Scheda light in/out
Fascicolo 8
 
ultimo aggiornamento 23 giugno 2006


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Descrizione:

La scheda light in/out realizzata in vetronite a doppia faccia delle dimensioni di 48x40 mm riporta la scritta "Light I/O ver. 1.0" sul lato componenti è allegata al fascicolo n° 8.
Guardando lo schema elettrico si può vedere che la scheda è fondamentalmente utilizzata come interconnessione tra il microprocessore e i sensori.
Il componente principale è  un LM311, in pratica un comparatore, ed è utilizzato dal circuito del line-follower, fa parte del circuito anche la resistenza R19 da 47kohm con funzioni di "pull-up".
Le resistenze R21, R22 e condensatori C10, C11 fanno parte del circuito delle fotoresistenze.
Il microprocessore ha il compito di misurare il tempo di caricamento dei condensatori che varia con il variare della luce che colpisce la fotocellula, più luce colpisce la fotocellula più bassa sarà la resistenza.
La resistenza R20 (da 62 ohm) serve per limitare la corrente, la tensione è prelevata dalla linea a  +6V, essendo collegati in serie e collegati ad un'unica porta del processore (Pin n° 6 del connettore) non possono operare indipendentemente

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Fascicolo n°8
  • 1 scheda input/output dei sensori luce

  • 2 viti

 

Foto della scheda light in/out
lato componenti 
Foto della scheda light in/out
lato lato 

 

Schema elettrico della scheda Light in/out

 

 

  

Elenco componenti 

R19 47 kohm SMD C9, C10, C11 100 nF SMD
R20 62 ohm SMD IC1 LM311
R21, R22 300 ohm SMD    

 

 

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Connettore JP1 a 13 Pin
(verso Processore 1)

1  - Uscita segnale dal comparatore del line-follower
2  - Verso connettore BZ del buzzer
3  - Verso connettore BZ del buzzer
4  - Verso connettore fotocellula sinistra
5  - Verso connettore fotocellula destra
6  - Verso connettori led delle antenne
7  - Pilotaggio motore (M4)
8  - Pilotaggio motore (M3)
9  - Pilotaggio motore (M2)
10 - Pilotaggio motore (M1)
11 - 5V Alimentazione elettronica +5V
12 - +6V Alimentazione a batteria +6V
13 - GND contatto di massa
 

Connettore JP2 a 6 PIN
(verso scheda motore)

1 - GND contatto di massa
2 - +6V - Alimentazione a batteria +6V
3 - +5V - Alimentazione elettronica +5V
4 - I2C - SCL - linea clock
5 - I2C - SDA - linea dati
6 - Reset

 

 

Connettore JP3 4 Pin
(verso scheda line-follower)

1  - GND contatto di massa
2  - Sensore di sinistra
3  - Sensore di destra
4  - +5V - Alimentazione elettronica +5V

 

 

 

Componenti necessari per completare la scheda

Fascicolo n°7 Fascicolo n°10 Fascicolo n°11
  • 2 sensori luce

  • 2 cappucci dei sensori

  • 1 speaker piezoelettrico con connettore

  • 2 viti autofilettanti per speaker

  • 1 cupola

  • 2 pannelli laterali (sinistro e destro)

  • 4 viti per pannelli laterali

  • 2 cappucci (uno di riserva)

  • 2 antenne con fili e connettori

  • 2 sezioni di alloggiamento del seguilinea

  • 1 anello di gomma

  • 2 viti autofilettanti

 

