Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 para Arduino, ESP8266 y ESP32

Aprenda todo sobre el pinout y el esquema de dos módulos de seguimiento de líneas TCRT5000 diferentes y construya un decodificador de líneas que también pueda detectar objetos.

El módulo de seguimiento de líneas TCRT5000 es un módulo de distancia por infrarrojos que se utiliza sobre todo para aplicaciones robóticas como un robot de seguimiento de líneas, un decodificador de líneas de productos u otros proyectos robóticos.

En este tutorial aprenderás el pinout y el esquema de dos módulos de seguimiento de líneas TCRT5000 diferentes.

Al final del tutorial, aprenderás a construir un decodificador de líneas que también puede detectar objetos.


Hoja de datos del módulo TCRT5000

La siguiente tabla muestra las especificaciones técnicas del módulo TCRT5000.

Tensión de trabajo3 V… 5 V CC
Longitud de onda del transmisor950 nanómetro
Distancia máxima de funcionamiento2,5 mm

El módulo TCRT5000 tiene un voltaje de funcionamiento entre 3V y 5V que es perfecto para todas las placas de microcontroladores Arduino, ESP8266 y ESP32. La longitud de onda del LED emisor es de 950 nm, que es el extremo superior del espectro electromagnético infrarrojo.

La distancia máxima de funcionamiento es importante para su instalación en un robot, por ejemplo, y define la distancia entre el sensor y la superficie que refleja la radiación infrarroja. La distancia máxima de funcionamiento del TCRT5000 es de 2,5 mm. La siguiente imagen, que también se encuentra en el Hoja de datos de Vishay Semiconductors indica la corriente relativa del colector en función de la distancia de funcionamiento.

Corriente relativa del colector TCRT5000 en función de la distancia operativa

La corriente relativa del colector define la fuerza de las señales infrarrojas recibidas y depende de la cantidad de IR que se refleja en una superficie. Dependiendo del color, material y textura de la superficie, la reflectancia de la superficie difiere y, por tanto, la corriente relativa del colector.

En el gráfico, verá que la distancia entre el módulo TCRT5000 y la superficie debe ser superior a 1 mm pero no superior a 6 mm para aumentar la corriente relativa del colector.

Asignación de pines del módulo TCRT5000 y componentes electrónicos

Hay dos módulos de seguimiento de línea TCRT5000 diferentes en el mercado. La principal diferencia es que un módulo tiene una salida analógica que el otro módulo no tiene.

  • El módulo de rastreo de línea KY-033 no tiene una salida analógica.

La siguiente imagen muestra los pines y los componentes electrónicos de los dos módulos diferentes.

Pinout de los módulos de monitoreo de línea TCRT5000

Los módulos TCRT5000 constan de los siguientes componentes electrónicos:

  • 3 a 4 pines de salida que conectan el módulo TCRT5000 a un microcontrolador, como el Arduino, ESP8266 o ESP32.
    • A0 (no para KY-033): pin analógico para transferir una señal analógica.
    • GND / G: Tierra para conectar el sensor de seguimiento a tierra con el microcontrolador.
    • VCC / V +: Pin para la tensión de funcionamiento de 3,3 V o 5 V según hoja de datos.
    • D0 / S: Salida digital basada en un umbral preestablecido a través del potenciómetro y la tensión de funcionamiento del microcontrolador.
  • Potenciómetro para establecer un umbral para el pin de salida digital.
  • 2 LED para indicar que el módulo está funcionando (LED1) y para indicar el estado del pin digital (LED2). El KY-033 tiene solo un LED rojo que indica el estado de la salida digital.
  • Varias resistencias para evitar que los LED de voltajes demasiado altos y funcionen como divisores de voltaje.
  • El módulo TCRT5000 con salida analógica tiene condensadores para aumentar la estabilidad del voltaje.
  • Doble comparador LM393 para comparar la señal creada por el receptor de infrarrojos con el valor preestablecido a través del potenciómetro y comprobar el estado del LED que indica el estado de la salida digital.
  • Sensores infrarrojos reflectantes TCRT5000
    • LED azul: emisión de radiación infrarroja
    • La parte negra es un receptor de infrarrojos y con la superficie negra se bloquea la luz del día.

Diagrama del módulo TCRT5000 con salida analógica

Para comprender la funcionalidad del módulo TCRT5000 con salida analógica, debemos observar más de cerca el diagrama de PCB que nos muestra cómo están conectados los componentes electrónicos. La siguiente imagen muestra el diagrama del módulo TCRT5000 con salida analógica.

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 para Arduino, ESP8266 y ESP32

El módulo utiliza solo uno de los dos comparadores del doble comparador LM393. La salida del LM393 se numera 1 y las entradas 2 y 3. Las utilizo como puntos de referencia en la siguiente descripción del diagrama.

