Come è organizzato e funziona il sensore di linea

Spesso nei disegni basato su arduino (e non solo), specialmente nella robotica amatoriale, può essere utile riconoscere la presenza di una particolare superficie nell'area di copertura del dispositivo o anche misurare la distanza da esso. A tale scopo sarà utile un sensore di linea analogico o digitale.

Il sensore può essere installato, ad esempio, sulla piattaforma del robot, al fine di limitare l'area del suo movimento ai limiti di un determinato circuito di lavoro. Quindi il robot può semplicemente seguire la linea o lungo la linea e non andare mai oltre l'area di lavoro o, se necessario, si manterrà a una certa distanza da questa superficie di delimitazione.

Sensore di linea analogica

Un sensore di linea analogico non solo può distinguere tra superfici in bianco e nero, ma è anche in grado di rispondere ad altri colori e alle loro sfumature intermedie. Inoltre, il sensore di linea analogico consente di misurare la distanza dalla superficie del colore selezionato, dopo essere stato pre-calibrato di conseguenza. Con il suo aiuto, sarà possibile tracciare con precisione il processo di attraversamento del bordo in bianco e nero e, se necessario, controllare questo processo con riferimento alla distanza o al colore.

Il sensore di linea funziona nello spettro infrarosso e per una calibrazione accurata durante la regolazione, è presente un LED indicatore su di esso. La sensibilità del sensore viene regolata utilizzando una resistenza di sintonia che consente di modificare questo parametro in un ampio intervallo, poiché a seconda del tipo di superficie e delle condizioni esterne, della natura dell'illuminazione corrente, ecc., La sensibilità del sensore dovrebbe essere appropriata.

Quando riceve energia dal sensore, un raggio di un LED a infrarossi che emette una lunghezza d'onda di 940 nm viene diretto sulla superficie di lavoro. Riflettendo dalla superficie opposta, il raggio ritorna e colpisce quello situato accanto al LED a infrarossi fototransistor Struttura NPN, dal collettore di cui viene rimosso un segnale utile.

Poiché il sensore è analogico, il segnale di uscita sarà il più piccolo, più leggera sarà la superficie sotto di esso o più vicina sarà posizionata, ovvero lo sviluppatore avrà a disposizione l'intera gamma di valori di tensione - da quasi zero a quasi la tensione di alimentazione. Allo stesso tempo, la corrente consumata dal dispositivo è nella regione di 10 mA con una tensione di alimentazione di 5 volt.

Quindi, in teoria, con il riflesso completo del raggio, il collettore del fototransistor avrà una tensione minima e con il completo assorbimento da parte della superficie - la tensione massima. Se la superficie è più lontana, la tensione all'uscita del sensore sarà maggiore; se è più vicina, la tensione di uscita è inferiore. Il sensore è collegato all'elettronica di controllo con tre fili: cavo comune, cavo di alimentazione e cavo di segnale.

Sensore di linea digitale

Qui, come nel sensore analogico, il LED a infrarossi emette una lunghezza d'onda di 950 nm (nella gamma degli infrarossi). Il raggio IR viene riflesso dalla superficie opposta e colpisce il fototransistor. All'uscita otteniamo 1 logico (alta tensione) o 0 (bassa tensione).

La sensibilità del sensore dipende da come è calibrata ed è correlata alla distanza dalla superficie. Inoltre, può essere calibrato su una tonalità di grigio o di qualsiasi altro colore, nonché su una distanza massima.

Se il sensore è posizionato troppo in basso, il raggio infrarosso diretto verrà riflesso in anticipo e tornerà direttamente alla o sulla partizione tra il LED e il fototransistor, quindi esiste una certa distanza minima. Se il sensore è impostato troppo lontano, il raggio si disperderà prematuramente prima di tornare indietro. Pertanto, esiste una distanza massima.

Il segnale di uscita è ottenuto qui in forma digitale grazie al trigger di inversione di Schmitt.Quando il fototransistor NPN non riceve il raggio, la massima tensione di lavoro sul suo collettore è, quindi, all'uscita del sensore 0. Quando il raggio viene ricevuto, all'uscita 1.

Il sensore può essere facilmente regolato su una certa tonalità o per funzionare a una certa distanza.

Per calibrare (regolare la sensibilità), la manopola del resistore di sintonia viene ruotata in una direzione o nell'altra. Pertanto, è possibile ottenere una risposta solo all'ombra più scura o più chiara, o se il colore dell'ostacolo opposto al sensore è invariato - solo a una distanza non oltre l'insieme.

Durante la configurazione del sensore, è possibile mettere a fuoco il LED indicatore, che si illuminerà quando il raggio viene ricevuto di nuovo e la sua intensità corrisponde alla calibrazione.

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