Sensor óptico reflexivo TCRT5000 com Arduino

Há algumas semanas inauguramos uma série de posts sobre sensores, e o primeiro que abordamos foi o sensor ultrassônico HC-SR04. Neste segundo post vamos falar de outro sensor bem legal, o sensor óptico reflexivo TCRT5000. Um sensor muito barato e que tem aplicações interessantes.  Confira!!!

Este sensor é ótimo para identificar obstáculos a sua frente e possui várias aplicações na robótica. Já vimos  ele utilizado para a construção de robôs seguidores de linhas e também em robôs de batalha sumo para evitar que o mesmo saia do campo de batalha. Em ambos casos o sensor óptico reflexivo é utilizado para detectar linhas de marcação que determinam ou o caminho a ser seguido pelo robô ou os limites do campo de batalha.

Como funciona o sensor óptico reflexivo TCRT5000

Sensor Óptico Reflexivo TCRT5000

O TCRT5000  contém dois componentes que são presos num suprte plástico. O primeiro deles é um LED que emite um feixe de  luz infravermelha numa frequência nao visível a olho nu. Você pode ver o LED infravermelho funcionando se utilizar uma câmera digital e isto é bem legal. Pegue seu celular, ligue a câmera e aponte para o LED, você verá ele acendendo na tela do celular. Se você ainda não tem o sensor em casa para testar, voce pode fazer isso com o controle remoto de sua TV.

O segundo componente é um fototransistor que tem a função de capturar o feixe de luz emitido pelo LED infravermelho. Seu funcionamento é bem semelhante ao de um transistor, possui um coletor, um emissor, e a base é que, no caso, é ativada ao receber um feixe de luz infravermelha. Assim, os dois componentes funcionam em conjunto. O LED emite um feixe de luz infravermelha que é refletida pelo objetivo que estiver a frente do sensor e que é, por sua vez, detectada pelo fototransistor. Vale lembrar que a cor e o material do objeto pode interferir no funcionamento do sensor. Existem materiais que refletem menos luz do que outros. Um exemplo disso são os objetos de cor preta que não são bons refletores, especialmente se sua superfície não for bem lisa.

O sensor possui quatro pinos, sendo dois do LED e 2 do fototransistor. São eles:

• Anodo do led (A)
• Cátodo do led (C)
• Coletor do fototransistor (C)
• Emissor do fototransistor (E)

O funcionamento é TCRT5000 é o seguinte:

• O LED é acionado ao aplicarmos uma tensão suficiente nele. Ao fazermos isto o LED emite o feixe de luz infravermelha.
• O fototransistor, como já foi dito, tem sua base ativada quando ele recebe um feixe de luz infravermelha. Assim, quando ele recebe a luz do LED refletida por algum objeto, o transistor conduz corrente entre o coletor e o emissor e isto é o que deve ser observado pelo seu circuito.

Agora vamos ver como utilizar este sensor com o Arduino.

Utilizando o TCRT5000 com o Arduino

Para este projeto você precisará dos seguintes componentes:

• 1 x Sensor Óptico Reflexivo TCRT5000
• 1 x Arduino (UNO R3 ou compatível)
• 1 x Resistor de 10K ohms
• 1 x Resistor de 330 ohms
• 1 x Protoboard
• Jumpers para as conexões
• Cabo USB para carregar o programa para o Arduino (e alimentar o Arduino)

O diagrama de conexões fica assim:

Como você pode ver, trata-se de um circuito bem simples. Basicamente temos:

• Um LED ligado ao pino 13 – saída digital – do Arduino que acenderá quando o sensor detectar algum objeto.
• O LED infravermelho do sensor ligado diretamente aos pinos 5V e GND do Arduino de forma que ele fique sempre aceso.
• E o fototransistor do sensor com seu coletor ligado ao pino 8 – entrada digital – do Arduino e com seu emissor ligado ao GND do Arduino. Observe o resistor de “pull-up” entre o coletor do fototransistor e o pino 5V do Arduino.

O sketch do Arduino fica assim:

//variáveis
int ledPin = 13;    //LED comum para ser aceso ao detectarmos um objeto
int sensorPin = 8;  //pino para receber o sinal do fototransistor
int estado;         //variável utilizada armazenar o estado do sensor

//configurando os pinos (executado apenas uma vez)
void setup(){
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  //definindo o pino do LED como saída
  pinMode(sensorPin,INPUT); //definindo o pino do sensor como entrada
}

//laço principal (executado infinitamente)
void loop() {
  estado = digitalRead(sensorPin); //lê o estado do sensor (alto = inativo, baixo = ativo)
  
  //verificando se o sensor detectou algum objeto ou não
  if (estado == HIGH) { //nenhum objeto detectado
    digitalWrite(ledPin,LOW); //apaga o LED indicador de presença de objeto
  } else { //objeto detectado
    digitalWrite(ledPin,HIGH); //acendo o LED indicador de presença de objeto
  }

}

Como podemos ver, é um sketch bem simples. Basicamente ficamos medindo o estado do sensor através do pino 8 (sensorPin) dentro do laço principal. Quando o fototransistor for ativado por um feixe de luz infravermelha refletida por algum objeto, ele irá conduzir e então o pino 8 que estava em ALTO devido ao resistor de “pull-up” ficará em BAIXO. Se isto acontecer nosso sketch irá acender o LED indicador de presença de objeto escrevendo ALTO no pino 13 (ledPin). Assim, como o circuito fica fazendo isto o tempo todo, ao aproximarmos um objeto do sensor o LED acenderá e ao afastá-lo ele voltara a ficar apagado.

Com um pouco de criatividade é possível usar um sensor destes, ou vários deles, para montar aplicações bem interessantes. E quando você fizer isto, não deixe de contar para nós.

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