El TCRT5000 consta de dos componentes electrónicos que también se muestran en el diagrama:

  • El receptor de infrarrojos con la superficie negra está representado por un transistor.
  • El diodo infrarrojo (LED azul) que emite radiación infrarroja está representado por un LED.

En la parte superior del diagrama, vemos que si VCC y tierra están conectados, el circuito en la resistencia R1 (1kΩ) y el LED L1 están cerrados. Por lo tanto, el LED L1 indica que el módulo de rastreo de línea está funcionando.

El condensador C1 también está conectado entre VCC y GND para estabilizar el voltaje de funcionamiento y no sería necesario si está utilizando una fuente de alimentación estable como Arduino, ESP8266 o placa de microcontrolador ESP32 con regulador de voltaje de 3.3V o 5V.

El potenciómetro (10kΩ) actúa como divisor de voltaje ajustable y la salida del potenciómetro es el voltaje de referencia del comparador (2).

El voltaje de entrada del comparador LM393 (3) es la salida del divisor de voltaje que también es la salida analógica (A) del PCB TCRT5000. Este divisor de voltaje es creado por la resistencia R3 (10kΩ) y el transistor del TCRT5000. El condensador C2 estabiliza la parte inferior del divisor de voltaje en el transistor.

Si el módulo tiene una fuente de alimentación válida, el diodo infrarrojo que está protegido por la resistencia R4 (150Ω) contra voltajes excesivamente altos comienza a emitir IR.

La salida del comparador doble LM393 (1) se conecta a la salida digital del módulo de seguimiento de línea TCRT5000 (D) y se conecta a la parte del circuito con la resistencia R2 (10kΩ) así como al LED (L2) y la resistencia R5 (1kΩ) ).

Esquema del módulo KY-033 TCRT5000

Comparado con el módulo TCRT5000 con salida analógica, el módulo KY-033 es una subparte y, por lo tanto, fácil de entender. La siguiente imagen muestra el esquema del módulo KY-033 TCRT5000.

TCRT5000 KY-033 sin salida analógica

El módulo KY-033 utiliza solo uno de los dos comparadores LM393. La salida del comparador dual LM393 se numera 1 y las entradas 2 y 3. Las utilizo como puntos de referencia en la siguiente descripción del diagrama.

El TCRT5000 consta de dos componentes electrónicos que también se muestran en el diagrama:

  • El receptor de infrarrojos con la superficie negra está representado por un transistor.
  • El diodo infrarrojo (LED azul) que emite radiación infrarroja está representado por un LED.

El potenciómetro (8.8kΩ) actúa como divisor de voltaje ajustable y la salida del potenciómetro es el voltaje de referencia del comparador (2).

El voltaje de entrada del comparador LM393 (3) es la salida del divisor de voltaje creado por la resistencia R3 (10kΩ) y el transistor del TCRT5000.

Si el módulo tiene una fuente de alimentación válida, el diodo infrarrojo protegido por la resistencia R4 (390Ω) contra voltajes excesivamente altos comienza a emitir infrarrojos.

La salida del comparador doble LM393 (1) se conecta a la salida digital del módulo de seguimiento de línea TCRT5000 (S) y se conecta a la parte del circuito con LED (L2) y resistencia R1 (2kΩ).

El módulo KY-033 TCRT5000 no tiene salida analógica, condensadores ni LED para indicar una fuente de alimentación válida.

Funcionalidad del módulo TCRT5000

Una vez que conocemos el esquema de los módulos TCRT5000, la funcionalidad no es difícil de entender. Para la funcionalidad, es importante saber que una radiación infrarroja más alta da como resultado una resistencia más baja del receptor de infrarrojos y, por lo tanto, una caída de voltaje más alta en el receptor de infrarrojos. También puede ver esta dependencia en la siguiente imagen, que encontrará en el Hoja de datos de TCRT5000.

Dependencia del TCR5000 del transmisor y receptor de infrarrojos

Si el módulo TCRT5000 está encendido, el LED (L1) se enciende si tiene el módulo con salida analógica y el diodo infrarrojo (LED azul) emite radiación infrarroja. Según el coeficiente de reflexión y la distancia a la superficie que refleja la radiación infrarroja, la resistencia del receptor de infrarrojos es mayor o menor.

La resistencia cambiante del receptor de infrarrojos influye en el voltaje de salida del divisor de voltaje (y la salida analógica del módulo TCRT5000) con la resistencia (R4, R2) y el receptor de infrarrojos: cuanto mayor es el IR recibido, mayor es la caída de voltaje a través del receptor de infrarrojos y, por tanto, de la salida analógica.

