Hoe de lijnsensor is gerangschikt en werkt

Vaak in ontwerpen gebaseerd op arduino (en niet alleen), vooral in amateurrobots, kan het handig zijn om de aanwezigheid van een bepaald oppervlak in het dekkingsgebied van het apparaat te herkennen of zelfs de afstand tot het oppervlak te meten. Hiervoor is een analoge of digitale lijnsensor nuttig.

De sensor kan bijvoorbeeld op het platform van de robot worden geïnstalleerd om het bewegingsgebied te beperken tot de grenzen van een bepaald werkcircuit. De robot kan dus eenvoudig de lijn of langs de lijn volgen en nooit verder gaan dan het werkgebied, of, indien nodig, op een bepaalde afstand van dit grensvlak blijven.

Analoge lijnsensor

Een analoge lijnsensor kan niet alleen onderscheid maken tussen zwarte en witte oppervlakken, hij kan ook reageren op andere kleuren en hun tussenliggende tinten. Bovendien kunt u met de analoge lijnsensor de afstand tot het oppervlak van de geselecteerde kleur meten, nadat deze dienovereenkomstig vooraf is gekalibreerd. Met zijn hulp zal het mogelijk zijn om het proces van het overschrijden van de grens zwart en wit nauwkeurig te volgen en, indien nodig, dit proces te besturen met een verwijzing naar afstand of kleur.

De lijnsensor werkt in het infraroodspectrum en voor nauwkeurige kalibratie tijdens de aanpassing is er een indicatieled op. De gevoeligheid van de sensor wordt aangepast met behulp van een afstemweerstand waarmee u deze parameter over een breed bereik kunt wijzigen, omdat afhankelijk van het type oppervlak en externe omstandigheden, de aard van de huidige verlichting, enz. De gevoeligheid van de sensor geschikt moet zijn.

Wanneer het stroom ontvangt van de sensor, wordt een straal van een infrarood-LED met een golflengte van 940 nm naar het werkoppervlak gericht. Reflecterend vanaf het tegenoverliggende oppervlak, gaat de straal terug en raakt degene die zich naast de infrarood LED bevindt fototransistor NPN-structuur, van de collector waarvan een nuttig signaal wordt verwijderd.

Omdat de sensor analoog is, zal het uitgangssignaal kleiner zijn, hoe lichter het oppervlak eronder of hoe dichter het zich bevindt, dat wil zeggen dat de ontwikkelaar het hele bereik van spanningswaarden tot zijn beschikking heeft - van bijna nul tot bijna de voedingsspanning. Tegelijkertijd bevindt de stroom die het apparaat verbruikt zich in het bereik van 10 mA bij een voedingsspanning van 5 volt.

In theorie zal de collector van de fototransistor dus bij volledige reflectie van de straal een minimale spanning hebben en bij volledige absorptie door het oppervlak - de maximale spanning. Als het oppervlak verder weg is, is de spanning aan de uitgang van de sensor groter; als deze dichterbij is, is de uitgangsspanning minder. De sensor is verbonden met de besturingselektronica met drie draden: gemeenschappelijke draad, voedingsdraad en signaaldraad.

Digitale lijnsensor

Hier, net als bij de analoge sensor, zendt de infrarood-LED een golflengte van 950 nm uit (in het infraroodbereik). De IR-straal wordt gereflecteerd vanaf het tegenoverliggende oppervlak en raakt de fototransistor. Aan de uitgang krijgen we logisch 1 (hoogspanning) of 0 (laagspanning).

De gevoeligheid van de sensor is afhankelijk van hoe deze is gekalibreerd en is gerelateerd aan de afstand tot het oppervlak. Bovendien kan het worden gekalibreerd in een grijstint of een andere kleur, evenals op een maximale afstand.

Als de sensor te laag is geplaatst, wordt de directe infraroodstraal vroeg gereflecteerd en gaat deze direct terug naar of op de scheidingswand tussen de LED en de fototransistor, dus er is een bepaalde minimale afstand. Als de sensor te ver is ingesteld, zal de straal voortijdig verstrooien voordat deze terug reikt. Daarom is er een maximale afstand.

De output wordt hier digitaal gegenereerd dankzij de Schmitt omkerende trigger.Wanneer de NPN-fototransistor de bundel niet ontvangt, bevindt de maximale werkspanning op zijn collector zich daarom aan de uitgang van de sensor 0. Wanneer de bundel wordt ontvangen, aan de uitgang 1.

De sensor kan eenvoudig worden aangepast aan een bepaalde schaduw of om op een bepaalde afstand te werken.

Om te kalibreren (de gevoeligheid aan te passen), draait de afstemweerstandknop in een of andere richting. Het is dus mogelijk om alleen een reactie te krijgen op de donkerste of de lichtste schaduw, of als de kleur van het obstakel tegenover de sensor onveranderd is - alleen op een afstand niet verder dan de set.

Tijdens het instellen van de sensor kunt u zich concentreren op de indicator-LED, die gaat branden wanneer de straal terug wordt ontvangen en de intensiteit overeenkomt met de kalibratie.

Kenmerken van het aansluiten van analoge sensoren op Arduino

Een selectie van de meest populaire sensoren voor Arduino

Hoe de microcontroller op afstand te bedienen: IR-afstandsbediening, Arduino, ESP8266, 433 MHz

10 interessante projecten die op Arduino kunnen worden gedaan