Een foto-onderbreker of opto-interrupter is een fotosensor die doorgaans bestaat uit licht zendende- (emitterende) en licht ontvangende componenten die tegenover elkaar zijn uitgelijnd in een enkele behuizing. De foto-onderbreker werkt door licht blokkering te detecteren wanneer een object tussen beide componenten komt, en fungeert als een optische schakelaar.
Waarschijnlijk heb je dit onderdeel wel eens gezien. Je vindt ze vaak bij bewegende delen zoals in printers waar motoren een mechanische uitslag veroorzaken om bijvoorbeeld de printkop heen en weer te laten gaan. De uiterste posities van de kop wordt vaak bewaakt door een sensor zoals de foto-onderbreker, ook wel opto interrupter genoemd.
De sensor is technisch vergelijkbaar met de opto-coupler, met het verschil dat bij de foto-onderbreker er een voorwerp tussen beide (interne) onderdelen geplaatst kan worden.
Contactloos schakelen
In tegenstelling tot mechanische schakelaars zijn foto-onderbrekers contactloze (optische) schakelaars, die de betrouwbaarheid verbeteren door slijtage door fysiek contact te voorkomen.
Het mechanische principe van de sensor is eenvoudig. Het component bestaat uit een led die licht uitzendt (emitteert) en een detector (lichtgevoelige transistor). Detecteert de sensor het licht van de led, dan staat de transistor open. Wordt er geen licht door de sensor gedetecteerd, dan is de transistor dicht.
Werking
Er zijn veel uitvoeringen van de foto-onderbreker, maar het principe is altijd dezelfde. De led emitteert en de transistor ontvangt wel of geen licht. Het schema van het onderdeel ziet er als volgt uit.
In alle gevallen worden de aansluitingen op een foto-onderbreker naar hun functie genoemd. Op het onderdeel is vaak een indicatie aangebracht die duidelijk maakt wat de led- of transistor aansluitingen zijn. De exacte pinaansluitingen kunnen in de datasheet van de fabrikant gevonden worden.
De letter ‘D’ staat voor het transistortype Darlington. Dit type wordt gebruikt om met een kleine stroom een veel grotere stroom te kunnen sturen.
In voorbeelden hierboven zie je niet alleen de ‘E’ en de ‘S’ op het onderdeel aangeduid, op de miniprint zie je ook het diodesymbool met een ‘E’ eronder. De mini-print komt uit een printer.
Ofschoon het onderdeel vier aansluitingen heeft, zie je vaak dat deze teruggebracht worden naar drie.
Als we naar het schema kijken van de print, zie je dat de kathode van de led en de collector van de transistor met elkaar verbonden zijn.
In het schema zie je dat de kathode (-) van de led en de collector van de transistor met elkaar verbonden zijn.
Testcircuit
Ik heb een schema gemaakt waarbij je led inschakelt indien er een object tussen de emitter en de detector geplaatst wordt. De voeding van het schema is 3,3V, maar het werkt ook op 5V. Ik heb 3,3V gebruikt omdat we straks het schema op de GPIO van de Raspberry Pi aansluiten.
Led1 signaleert of de voeding aangesloten is. Led2 licht op indien er een object tussen de emitter en de detector van de foto-onderbreker (opto interruptor) geplaatst wordt.
Onderstaand schema kan gebruikt worden om de foto-onderbreker op de GPIO van de Raspberry Pi aan te sluiten. De gebufferde Led2 maakt het mogelijk om te zien wat het signaalniveau op de GPIO pin is.
Alleen noodzakelijke schema
Als je het schema wil beperken tot slechts de hoofdfunctie heb je slechts de opto interruptor met de weerstanden 330 ohm, 10 Kohm en 1 Kohm nodig waarbij de GPIO via de 1 Kohm wordt aangesloten.
Software
Om een watermeter uit te lezen heb ik een script (gpioStatus.py) geschreven die hier prima voldoet. De tekst is niet van toepassing, maar het geeft de status van GPIO21 (pin40) weer. Download hieronder het script. Sluit de voeding, de GND en de GPIO uitgang van het schema op pin 40 (GPIO21) van de Raspberry Pi aan. Na het opstarten van het Python script wordt de pin HOOG als je een lichtblokkade plaatst tussen de emitter en de detector van de foto-onderbreker (opto interruptor).
Je kunt het script naar behoefte zelf aanpassen en onderdelen ervan integreren in een groter geheel.
Veel plezier ermee!
Have A Nice Day!
Leuk project