El potenciómetro debe calibrarse de modo que en ausencia de radiación infrarroja relevante, el voltaje de referencia del comparador (2) sea mayor que el voltaje de entrada (3) que es equivalente a la caída de voltaje en el receptor IR y la salida analógica. . En este caso, la salida del comparador (1) y por tanto la salida digital del módulo TCRT5000 es igual a 0V. Dado que existe una diferencia de potencial entre la resistencia R5 o R1 para KY-003 y el LED (L2), el LED está encendido.

Si la radiación infrarroja recibida aumenta y por este motivo también la salida analógica, la tensión de entrada (3) del LM393 supera la tensión de referencia (2), controlada por el potenciómetro. Entonces la salida del LM393 dual el comparador (1) pasa de 0V a VCC y no hay más diferencia de potencial entre la resistencia R5 o R1 para el KY-003 y el LED (L2). En este caso, el LED (L2) se apaga.

Los siguientes puntos de extracción resumen la funcionalidad del módulo TCRT5000 con salida analógica y el módulo KY-003:

  • Si el IR recibido aumenta, la salida analógica también aumenta, si el módulo tiene una salida analógica.
  • Para aumentar o disminuir el umbral de salida digital del módulo TCRT5000, ajuste el potenciómetro.
  • Si no se supera el umbral del potenciómetro, la salida digital es BAJA y el LED (L2) está encendido.
  • Si el IR recibido aumenta más y se excede el umbral del potenciómetro, la salida digital es ALTA y el LED (L2) está apagado.

La siguiente tabla le brinda una descripción general de todos los componentes y partes que utilicé para este tutorial. Recibo comisiones por compras realizadas a través de los enlaces de esta tabla.

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Cableado entre módulos TCRT5000 y tarjetas de microcontrolador

El voltaje de entrada de los módulos TCRT5000 está entre 3V y 5V, por lo que podemos usar microcontroladores ESP8266 y ESP32 con un voltaje de trabajo de 3.3V y todas las placas basadas en Arduino con un voltaje de trabajo de 5V.

Cableado del módulo TCRT5000 con salida analógica

La siguiente tabla e imágenes muestran el cableado entre el módulo TCRT5000 con salida analógica y diferentes placas Arduino, ESP8266 y ESP32.

Módulo TCRT5000 con salida analógica Arduino ESP8266 ESP32

VCC5V3V33V3
GNDGNDGNDGND
D07D74
A0A0A00

Arduino Nano

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica Arduino Nano

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Arduino Pro Mini

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica Arduino Pro Mini

Arduino Uno

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica Arduino Uno

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Arduino Mega

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica Arduino Mega

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ESP32 ESP-WROOM-32

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica ESP32 ESP-WROOM-32

ESP8266 NodeMCU

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica ESP8266 NodeMCU

ESP8266 WeMos D1 Mini

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica ESP8266 WeMos D1 Mini

Cableado para módulo KY-033 TCRT5000

La siguiente tabla y las imágenes muestran el cableado entre el módulo KY-033 TCRT5000 y diferentes placas Arduino, ESP8266 y ESP32.

Módulo TCRT5000 KY-033 Arduino ESP8266 ESP32

V +5V3V33V3
gramoGNDGNDGND
S7D74

Arduino Nano

Módulo de seguimiento de línea Nano Arduino TCRT5000 KY-033

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Arduino Pro Mini

TCRT5000 KY-033 Arduino Pro Mini módulo de seguimiento de línea

Arduino Uno

TCRT5000 KY-033 Módulo de rastreo de línea Arduino Uno

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Arduino Mega

TCRT5000 KY-033 Módulo de seguimiento de línea Mega Arduino

Para obtener más información sobre Arduino Mega, visite el tutorial de Arduino Mega.

ESP32 ESP-WROOM-32

Módulo de seguimiento de línea TCRT5000 KY-033 ESP32 ESP-WROOM-32

ESP8266 NodeMCU

TCRT5000 KY-033 ESP8266 Módulo de seguimiento de línea NodeMCU

ESP8266 WeMos D1 Mini

TCRT5000 KY-033 ESP8266 WeMos D1 Mini módulo de seguimiento de línea

Código de programa para crear un decodificador de línea

En nuestro programa de muestra, estamos detectando objetos frente al sensor y la influencia de diferentes superficies y colores de superficie utilizados para construir un decodificador de línea que se ve en muchos proyectos de robots Arduino.

Dado que estamos usando dos módulos TCRT5000 diferentes en este tutorial, también he dividido el programa de muestra en dos subsecciones.

  • Mida la influencia de diferentes superficies y colores de superficie con el módulo TCRT5000 con salida analógica.
  • Detecta un objeto frente al módulo KY-033.

Influencia de diferentes superficies en el módulo de seguimiento de línea

Usamos el módulo de seguimiento de línea TCRT5000 con salida analógica para medir la diferencia entre una superficie blanca y una superficie negra. La siguiente sección muestra el código del programa para el módulo de seguimiento de línea.


