การทดลองที่ 5.2 การตรวจจับวัตถุในระยะใกล้ด้วยแสงอินฟราเรด

วัตถุประสงค์ของการทดลอง
1.สามารถต่อวงจรโดยใช้ ไดโอดเปล่งแสง และโต้ทรานซิสเตอร์ร่วมกับบอร์ด arduino ได้
2.สามารถต่อวงจรและเขียนโค้ดเพื่อใช้ตรวจจับวัตถุในระยะใกล้ได้

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 พร้อมตัวต้านทานตามที่กำหนดให้ แล้วนำสัญญาณเอาต์พุตของวงจรส่วนนี้ ไปต่อเข้าที่ขาอินพุต A1 ของบอร์ด Arduino และให้มีวงจร ไดโอดเปล่งแสง (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) ตัวส่งและตัวรับแสง อินฟราเรดของวงจร (เช่น ที่ระยะห่างประมาณ 10 cm หรือน้อยกว่า) จะทำให้ LED เริ่มกระพริบด้วยความถี่ต่ำ (อย่างช้าๆ) แต่ถ้าวัตถุเข้าใกล้มากขึ้น LED จะกระพริบด้วยความถี่สูงขึ้น แต่ถ้าไม่มีวัตถุอยู่ในระยะใกล้ LED จะต้องไม่ติด (ไม่กระพริบ) ให้ทดลองกับวัตถุต่างสีกัน เช่น สีขาวและสีดำ 
ผลการทดลอง

Code Ardunio  เพื่อให้  LED เริ่มกระพริบด้วยความถี่ต่ำ (อย่างช้าๆ) แต่ถ้าวัตถุเข้าใกล้มากขึ้น LED จะกระพริบด้วยความถี่สูงขึ้น แต่ถ้าไม่มีวัตถุอยู่ในระยะใกล้ LED จะต้องไม่ติด

const byte LEDIR_PIN = A1; //from fototransistor const byte LED1_PIN = 5; //to LED1 void setup()  {   pinMode(LED1_PIN,OUTPUT);//กำหนดพฤติกรรมของ Digital pin ที่เราระบุ   analogReference(DEFAULT);//เลือกแรงดันอ้างอิง   Serial.begin(9600); //open sesrial port } void loop()  {   //read analog values   int value1 = analogRead(LEDIR_PIN);//อ่านค่าจาก analog pin   if(analogRead(LEDIR_PIN)<700){ /*เงื่อนไขอ่านค่าจาก analog pin ถ้ามากกว่า 700   digitalWrite(LED1_PIN,HIGH);// Write สถานะ HIGH ไปยัง digital pin   delay(value1); // กำหนดให้ delay หรือกระพริบตามค่า value1   digitalWrite(LED1_PIN,LOW); // Write สถานะ LOW ไปยัง digital pin   delay(value1); // กำหนดให้ delay หรือกระพริบตามค่า value2    }else{     digitalWrite(LED1_PIN,LOW); //LED ดับ   }   delay(100); // อ่านค่าช้าลง 100  ms }

ภาพประกอบการทดลอง

วงจรที่ใช้ในการทดลอง ขณะนำกระดาษมาอยู่เหนือตัวส่งและตัวรับแสง อินฟราเรดของวงจร

ผังการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด

Breadboard View Schematic View

คำถามท้ายการทดลอง
1. ในการทดลอง ถ้าใช้วัตถุต่างสีกัน จะมีผลต่อการทำงานของวงจรที่แตกต่างกันหรือไม่ จงอธิบาย
- มีผล เนื่องจาก วัตถุที่ต่างสีกันจะมีผลต่อการสะท้อนกลับของแสง ไปยังตัวรับ(Phototransister)
ซึ่งวัตถุที่มีสีเข้ม จะสะท้อนได้ดีกว่า จึงทำให้ LED กระพริบ เร็วกว่า และนอกจากนี้ ระยะห่างระหว่างวัตถุกับ Phototransister และ Infrared Emitted Diode ก็มีผลเช่นกัน คือ เมื่อวัตถุเข้าใกล้ มากขึ้นเรื่อยๆก็จะทำให้ LED กระพริบเร็วขึ้นเรื่อยๆ