فروشگاه برق و الکترونیک

ماژول FC-51 یکی از پرکاربردترین سنسورهای تشخیص مانع مادون قرمز (Infrared Obstacle Avoidance Sensor) در پروژه‌های الکترونیکی و رباتیک است. این ماژول از نوع بازتابی (reflective) عمل می‌کند و برای تشخیص حضور یا عدم حضور اشیاء در فاصله نزدیک طراحی شده است.

ساختار و اجزای اصلی

• فرستنده مادون قرمز (IR LED): یک LED مادون قرمز با طول موج معمولاً حدود 940 نانومتر که پرتو IR را به سمت جلو ارسال می‌کند.
• گیرنده مادون قرمز (Photodiode یا Phototransistor): دریافت‌کننده پرتو مادون قرمز بازتاب‌شده از سطح اجسام.
• تقویت‌کننده و مقایسه‌گر: معمولاً از آی‌سی LM393 (Comparator) استفاده می‌شود که سیگنال آنالوگ دریافتی را به سیگنال دیجیتال تبدیل می‌کند.
• پتانسیومتر تنظیم حساسیت: برای تغییر حداکثر فاصله تشخیص (از حدود 2 تا 30 سانتی‌متر).
• دو LED نشانگر:
  • LED قرمز یا سبز برای نمایش وضعیت تغذیه (Power)
  • LED دیگر (معمولاً سبز) برای نمایش تشخیص مانع (Obstacle Detected)

مشخصات فنی کلیدی

• ولتاژ کاری: 3 تا 5 ولت DC (گاهی تا 6 ولت گزارش شده)
• جریان مصرفی: حدود 20–45 میلی‌آمپر (بسته به ولتاژ و وضعیت خروجی)
• فاصله تشخیص: 2 تا 30 سانتی‌متر (قابل تنظیم با پتانسیومتر)
• زاویه تشخیص: حدود 35 درجه
• نوع خروجی: دیجیتال (High/Low)
  • بدون مانع → خروجی High (معمولاً نزدیک به VCC)
  • وجود مانع → خروجی Low (نزدیک به 0 ولت)
• ابعاد برد: تقریباً 31 × 14 میلی‌متر (بخش اصلی) و طول کلی حدود 42–45 میلی‌متر
• دمای کاری: معمولاً 0 تا +70 درجه سانتی‌گراد

نحوه عملکرد

ماژول به‌صورت مداوم پرتو مادون قرمز را ارسال می‌کند. وقتی جسمی در محدوده تشخیص قرار گیرد، پرتو بازتاب شده به گیرنده می‌رسد. شدت سیگنال دریافتی توسط LM393 مقایسه می‌شود و در صورت عبور از آستانه تنظیم‌شده (با پتانسیومتر)، خروجی به حالت Low تغییر می‌کند.

نکته مهم: این ماژول به رنگ سطح حساس است. سطوح مشکی و مات بازتاب بسیار کمی دارند و ممکن است در فاصله کمتر تشخیص داده شوند یا اصلاً تشخیص ندهند. سطوح سفید و براق بهترین عملکرد را نشان می‌دهند.

پایه‌ها (Pinout) معمول

1. VCC → تغذیه مثبت (3–5 ولت)
2. GND → زمین (مشترک)
3. OUT → خروجی دیجیتال (به ورودی دیجیتال میکروکنترلر متصل می‌شود)

برخی نسخه‌ها پایه چهارم (Enable) دارند که معمولاً استفاده نمی‌شود.

کاربردهای اصلی

• تشخیص مانع در ربات‌های چرخ‌دار و ربات‌های خط‌یاب
• سنسور دیواری یا لبه در ربات‌های مکنده (Vacuum robots)
• شمارش اشیاء روی نوار نقاله
• تشخیص حضور شیء در پروژه‌های اتوماسیون خانگی
• جایگزین ارزان‌قیمت برای سنسورهای التراسونیک در فواصل کوتاه

محدودیت‌ها و نکات اجرایی

• حساسیت بالا به نور محیط (به‌خصوص نور مستقیم خورشید یا لامپ‌های فلورسنت)
• عملکرد ضعیف روی سطوح شفاف، آینه‌ای یا بسیار تیره
• زمان پاسخ‌دهی نسبتاً کند (در حد چند میلی‌ثانیه تا ده‌ها میلی‌ثانیه)
• عدم امکان اندازه‌گیری دقیق فاصله (فقط تشخیص حضور/عدم حضور)

این ماژول به دلیل قیمت بسیار پایین، سادگی اتصال و سازگاری مستقیم با آردوینو، ESP32، Raspberry Pi و سایر میکروکنترلرها، همچنان یکی از محبوب‌ترین سنسورها در آموزش الکترونیک و رباتیک محسوب می‌شود.