terça-feira, janeiro 22, 2013

LED e Fototransistor Infravermelho TIL32 e TIL78

Um tipo de sensor bastante usado é o infravermelho. Tipicamente um LED emite luz infravermelha (IR) e um fototransistor a detecta. Na aplicação mais simples detectamos se o feixe entre o LED e fototransistor é interrompido, usos mais sofisticados são a comunicação serial ou medir distâncias através da intensidade da luz refletida.



Os componentes TIL32 e TIL78 são exemplos bastante simples de emissor e detector. Apesar de encontrados com relativa facilidade em lojas, existe pouco documentação a respeito.

TIL32 - LED Infravermelho

O TIL32 é um LED que emite luz infravermelha, com comprimento de onda 940nm. Este parâmetro é importante, pois o detector precisa trabalhar na mesma frequência. Sua aparência é idêntica a um LED de luz visível, sendo encontrado com encapsulamento transparente ou azulado. O terminal indicado pelo lado reto (chanfro) do encapsulamento é o catodo (que precisa ficar negativo em relação ao outro terminal, o anodo, para o LED acender).


Um primeiro teste para conferir o funcionamento de um LED IR é conferir que ele funciona como um diodo, conduzindo em um sentido mas não em outro. Você pode verificar isto com um multímetro. No meu caso, usei a escala de 20K; polarizado corretamente medi valores ente 11 e 20K. Como o LED não é uma resistência, a medida em outras escalas resultou em valores diferentes; o importante é que no sentido reverso a resistência é "infinita". No meu medidor a posição de testes de diodo não funcionou com o LED.

O teste seguinte é colocar para funcionar. Para isto coloque em série um resistor de 220R (ou algo um pouco maior) e alimente com 5V:


O LED deve acender, mas você não perceberá pois IR é invisível para o olho. Um câmera será útil nesta hora, por exemplo a de um celular. Visto através dela o LED brilhará fracamente com um cor lilás:


Nos meus testes verifiquei uma tensão entre 1.3 e 1.7 V sobre o LED aceso. Como usei um resistor de 220R, a corrente estava entre 17 e 15 mA. A documentação que encontrei fala em uma corrente máxima de 40mA.

TIL78 - Fototransistor Infravermelho

O TIL78 é um fototransistor. Ele possui dois terminais, correspondendo ao coletor e emissor do transistor. A base é ativada pela luz; quando uma quantidade suficiente de luz é captada, o transistor conduz, permitindo a passagem de corrente do coletor para o emissor. Sem a luz, o transistor não conduz e coletor e emissor ficam isolados. O circuito típico é:



Sem luz, o fototransistor não conduz e a saída está em 5V. Com luz, o fototransistor conduz. Com o LED bem próximo (até 1cm) e apontado corretamente, o fototransistor estará saturado e a tensão na saída será da ordem de 0,2V.

Fisicamente o TIL78 é idêntico a um LED, sendo encontrado com encapsulamento transparente ou azulado. O terminal com o chanfro é o coletor, que deverá estar positivo em relação ao outro terminal (emissor). Note que tipicamente o terra é ligado ao lado "chanfrado" do LED e ao lado "não chanfrado" do fototransistor.


Para conferir o funcionamento, usamos novamente o multímetro na escala de 20K com o positivo ligado ao coletor e o negativo ao emissor. A "resistência" medida varia conforme conforme a intensidade da luz (o ideal é usar a luz do sol, que é rica em IR, mas você conseguirá resultado também com outros tipos de iluminação).

Demonstração

No vídeo abaixo eu montei os dois circuitos apresentados. A alimentação de 5V é obtida ligando uma bateria de 9V a uma fonte que espeta diretamente na protoboard. O resistor no coletor do fototransistor é de 1,5K ao invés de 2,7K. O multímetro mostra a tensão entre os terminais do fototransistor.



Referências

Circuitos obtidos em um post do Lab de Garagem.
Informações sobre o TIL 32 obtidas na Soldafria.
Imagens do formato físico adaptadas de componentes semelhantes na Futurlec (aqui e aqui).



