Πώς είναι ρυθμισμένος ο αισθητήρας γραμμής και λειτουργεί

Συχνά σε σχέδια βασισμένο σε arduino (και όχι μόνο), ειδικά σε ερασιτεχνική ρομποτική, μπορεί να είναι χρήσιμο να αναγνωρίζεται η παρουσία μιας συγκεκριμένης επιφάνειας στην περιοχή κάλυψης της συσκευής ή ακόμη και να μετράται η απόσταση από αυτήν. Ένας αναλογικός ή ψηφιακός αισθητήρας γραμμής θα είναι χρήσιμος για το σκοπό αυτό.

Ο αισθητήρας μπορεί να εγκατασταθεί, για παράδειγμα, στην πλατφόρμα του ρομπότ, προκειμένου να περιοριστεί η περιοχή της κίνησης του στα όρια ενός συγκεκριμένου κυκλώματος λειτουργίας. Έτσι, το ρομπότ μπορεί απλώς να ακολουθήσει τη γραμμή ή κατά μήκος της γραμμής και να μην υπερβεί ποτέ την περιοχή εργασίας ή, εάν είναι απαραίτητο, να κρατήσει σε κάποια απόσταση από αυτήν την οριοθετημένη επιφάνεια.

Αισθητήρας αναλογικής γραμμής

Ένας αισθητήρας αναλογικής γραμμής δεν μπορεί μόνο να κάνει διάκριση μεταξύ ασπρόμαυρων επιφανειών, είναι επίσης σε θέση να ανταποκριθεί σε άλλα χρώματα και τις ενδιάμεσες αποχρώσεις τους. Επιπλέον, ο αισθητήρας αναλογικής γραμμής σας επιτρέπει να μετρήσετε την απόσταση από την επιφάνεια του επιλεγμένου χρώματος, αφού προηγουμένως βαθμονομηθήτε. Με τη βοήθειά του θα είναι δυνατό να παρακολουθείται με ακρίβεια η διαδικασία της διέλευσης των συνόρων ασπρόμαυρη και, αν είναι απαραίτητο, να ελέγχεται αυτή η διαδικασία με αναφορά στην απόσταση ή το χρώμα.

Ο αισθητήρας γραμμής λειτουργεί στο υπέρυθρο φάσμα και για ακριβή βαθμονόμηση κατά τη διάρκεια της ρύθμισης, υπάρχει μια ενδεικτική λυχνία LED. Η ευαισθησία του αισθητήρα ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας μια αντίσταση συντονισμού που σας επιτρέπει να αλλάξετε αυτήν την παράμετρο σε ένα ευρύ φάσμα, επειδή ανάλογα με τον τύπο της επιφάνειας και τις εξωτερικές συνθήκες, τη φύση του τρέχοντος φωτισμού κλπ., Η ευαισθησία του αισθητήρα θα πρέπει να είναι κατάλληλη.

Όταν δέχεται ενέργεια από τον αισθητήρα, μια ακτίνα υπέρυθρης LED που εκπέμπει μήκος κύματος 940 nm κατευθύνεται στην επιφάνεια εργασίας. Αντικατοπτρίζοντας από την αντίθετη επιφάνεια, η δέσμη πηγαίνει πίσω και χτυπά εκείνη που βρίσκεται δίπλα στο υπέρυθρο LED φωτοτρανζίστορ NPN δομή, από τον συλλέκτη του οποίου αφαιρείται ένα χρήσιμο σήμα.

Δεδομένου ότι ο αισθητήρας είναι αναλογικός, το σήμα εξόδου θα είναι το μικρότερο, όσο πιο ελαφριά θα είναι η επιφάνεια κάτω από αυτό ή το πλησιέστερο, δηλαδή ο κύριος του έργου έχει στη διάθεσή του όλο το φάσμα τιμών τάσης - από σχεδόν μηδέν έως σχεδόν την τάση τροφοδοσίας. Την ίδια στιγμή, το ρεύμα που καταναλώνεται από τη συσκευή βρίσκεται στην περιοχή των 10 mA σε τάση τροφοδοσίας 5 volt.

