Wie der Leitungssensor angeordnet ist und funktioniert

Oft in Designs basierend auf Arduino (und nicht nur), insbesondere in der Amateurrobotik, kann es nützlich sein, das Vorhandensein einer bestimmten Oberfläche im Abdeckungsbereich des Geräts zu erkennen oder sogar den Abstand zu diesem zu messen. Zu diesem Zweck ist ein analoger oder digitaler Leitungssensor nützlich.

Der Sensor kann beispielsweise auf der Plattform des Roboters installiert werden, um den Bewegungsbereich auf die Grenzen eines bestimmten Arbeitskreislaufs zu beschränken. Der Roboter kann also einfach der Linie oder entlang der Linie folgen und niemals über den Arbeitsbereich hinausgehen, oder er hält sich bei Bedarf in einem bestimmten Abstand von dieser Begrenzungsfläche.

Analoger Leitungssensor

Ein analoger Liniensensor kann nicht nur zwischen schwarzen und weißen Oberflächen unterscheiden, sondern auch auf andere Farben und deren Zwischenschattierungen reagieren. Darüber hinaus können Sie mit dem analogen Liniensensor den Abstand zur Oberfläche der ausgewählten Farbe messen, nachdem Sie entsprechend vorkalibriert wurden. Mit seiner Hilfe wird es möglich sein, den Prozess des Überschreitens der Grenze in Schwarzweiß genau zu verfolgen und diesen Prozess gegebenenfalls unter Bezugnahme auf Entfernung oder Farbe zu steuern.

Der Liniensensor arbeitet im Infrarotspektrum und für eine genaue Kalibrierung während der Einstellung befindet sich eine Anzeige-LED. Die Empfindlichkeit des Sensors wird mithilfe eines Abstimmwiderstands eingestellt, mit dem Sie diesen Parameter über einen weiten Bereich ändern können, da abhängig von der Art der Oberfläche und den äußeren Bedingungen, der Art der aktuellen Beleuchtung usw. die Empfindlichkeit des Sensors angemessen sein sollte.

Wenn es Strom vom Sensor erhält, wird ein Strahl einer Infrarot-LED, die eine Wellenlänge von 940 nm emittiert, auf die Arbeitsfläche gerichtet. Der Strahl wird von der gegenüberliegenden Oberfläche reflektiert, kehrt zurück und trifft auf die neben der Infrarot-LED befindliche Fototransistor NPN-Struktur, von deren Kollektor ein Nutzsignal entfernt wird.

Da der Sensor analog ist, ist das Ausgangssignal umso kleiner, je heller die Oberfläche darunter ist oder je näher er sich befindet, dh der Entwickler verfügt über den gesamten Spannungsbereich - von nahezu Null bis fast zur Versorgungsspannung. Gleichzeitig liegt der vom Gerät verbrauchte Strom im Bereich von 10 mA bei einer Versorgungsspannung von 5 Volt.

Theoretisch hat der Kollektor des Fototransistors bei voller Reflexion des Strahls eine minimale Spannung und bei voller Absorption durch die Oberfläche - die maximale Spannung. Wenn die Oberfläche weiter entfernt ist, ist die Spannung am Ausgang des Sensors größer, wenn sie näher ist, ist die Ausgangsspannung geringer. Der Sensor ist über drei Drähte mit der Steuerelektronik verbunden: Common Wire, Power Wire und Signal Wire.

Digitaler Leitungssensor

Hier wie beim analogen Sensor emittiert die Infrarot-LED eine Wellenlänge von 950 nm (im Infrarotbereich). Der IR-Strahl wird von der gegenüberliegenden Oberfläche reflektiert und trifft auf den Fototransistor. Am Ausgang erhalten wir entweder logisch 1 (Hochspannung) oder 0 (Niederspannung).

Die Empfindlichkeit des Sensors hängt davon ab, wie er kalibriert ist, und hängt vom Abstand zur Oberfläche ab. Darüber hinaus kann es auf einen Grauton oder eine andere Farbe sowie auf einen maximalen Abstand kalibriert werden.

Wenn der Sensor zu niedrig platziert ist, wird der direkte Infrarotstrahl früh reflektiert und gelangt sofort zurück zu oder auf die Trennwand zwischen der LED und dem Fototransistor, sodass ein bestimmter Mindestabstand besteht. Wenn der Sensor zu weit eingestellt ist, streut der Strahl vorzeitig, bevor er zurückreicht. Daher gibt es eine maximale Entfernung.

Der Ausgang wird hier dank des invertierenden Schmitt-Triggers digital erzeugt.Wenn der NPN-Fototransistor den Strahl nicht empfängt, liegt die maximale Arbeitsspannung an seinem Kollektor daher am Ausgang des Sensors 0. Wenn der Strahl empfangen wird, am Ausgang 1.

Der Sensor kann leicht auf einen bestimmten Farbton eingestellt werden oder in einem bestimmten Abstand arbeiten.

Zum Kalibrieren (Einstellen der Empfindlichkeit) wird der Abstimmwiderstandsknopf in die eine oder andere Richtung gedreht. Somit ist es möglich, eine Reaktion nur auf den dunkelsten oder hellsten Farbton zu erzielen, oder wenn die Farbe der Barriere gegenüber dem Sensor unverändert ist - nur bis zu einer Entfernung, die nicht weiter als bis zum eingestellten Wert ist.

Während des Sensor-Setups können Sie sich auf die Anzeige-LED konzentrieren, die aufleuchtet, wenn der Strahl wieder empfangen wird und seine Intensität der Kalibrierung entspricht.

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