Fotoresistenze

Le fotoresistenze: si tratta di resistenze il cui valore dipende dall’intensità e dal colore della luce che le colpisce; in genere sono dei sottili film di solfato di cadmio su un supporto rigido, chiusi in involucri protettivi trasparenti. Data la struttura fisica, si comprende come questi non siano quasi mai elementi di potenze elevate; valori caratteristici della massima potenza dissipabile sono sui 50mW per le più piccole, circa 1 W per le più grosse.
Le fotoresistenze sono caratterizzate dalla curva di sensibilità, cioè dal colore al quale sono maggiormente sensibili e dai valori della resistenza al buio e alla luce forte, dette valore di buio e valore di luce; si ha indicativamente:
valore di buio: qualche Mohm
valore di luce: intorno al Kohm.
Il campo di variabilità è quindi molto elevato, dell’ordine di 1000.
La loro caratteristica di illuminazione è definita dall’equazione

R= ALa

dove:

R è la resistenza del componente in ohm
A è la resistenza in condizioni di illuminamento unitario in ohm
L è l’intensità della radiazione luminosa espressa in lux
a è una costante che varia tra 0.7 e 0.9.


Quindi, date la resistenza di buio e di luce, si può tracciare una caratteristica rettilinea (in scala logaritmica) che approssima abbastanza bene quella reale (vedi grafico).
Bisogna però tener presente che questi elementi sono “lenti” (variazione di circa 200 Kohm/s) cioè se la luce varia rapidamente non è detto che il valore della resistenza la segua con la stessa legge.

 

 

I DIODI LED

Il termine "LED" è un acronimo che sta per "Light Emitting Diode", ovvero "diodo che emette luce". I led sono costituiti da una giunzione P-N realizzata con arseniuro di gallio o con fosfuro di gallio, entrambi materiali in grado di emettere radiazioni luminose quando siano attraversati da una corrente elettrica; il valore di tale corrente è compreso fra 10 e 30 mA.
Il funzionamento del led si basa sul fenomeno detto "elettroluminescenza", dovuto alla emissione di fotoni (nella banda del visibile o dell'infrarosso) prodotti dalla ricombinazione degli elettroni e delle lacune allorché la giunzione è polarizzata in senso diretto.
I led hanno un terminale positivo ed uno negativo, e per funzionare devono essere inseriti in circuito rispettando tale polarità; in genere il terminale positivo è quello più lungo, ma lo si può individuare con certezza osservando l'interno del led in controluce: come si vede in figura, l'elettrodo positivo è sottile, a forma di lancia, mentre il negativo ha l'aspetto di una bandierina.
Quando si utilizza un led, è necessario disporre sempre una resistenza in serie ad esso, allo scopo di limitare la corrente che passa ed evitare che possa distruggersi; la caduta di tensione ai capi di un led può variare da 1,1 a 1,6 V, in funzione della lunghezza d'onda della radiazione emessa (a lunghezze d'onda minori corrisponde una caduta di tensione più alta).
Diversamente dalle comuni lampadine, il cui filamento funziona a temperature elevatissime ed è caratterizzato da notevole inerzia termica, i led emettono luce fredda, e possono lampeggiare a frequenze molto alte, superiori al Mhz; se si considera anche che la luce emessa è direttamente proporzionale alla corrente che li attraversa, i led risultano particolarmente adatti alla trasmissione di segnali tramite modulazione dell'intensità luminosa.
Uno dei tanti impieghi del led è ad esempio quello di iniettori di segnali nelle reti a fibre ottiche.
I led più comuni emettono luce rossa, arancio, gialla o verde. In tempi relativamente recenti si è riusciti a produrre un led caratterizzato dall'emissione di luce blu chiara, utilizzando il Nitruro di Gallio (GaN); la disponibilità di un led a luce blu è molto importante poiché consente di ricreare, insieme alle radiazioni rossa e verde, una sorgente di luce bianca.

 

Nota: gli schemi e le informazioni presenti in questa pagina sono tratti in massima parte sia dal sito di Nigel Goodwin che dal sito CyBENCH che ringrazio per l'aiuto.

 

Elenco revisioni
23/06/2006 Aggiornato pagina, inserito PDF istruzioni montaggio.
19/08/2005 Aggiornato pagina
17/05/2004 Emissione preliminare