การทดลองที่ 5.2

การทดลองที่ 5.2

การตรวจจับวัตถุในระยะใกล้ด้วยแสงอินฟราเรด

วัตถุประสงค์

1. ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์
2. ประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ทั้งสองชนิดร่วมกับบอร์ด Arduino เพื่อใช้ตรวจจับวัตถุในระยะใกล้

รายการอุปกรณ์

1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
2. ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 1 ตัว
3. ไดโอดเปล่งแสงสีแดงหรือสีเขียว 1 ตัว
4. โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
5. ตัวต้านทาน 220Ω 1 ตัว
6. ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω 1 ตัว
7. ตัวต้านทาน 10kΩ 1 ตัว
8. ตัวเก็บประจุแบบ Electrolytic 1uF หรือ 10uF (มีขั้ว) 1 ตัว
9. สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
10. มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง
     1. ออกแบบวงจร (วาดผังวงจร) โดยใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ชุด พร้อม
ตัวต้านทานตามที่กำหนดให้ แล้วนำสัญญาณเอาต์พุตของวงจรส่วนนี้ ไปต่อเข้าที่ขาอินพุต A1 ของ
บอร์ด Arduino และให้มีวงจรไดโอดเปล่งแสง (LED) พร้อมตัวต้านทานจำกัดกระแส 330Ω หรือ
470Ω ที่ต่อกับขาเอาต์พุต D5 ของบอร์ด Arduino เพื่อใช้เป็นเอาต์พุตในการแสดงผล
     2. ต่อวงจรตามผังวงจรที่ได้วาดไว้บนเบรดบอร์ด ให้ใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากบอร์ด Arduino เท่านั้น
     3. เขียนโค้ดสำหรับ Arduino ให้แสดงพฤติกรรมดังนี้ เมื่อมีวัตถุเข้าใกล้ (อยู่เหนือ) ตัวส่งและตัวรับแสงอินฟราเรดของวงจร (เช่น ที่ระยะห่างประมาณ 10 cm หรือน้อยกว่า) จะทำให้ LED เริ่มกระพริบ
ด้วยความถี่ต่ำ (อย่างช้าๆ) แต่ถ้าวัตถุเข้าใกล้มากขึ้น LED จะกระพริบด้วยความถี่สูงขึ้น แต่ถ้าไม่มี
วัตถุอยู่ในระยะใกล้ LED จะต้องไม่ติด (ไม่กระพริบ) ให้ทดลองกับวัตถุต่างสีกัน เช่น สีขาวและสีดำ
     4. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วยคำอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้อง
ครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบน
เบรดบอร์ด และตอบคำถามท้ายการทดลอง

โค้ดที่ใช้ในการทดลอง

const byte IR_LED = A1;

const byte LED = 5;

void setup() {

  pinMode(IR_LED, INPUT);

  pinMode(LED, OUTPUT);

  digitalWrite(LED, LOW);

  analogReference(DEFAULT);

  Serial.begin(9600);

}

void loop() {

  int value = analogRead(IR_LED);

  Serial.println(value);

  delay(100);

  if (value > 310) {

    digitalWrite(LED, HIGH);

    delay(1024 - (value));

    digitalWrite(LED, LOW);

    delay(1024 - (value));

  } else {

    digitalWrite(LED, LOW);

  }

}

คำถามท้ายการทดลอง
1. ในการทดลอง ถ้าใช้วัตถุต่างสีกัน จะมีผลต่อการทำงานของวงจรที่แตกต่างกันหรือไม่ จงอธิบาย
-  มีผล วัตถุสีขาวจะสะท้อนแสงจากอินฟาเรดไปยังโฟโต้ทรานซิสเตอร์ได้ดีกว่าวัตถุสีเข้ม