Έτσι, θεωρητικά, με πλήρη ανάκλαση της δέσμης, ο συλλέκτης του φωτοτρανζίστορ θα έχει μια ελάχιστη τάση, και με πλήρη απορρόφηση από την επιφάνεια - τη μέγιστη τάση. Αν η επιφάνεια είναι πιο μακριά, η τάση στην έξοδο του αισθητήρα θα είναι μεγαλύτερη · αν είναι πιο κοντά, η τάση εξόδου είναι μικρότερη. Ο αισθητήρας συνδέεται με τα ηλεκτρονικά ελέγχου με τρία καλώδια: κοινό καλώδιο, καλώδιο τροφοδοσίας και καλώδιο σήματος.

Αισθητήρας ψηφιακής γραμμής

Εδώ, όπως και στον αναλογικό αισθητήρα, το υπέρυθρο LED εκπέμπει μήκος κύματος 950 nm (στην περιοχή υπερύθρων). Η δέσμη IR ανακλάται από την αντίθετη επιφάνεια και χτυπάει το φωτοτρανζίστορ. Στην έξοδο παίρνουμε είτε λογική 1 (υψηλή τάση) είτε 0 (χαμηλή τάση).

Η ευαισθησία του αισθητήρα εξαρτάται από τον τρόπο βαθμονόμησης και σχετίζεται με την απόσταση από την επιφάνεια. Επιπλέον, μπορεί να βαθμονομείται σε απόχρωση γκρι ή σε οποιοδήποτε άλλο χρώμα, καθώς και σε μέγιστη απόσταση.

Εάν ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος πολύ χαμηλά, τότε η άμεση υπέρυθρη δέσμη θα αντικατοπτρίζεται νωρίς και θα πάει κατευθείαν πίσω στο ή πάνω στο διαμέρισμα μεταξύ της LED και του φωτοτρανζίστρου, οπότε υπάρχει κάποια ελάχιστη απόσταση. Εάν ο αισθητήρας έχει ρυθμιστεί πολύ μακριά, η δέσμη θα διασκορπιστεί πρόωρα πριν φτάσει πίσω. Επομένως, υπάρχει μια μέγιστη απόσταση.

Η έξοδος παράγεται ψηφιακά εδώ χάρη στην σκανδάλη αντιστροφής Schmitt.Όταν ο φωτοτρανσικός NPN δεν δέχεται τη δέσμη, η μέγιστη τάση λειτουργίας στον συλλέκτη του είναι επομένως στην έξοδο του αισθητήρα 0. Όταν ληφθεί η δέσμη, στην έξοδο 1.

Ο αισθητήρας μπορεί εύκολα να ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη απόχρωση ή να λειτουργήσει σε κάποια απόσταση.

Για τη βαθμονόμηση (ρυθμίστε την ευαισθησία), ο επιλογέας αντιστάσεων συντονισμού στρέφεται προς μία ή την άλλη κατεύθυνση. Έτσι, είναι δυνατή η απόκριση μόνο στην πιο σκοτεινή σκιά ή στο ελαφρύτερο, ή αν το χρώμα του εμπόδιου απέναντι από τον αισθητήρα παραμένει αμετάβλητο - σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από την καθορισμένη.

Κατά τη διάρκεια της ρύθμισης του αισθητήρα, μπορείτε να εστιάσετε στην ενδεικτική λυχνία LED, η οποία θα ανάψει όταν η δέσμη έχει επανέλθει και η ένταση της αντιστοιχεί στη βαθμονόμηση.

Χαρακτηριστικά της σύνδεσης των αναλογικών αισθητήρων με το Arduino

Μια επιλογή από τους πιο δημοφιλείς αισθητήρες για το Arduino

Πώς να ελέγξετε εξ αποστάσεως τον μικροελεγκτή: Τηλεχειριστήριο IR, Arduino, ESP8266, 433 MHz

10 ενδιαφέροντα έργα που μπορούν να γίνουν στο Arduino