Hogyan működik a vonal érzékelő?

Gyakran minták arduino alapján (és nem csak), különösen az amatőr robotikában, hasznos lehet felismerni egy adott felület jelenlétét az eszköz lefedettségi területén, vagy akár megmérni az attól való távolságot. Erre a célra egy analóg vagy digitális vonalérzékelő hasznos.

Az érzékelőt be lehet szerelni például a robot peronjára, annak érdekében, hogy mozgásának területe egy bizonyos munkakör határain belül legyen. Tehát a robot egyszerűen követheti a vonalat vagy a vonal mentén, és soha nem lépheti túl a munkaterületet, vagy ha szükséges, akkor bizonyos távolságra tartja ezt a határoló felületet.

Analóg vonal érzékelő

Az analóg vonalérzékelő nemcsak megkülönbözteti a fekete és a fehér felületeket, hanem más színekre és azok köztes árnyalataira is képes reagálni. Ezenkívül az analóg vonalérzékelő lehetővé teszi a kiválasztott szín felületétől való távolság mérését, miután ennek megfelelően előkalibrálta. Segítségével pontosan nyomon lehet követni a fekete-fehér határ átlépésének folyamatát, és ha szükséges, ellenőrizni lehet ezt a folyamatot távolság vagy szín alapján.

A vonalérzékelő infravörös spektrumban működik, és a pontos kalibráláshoz a beállítás alatt egy jelzőfény világít. Az érzékelő érzékenységét olyan hangoló ellenállással állíthatjuk be, amely lehetővé teszi ezen paraméter széles tartományban történő megváltoztatását, mivel a felület típusától és a külső körülményektől, az aktuális világítás jellegétől stb. Függően az érzékelő érzékenységének megfelelőnek kell lennie.

Amikor az érzékelő energiát kap, egy 940 nm hullámhosszú infravörös LED sugara irányul a munkafelületre. A szemben lévő felülettől visszatükrözve a sugárzás visszatér, és eléri az infravörös LED melletti fényt fotótranzisztor NPN szerkezet, amelynek kollektorából hasznos jelet távolítanak el.

Mivel az érzékelő analóg, a kimeneti jel annál kisebb lesz, annál világosabb a felülete alatta vagy annál közelebb van, vagyis a fejlesztő rendelkezik a teljes feszültségérték-tartománygal - szinte nullától szinte a tápfeszültségig. Ugyanakkor az eszköz által fogyasztott áram 10 mA körüli, 5 volt tápfeszültségén.

Tehát elméletileg a sugár teljes visszatükröződése esetén a fototranzisztor kollektorának minimális feszültsége van, és teljes felületi abszorpció esetén - a maximális feszültsége. Ha a felület távolabb van, akkor az érzékelő kimeneti feszültsége nagyobb lesz, ha közelebb van, akkor a kimeneti feszültség kevesebb. Az érzékelőt a vezérlő elektronikához három vezetékkel kell összekötni: közös vezetékkel, tápvezetékkel és jelvezetékkel.

Digitális vonal érzékelő

Itt, akárcsak az analóg érzékelőnél, az infravörös LED 950 nm hullámhosszt bocsát ki (az infravörös tartományban). Az IR sugárnyaláb az ellenkező felületről visszatükröződik és eléri a fototranzisztorot. A kimeneten vagy logikai 1 (nagy feszültség), vagy 0 (alacsony feszültség) értéket kapunk.

Az érzékelő érzékenysége attól függ, hogyan kalibrálják, és függ a felület távolságától. Ezenkívül kalibrálható a szürke árnyalatához vagy bármely más színhez, valamint a maximális távolságig.

Ha az érzékelőt túl alacsonyra helyezik, akkor a közvetlen infravörös sugárzás korán visszatükröződik, és azonnal visszatér a LED és a fototranzisztor közötti partícióra vagy annak partíciójára, tehát van egy minimális távolság. Ha az érzékelőt túlságosan állítja, a sugárzás idő előtt szétszóródik, mielőtt visszaérne. Ezért van egy maximális távolság.

A kimenet itt a Schmitt invertáló ravaszának köszönhetően digitálisan jön létre.Ha az NPN fototranzisztor nem veszi a sugarat, a kollektor maximális üzemi feszültsége tehát a 0. érzékelő kimenetén van. Amikor a fényt veszünk, az 1. kimeneten.

Az érzékelő könnyen beállítható egy bizonyos árnyékhoz, vagy egy bizonyos távolságon történő működéshez.

A kalibráláshoz (az érzékenység beállításához) a hangoló ellenállás gombot egyik vagy másik irányba kell elforgatni. Így csak a legsötétebb vagy a legvilágosabb árnyalatra lehet reagálni, vagy ha az érzékelővel szemben lévő akadály színe változatlan - csak a beállított távolságtól.

Az érzékelő beállítása során összpontosíthat a jelző LED-re, amely akkor világít, amikor a sugárzás visszatér, és annak intenzitása megegyezik a kalibrálással.

Az analóg érzékelők Arduino-hoz történő csatlakoztatásának jellemzői

Az Arduino legnépszerűbb érzékelőinek válogatása

Hogyan távolról vezérelhető a mikrovezérlő: IR távirányító, Arduino, ESP8266, 433 MHz

10 érdekes projekt, amelyet meg lehet tenni Arduinón