, eso es por los tipo de led que utilices. En la practica alimentado con 9V pude obtener unos 15cm de distancia. De todas formas lo que es infrarrojo se puede aumentar con una lente en el receptor, con un amplificador operacional en el receptor para amplificar un poco y aumentar la ganancia, o bien incrementando la cantidad de emisores infrarrojos. Si queres distancias mayores yo usaría ultrasonido que es mas eficiente.
      Saludos!

      Eliminar
  20. Hola viejo, una consulta, arme el cto pero no funciona, procurare cambiar el LM porq lo tenia de hace años talvez lo tenia quemado. Puse un electrolitico de 1MF no de 2.2 pero lo cambiare tambien. En lugar del optoacoplador puse un led de la R470 a positivo, esta bien? Por ultimo supuestamente los infrarrojos q me vendieron estan bien, pero como puedo saber si funcionan realmente? Gracias.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola como estas? si cambias el opto por una R470 y un LED a Vcc va a funcionar bien, si pones otros valores de capacitores se varia el ancho de banda y puede que no detectes bien el pulso, este circuito al igual que cualquier PLL son circuitos medio "complicados" pero no en cuanto a la electronica en si sino a la puesta en funcionamiento. Tienen baja inmunidad al ruido y si los sensores no estan bien apareados puede que no funcione, la forma de probar dichos sensores es la siguiente. El transmisor el diodo infrarrojos, lo alimentas como a cualquier led con su resistencia, podes ver si se encuentra encendido con la camara de un celular o casi cualquier camara de fotos digital o webcam, vas a ver el infrarrojo encendido de un color blanco tirando al celeste. El fototransistor o fotodiodo, podes medirlo con un multimetro en escala de diodos o bien en escala de resistencias, cuando la luz incide en el mismo tiene que variar el multimetro.
      Espero que te sea de utilidad, cualquier cosa avisa!
      Saludos.

      Eliminar
  21. hola disculpa porque el circuito esquemático que esta en la pagina es distinto al de la info descargable,me refiero a que en uno la resistensia que da al dir es de 220 yen el otro circuito es de 68.

    ResponderEliminar
  22. Hola, si es alli donde dice 68r, es que el circuito que esta en la pagina es diferente al que aparece en el descargable, ¿cual de los dos es el bueno? gracias

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Aa es verdad me habia olvidado de ese Link, bueno mira, si usas 220R el consumo en el led infrarrojo sera menor que si usas 68R, con ambos valores funciona, pero vas a lograr mayor distancia con 68R, tambien mayor consumo, si lo alimentas con pilas.
      Saludos.

      Eliminar
  23. para que sirve el cable que dice out?

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola, la terminal que dice OUT es la salida a Colector Abierto, como podes ver conecta al colector del fototransistor del optoacoplador. Ahi por ejemplo si queres manejar un rele tenes que poner un terminal de la bobina en ese Out y el otro en Vcc (con su diodo en inversa para la FCEM). Si queres poner un led, tenes que poner una resistencia, mas un led, donde el catodo se conecta al out, y la resistencia a Vcc. Es decir, colector abierto se conecta la carga entre Vcc y Out(el colector).
      Saludos.

      Eliminar
  24. A la salida out podría colocar por ejemplo un 555 para usarlo como sensor de obstaculos?

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. si, osea tenes que armar tu circuito con el.555 y la alimentacion de ese circuito pones el poaitivo a la fuente o bateria, y el negativo al out de de este circuito. saludos

      Eliminar
    2. El OUT no iría conectado al trigger del 555? lo tengo configurado monoestable... he visto en otras web que usan relays... estoy empezando en esto de la electrónica...

      Eliminar
    3. Si, lo que pasa es que el LM567 esta comandando un optoacoplador, el cual la salida OUT del circuito, es una salida a colector abierto. Si tu monoestable se activa con un pulsador a GND, podes poner la salida OUT de este circuito donde se conecta el pulsador. Al decir colector abierto, digo que el transistor de salida del optoacoplador funciona como un switch que pone a GND lo que conectes en OUT (el colector).

      Eliminar
  25. Primero que todo felicitaciones por este proyecto, por cierto una aplicación muy ingeniosa del viejo 567.
    El sistema al parecer se basa en iluminar el entorno con luz infrarroja, y si se refleja suficiente luz de vuelta, asume que está cerca de un obstáculo y activa alguna lógica o respuesta, como mover algún motor o servo.
    Dicho esto, quizá no es necesario usar un 567. Basta con encender brevemente el LED a intervalos aleatorios, y medir el voltaje en el fotodiodo, luego sacar un promedio de varias muestras para estimar si hay algo al frente reflejando luz.
    Los intervalos de parpadeo deben ser aleatorios para no estar en fase con alguna fuente de interferencia como tubos fluorescentes o controles remotos, y además tener un filtro óptico de IR para no confundir el sensor con lámparas o luces visibles.

    El ultrasonido tiene la ventaja de que detecta superficies transparentes (vidrios) o reflectivas (objetos metálicos, agua), que podrían engañar al sensor IR.
    Los transductores de ultrasonido son muy sencillos de usar: Para transmitir, se conectan en paralelo a una inductancia, que junto a la capacitancia interna del transductor, forma un circuito oscilante LC. Luego basta hacer pasar pulsos cortos de corriente a la frecuencia del transductor, a través de un transistor, para generar señales bastante fuertes. Con una batería de litio de 3.6V he logrado generar 85dB de ultrasonido a 40KHz, equivalente a una alarma de auto.

    Para recibir, el mismo transductor se acopla a través de un capacitor a cualquier opamp que haga de amplificador. Como tienen una resonancia mecánica fija, no es necesario calcular filtros pasabanda. La salida puede ir a un filtro pasabajos, para convertirla a un voltaje DC que será más alto mientras más cerca esté el obstáculo.
    También se pueden acoplar directamente a un conversor A/D de un microcontrolador, si se quiere medir la amplitud en forma digital, etc.
    Saludos!

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola, Gracias!, es correcto tu mensaje! tene en cuenta que el decodificador de tono (LM567) fue implementado para que en la recepción infrarroja no se presenten interferencia de otras fuentes de luz, por ejemplo lamparas fluorescente, otros controles remoto de electrodomésticos, luz ambiente y demas. Si bien es posible realizar un detector de obstaculos como lo mencionas, sin decodificar el tono, esto seria para distancias muy cortas donde el receptor tendría una ganancia muy baja. Si queres usarlo para distancias entre 30 y 50cm como en este caso vas a encontrar muchas fuentes de ruido y ahí conviene usar un filtro activo o bien en este caso decodificador de tono. En cuanto al Ultrasonido, es muy buen aporte el que comentas, en otro post tengo echo uno similar al que mencionas, al perecer en tu comentario me lo podria imaginar mas sencillo aun que el que he realizado: http://electgpl.blogspot.com.ar/2010/12/sensor-de-movimiento-proximidad-por.html
      Si queres podes compartirnos a todos tu proyecto ultrasonido/infrarrojo! podes pasarte por el grupo de facebook el cual es muy activo y seguro te va a interesar!
      Un Saludo!

      Eliminar