29 comentários:

Sandy tondolo de miranda disse...

sabe como eu posso simular o TIL78 no proteus?? porque não tem no proteus e preciso simular =S

Daniel Quadros disse...

Sandy, infelizmente não tenho nenhuma experiência com o Proteus.

Rafael Souza disse...

Olá! Bom texto e vídeo sobre o TIL32 e o TIL78. Gostaria de saber se tem deles encapsulados de maneira que eu possa colocá-los lado a lado em frente a um espelho para o fototransistor receber o sinal somente pelo reflexo do espelho. Obrigado pela atenção.

Daniel Quadros disse...

Rafael, andei fazendo alguns testes com o QRD1114, mas os resultados não foram muito bons.

Vinnícius Santa Rita disse...

Boa noite Daniel,
Meu nome é Vinnícius Santa Rita, estou realizando um projeto para a grade de Microcontroladores na faculdade e estou com muita dificuldade de definir o sensor q deverei usar, o projeto é montar um carrinho capaz de sair de um labirinte, semelhante aos micromouses, não sei se vc conhece - tem videos no youtube - este sendo guiado por três sensores, um dianteiro e dois laterais, tentei algo com LDR, mas sem muito sucesso, pensei no fototransistor, de forma que ao se aproximar do obstáculo (parede), ele para e confere os sensores laterais e decide para que lado virar, peço que me ajude neste caso, a ideia é uma comunicação digital do sensor com o pic 18f452, ou seja, 0 e 1, 0 (s/ obstáculo) e 1 (c/ obstáculo) ou vice-versa.
Obrigado pela atenção!
Meu e-mail: vinniciussantarita@hotmail.com

Daniel Quadros disse...

Vinnícius, somente com o fototransistor acho que não vai funcionar bem. Existem alguns esquemas que usam um LED IR + fototransistor para detectar pelo reflexo, mas as minhas poucas tentativas até agora não funcionaram muito bem. A saída é analógica mas você pode converter em digital usando um comparador. Achei um exemplo em http://www.instructables.com/id/Robotic-Eye/

Anônimo disse...

Bom dia

Estou tentando realizar o circuito do TIL 32 TIL 78 , mais ao medir a tensão entre coletor e emissor do TIL 78 a tensão fica somente nos 5 volts mesmo com o TIL 32 ligado bem de perto

Anônimo disse...

Bom dia

Estou tentando realizar o circuito do TIL 32 TIL 78 , mais ao medir a tensão entre coletor e emissor do TIL 78 a tensão fica somente nos 5 volts mesmo com o TIL 32 ligado bem de perto

Anônimo disse...

ola bom dia eu gostaria de saber como é que faço para achar o fototransistor e o LED IR no protruding(software protruding)?
por favor ajuda-me.!

Daniel Quadros disse...

Anônimo, eu não conheço o protuding.

Anônimo disse...

Daniel, estou montando um projeto que uso o til32 e o 78 como sensores de presença em uma casa... Comprei o til32 de lente escura, voce sabe se tem alguma diferença no funcionamento dele? Obrigado

Daniel Quadros disse...

A cor da lente não muda o funcionamento. Em uma busca rápida não encontrei nenhuma referência a diferenças de desempenho entre lentes transparentes e escuras.

Joao Raphael disse...

Olá Daniel!
Estou montando um carrinho com ponte h em dois motores e gostaria de usar o til 78 e um laser para simular o til 32 à distancia,gostaria de saber se o til 78 poderia ser usado como um contato Normal Aberto para chavear o sinal enviado ao motor,teria essa possibilidade?

Daniel Quadros disse...

João, eu desconfio que o TIL 78 não suporta a corrente necessária para o motor. Além disso, o seu laser precisar ser infravermelho, o que é bastante perigoso (pois é uma luz forte e invisível que pode causar danos à vista).

Anônimo disse...

Daniel, bom dia....tenho uma impressora antiga que utiliza um sensor para detectar o papel na máquina.....esse sensor utiliza 2 leds de leitura sendo um emissor e outro receptor. No esquema eletrônico da máquina esses leds chamam-se fototransistor SFH309F e o outro é o SFH409...você sabe aonde posso comprar esses dois sujeitos aí, ou qual modelo e referência paralela eu posso comprar que irá dar certo?

