Lichtschranke mit 4093
Beitrag zum Schaltungswettbewerb 2013 von Gerd Sinning
Man braucht nur einen 4093 und einen IR-Empfänger/Demodulator-Baustein für eine empfindliche direkte oder eine Reflexlichtschranke. Das kann man als Reflexlichtschranke bei einem kleinen Roboter als Abstandssensor einsetzen, oder direkt in einer Alarmanlage oder zum Zählen von Dingen. Die IR-Empfänger wie z.B. SFH506 haben maximale Reichweite mit Infrarotlicht bei 36 bis 38 kHz, das ist vom Typ abhängig und ist einstellbar. Allerdings muss man das IR Signal modulieren, sonst gibt es kein Signal am Ausgang des SFH506, der IR-Empfänger reagiert auf Änderungen.
Schaltplan, der linke Oszillator schaltet den 36 kHz Oszillator und der pnp Transistor treibt die IR LED, rechts der Empfänger
In der Mitte ist der 36 kHz Oszillator, die genaue Frequenz kann man mit dem 10 k Trimmpoti einstellen. R2 mit der Diode macht daraus kurze Impulse für die IR LED. Der Kondensator C2 bestimmt auch die Frequenz und sollte ein guter Folienkondensator sein. Keramische Kondensatoren sind deutlich Temperaturabhängig. Alle 5,5 ms wird der Oszillator eingeschaltet, dann gibt es einen 36 kHz burst.
Oszillogramme, die kurzen negativen Pulse (gelb) steuern den pnp Transistor und die IR LED.
Der IR-Empfänger, hier ein SFH506, schaltet den Ausgang auf low, wenn ein Signal erkannt wird. Ohne Signal ist der Ausgang high. Das wird mit R6 und C3 integriert, und ergibt dann eine Spannung von ca. 2 V. Das Ausgangsignal des ersten Oszillators ist leicht asymmetrisch, etwas länger high als low, daher die 2 V am Kondensator. Das sollte auch so sein, damit das unter der Schaltschwelle des IC 1C bleibt. Sonst kann man mit einem Widerstand und einer Diode nachhelfen.
Oszillogramm, das Signal des ersten Oszillators in rot und Spannung am Integrationskondensators in gelb
Ohne IR Impulse am IR-Empfänger geht sein Ausgang auf high und der Ausgang von IC 1C geht auf low. Schon kann man was damit schalten. Als Reflexlichtschranke dreht man die IR diode und den Empfänger in die gleiche Richtung, beide blicken nach vorne. Wenn nun eine reflektierende Wand davor auftaucht, dann wird das IR Licht reflektiert und empfangen, dann geht der Ausgang von IC 1C auf high. Die Empfindlichkeit lässt sich mit dem Widerstand R5 vor der IR LED einstellen, hier ist es mehr auf geringen Stromverbrauch optimiert, aber 10 Ohm sind auch möglich, dann gibt es mehr power und grössere Reichweite.