					// for Arduino microcontroller
const int digital_pin = 7;
const int analog_pin = A0;

// for ESP8266 microcontroller
//const int digital_pin = D7;
//const int analog_pin = A0;

// for ESP32 microcontroller
//const int digital_pin = 4;
//const int analog_pin = 0;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(digital_pin,INPUT);
}

void loop(){
  Serial.print("Analog Reading=");
  Serial.print(analogRead(analog_pin));
  Serial.print("t Digital Reading=");
  Serial.println(digitalRead(digital_pin));
  delay(1000);
}

Al comienzo del código del programa, definimos los pines digitales y analógicos que conectan su placa de microcontrolador Arduino, ESP8266 o ESP32 al módulo de seguimiento de línea TCRT5000 a través de la salida analógica como vio en el capítulo de cableado. Dado que el script está escrito para un microcontrolador diferente, debe comentar ambas líneas en su microcontrolador y eliminar o comentar las otras líneas. El script predeterminado está escrito para placas Arduino.

En la función de configuración, configuramos la velocidad en baudios en 9600, que debería ser la misma velocidad en baudios que en el monitor serial del Arduino IDE y configuramos el pin digital como entrada, porque queremos leer el estado digital del módulo TCRT5000 . El pin analógico no está definido como entrada.

La función de bucle es súper simple, ya que solo leemos el valor analógico y digital del módulo de seguimiento de línea e imprimimos los valores en el monitor en serie del Arduino IDE. Después de un breve retraso de un segundo, la función de bucle comienza de nuevo.

La siguiente captura de pantalla muestra la salida del monitor en serie y el video muestra el resultado, midiendo la diferencia entre una superficie blanca y una superficie negra.

Monitor de la serie del sensor de distancia por infrarrojos
https://youtu.be/xLm63yM3pfk

Detección de objetos con el módulo de seguimiento de línea KY-033 TCRT5000

El módulo de seguimiento de línea KY-033 TCRT5000 no tiene una salida analógica para medir la distancia entre el módulo y un objeto. Pero con el valor digital y el umbral de distancia que se puede ajustar con el potenciómetro, podemos construir un detector de objetos capaz de conducir un automóvil robot a través del parkour.

Si un objet se trouve devant le module, nous voulons allumer la LED interne de la carte microcontrôleur, mais vous pouvez également activer une fonction qui par exemple fait pivoter une voiture robot de 90 degrés et vérifier s’il y a encore un objet devant la carro.

Las siguientes secciones muestran el código del programa para la detección de objetos con el módulo de seguimiento de línea KY-033 TCRT5000.


					// for Arduino microcontroller
const int digital_pin = 7;
const int internal_LED = 13;

// for ESP8266 microcontroller
//const int digital_pin = D7;
//const int internal_LED = D0 ;

// for ESP32 microcontroller
//const int digital_pin = 4;
//const int internal_LED = 2;

void setup(){
  pinMode(digital_pin, INPUT);
  pinMode(internal_LED, OUTPUT);
}

void loop(){
  if(digitalRead(digital_pin) == HIGH){ 
    digitalWrite(internal_LED, LOW); //turn off the led
  }
  else{
    digitalWrite(internal_LED, HIGH); //turn on the led
  }
}

Al inicio del código del programa, definimos los pines que conectan tu placa de microcontrolador Arduino, ESP8266 o ESP32 al módulo KY-033 TCRT5000, como viste en el capítulo de cableado, pero esta vez solo con la conexión digital. El LED interno también está conectado a través de un pin digital al microcontrolador, que se encuentra en la parte superior del script. Debido a que el script está escrito para un microcontrolador diferente, debe comentar ambas líneas en su microcontrolador y eliminar o comentar las otras líneas. El script predeterminado está escrito para placas Arduino.

En la función de configuración configuramos como entrada el pin digital que conecta el microcontrolador al módulo KY-033, porque queremos leer el estado digital del módulo sensor. El pin LED se establece como salida porque el LED interno está controlado por el microcontrolador.

Para la función de bucle, creamos una declaración if que lee el estado digital del módulo KY-033 TCRT5000. Si el estado es ALTO, el LED interno se apaga y, en caso contrario, el LED interno está encendido.

El siguiente video muestra el resultado de que el LED interno se enciende, cuando el objeto es detectado por el módulo KY-033 TCRT5000.

¿Tiene otras preguntas sobre los diferentes módulos TCRT5000? Utilice la sección de comentarios a continuación para hacer sus preguntas. Si planea usar un sensor de distancia para un proyecto de bricolaje, consulte el artículo sobre Sensor de distancia ultrasónico, Sensor de infrarrojos general y Sensor de movimiento PIR HC-SR501.


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