Thiago Luiz Cordeiro disse...

Bom dia Daniel, talvez você consiga me ajudar. Estou montando um projeto com arduino onde a intenção é ter um LED IR para comandar vários dispositivos. Funcionará então como um controle universal.. A duvida esta na escolha do LED, qual caracterista o LED IR precisa ter exatamente? Pergunto porque existem LEDS de iluminação para cameras CFTV que tem uma potência maior, é possível utiliza-los? (Desde que..?) Gostaria de colocar um LED IR forte o suficiente para que o mesmo não precise estar diretamente apontado para cada dispositivo.

Daniel Quadros disse...

Thiago, a característica principal é o comprimento de onda, que precisa ser compatível com o receptor. Um outro fator importante é se o feixe é estreito (maior alcance num ângulo pequeno) ou largo (alcance menor mas ângulo grande). Neste projeto são usados 4 LEDS, de dois tipos diferentes, para conseguir um maior alcance.

Péricles disse...

Caro Daniel, boa tarde!
Tem como eu criar um sistema onde o led emite o infravermelho em uma solução e com isso eu possa medir a quantidade de infravermelho absorvido pela solução. Tipo: mando 100 do sinal de infravermelho que atinge a solução e depois meço quanto voltou do sinal.

Marcelo Adani disse...

Oi Daniel. Estou querendo montar com meus alunos uma harpa laser, em que as chaves de laser serão soldadas a um teclado Yamaha antigo que tenho. A tecla deve tocar quando o feixe de laser vermelho (esses de chaveiros de lojas 1,99) for interrompido. Funcionará a noite e com o local enfumaçado, ou seja, para que todos possam ver o laser. Será que o til78 comporta essa frequência do laser? Ou você tem alguma outra sugestão? Obrigado.

Daniel Quadros disse...

Marcelo, eu desconfio que o TIL78 (e a maioria dos sensores para infrared) não detectará direito um feixe vermelho de laser. Talvez uma fotocélula normal (LDR) funcione melhor.

Emanuelle disse...

Olá Daniel,
Gostaria de saber se você conhece uma formula para converter resistência ou tensão do til78 em LUX?
Grata

Daniel Quadros disse...

Emanuelle, infelizmente não conheço.

Victória Sacchi disse...

Oi Daniel. Fiz alguns testes com o til32, mas a tensão sobre ele fica em torno de 1.2 e 1.3V. No datasheet, diz que fica entre 1.6 (940nm) e 1.7(950nm). quando coloquei de frente ao til78 a queda de tensão foi de apenas 0.3. é problema no LED? Coloquei o til32 com 300ohm e 150ohm (alimentado com 5V), mas continuou a mesma coisa..

Saulo Pagliari disse...

Qual biblioteca foi utilizada?

Daniel Quadros disse...

Saulo, neste exemplo nenhuma. Não existe nenhuma inteligência, é apenas um circuito elétrico com o LED, o fototransistor, dois resistores e uma fonte de tensão. Procure no blog por "controle remoto ir" para ver exemplos mais sofisticados.

Anônimo disse...

Eu fiz o experimento porem só apresentava resultando quando colocava o Led após o sensor, se colocasse antes ele nunca apagava, eu tinha montado igualzinho a imagem embaixo do 2k7 porem só funciono quando coloquei ele no terra mesmo.

Giovanni Armando disse...

Boa tarde Daniel, gostaria de saber se consigo acionar um rele de 5Vdc com o tip78??

Daniel Quadros disse...

Giovanni acho que não funcionaria acionar diretamente um relê com o TIL78, pois a corrente máxima que ele suporta é baixa.

Sandubacity Bauru disse...

Boa noite, sabe se algum desses sensores funcionam com até 5cm entre si? Como posso fazer com que enviem o sinal quando o sinal é interrompido (1) e sem sinal (0) quando estiverem se comunicando? Pretendo usar eles como acionadores mas preciso que só acionam quando o sinal for interrompido.
Meu e-mail é jvog@terra.com.br