Sposób rozmieszczenia i działania czujnika linii

Często w projektach oparty na arduino (i nie tylko), szczególnie w robotyce amatorskiej, przydatne może być rozpoznanie obecności określonej powierzchni w obszarze pokrycia urządzenia, a nawet zmierzenie odległości do niego. W tym celu przydatny będzie analogowy lub cyfrowy czujnik liniowy.

Czujnik można zainstalować na przykład na platformie robota, aby ograniczyć obszar jego ruchu do granic określonego obwodu roboczego. Tak więc robot może po prostu podążać za linią lub wzdłuż linii i nigdy nie wychodzić poza obszar roboczy, lub, jeśli to konieczne, będzie trzymał się w pewnej odległości od tej ograniczającej powierzchni.

Analogowy czujnik linii

Analogowy czujnik linii nie tylko rozróżnia między czarnymi i białymi powierzchniami, jest również w stanie reagować na inne kolory i ich pośrednie odcienie. Ponadto analogowy czujnik liniowy pozwala zmierzyć odległość do powierzchni wybranego koloru po odpowiedniej wstępnej kalibracji. Za jego pomocą możliwe będzie dokładne śledzenie procesu przekraczania granicy czarno-białej i, w razie potrzeby, kontrolowanie tego procesu w odniesieniu do odległości lub koloru.

Czujnik linii działa w spektrum podczerwieni, a dla dokładnej kalibracji podczas regulacji znajduje się na nim wskaźnik LED. Czułość czujnika jest regulowana za pomocą rezystora dostrajającego, który umożliwia zmianę tego parametru w szerokim zakresie, ponieważ w zależności od rodzaju powierzchni i warunków zewnętrznych charakter bieżącego oświetlenia itp. Czułość czujnika powinna być odpowiednia.

Po otrzymaniu energii z czujnika wiązka podczerwonej diody LED emitującej fale o długości 940 nm jest kierowana na powierzchnię roboczą. Odbijając się od powierzchni przeciwnej, wiązka cofa się i uderza w tę znajdującą się obok diody podczerwieni fototranzystor Struktura NPN, z której kolektora usuwany jest użyteczny sygnał.

Ponieważ czujnik jest analogowy, sygnał wyjściowy będzie mniejszy, im jaśniejsza jest powierzchnia pod nim lub im bliżej się znajduje, to znaczy, deweloper ma do dyspozycji cały zakres wartości napięcia - od prawie zera do prawie napięcia zasilania. Jednocześnie prąd pobierany przez urządzenie wynosi około 10 mA przy napięciu zasilania 5 woltów.

Tak więc teoretycznie, przy pełnym odbiciu wiązki, kolektor fototranzystora będzie miał napięcie minimalne, a przy pełnej absorpcji przez powierzchnię - napięcie maksymalne. Jeśli powierzchnia jest dalej, napięcie na wyjściu czujnika będzie większe; jeśli jest bliżej, napięcie wyjściowe jest niższe. Czujnik jest podłączony do elektroniki sterującej za pomocą trzech przewodów: wspólnego przewodu, przewodu zasilającego i przewodu sygnałowego.

Cyfrowy czujnik linii

Tutaj, podobnie jak w czujniku analogowym, dioda podczerwieni emituje fale o długości 950 nm (w zakresie podczerwieni). Wiązka IR odbija się od przeciwległej powierzchni i uderza w fototranzystor. Na wyjściu otrzymujemy logiczne 1 (wysokie napięcie) lub 0 (niskie napięcie).

Czułość czujnika zależy od sposobu jego kalibracji i zależy od odległości od powierzchni. Ponadto można go skalibrować do odcienia szarości lub dowolnego innego koloru, a także do maksymalnej odległości.

Jeśli czujnik zostanie umieszczony zbyt nisko, bezpośrednia wiązka podczerwieni zostanie wcześnie odbita i natychmiast wróci do lub na przegrodę między diodą LED a fototranzystorem, więc istnieje pewna minimalna odległość. Jeśli czujnik jest ustawiony zbyt daleko, wiązka rozproszy się przedwcześnie przed powrotem. Dlatego istnieje maksymalna odległość.

Dane wyjściowe są tutaj generowane cyfrowo dzięki inwertorowi Schmitta.Gdy fototranzystor NPN nie otrzymuje wiązki, maksymalne napięcie robocze na jego kolektorze znajduje się zatem na wyjściu czujnika 0. Po odebraniu wiązki na wyjściu 1.

Czujnik można łatwo dostosować do określonego odcienia lub do pracy w określonej odległości.

Aby skalibrować (dostosować czułość), pokrętło rezystora strojenia obraca się w tym lub innym kierunku. Tak więc możliwe jest uzyskanie odpowiedzi tylko na najciemniejszy lub najjaśniejszy odcień, lub jeśli kolor bariery naprzeciw czujnika nie ulegnie zmianie - tylko na odległość nie większą niż ustawiony.

Podczas konfiguracji czujnika możesz skupić się na diodzie LED, która zaświeci się, gdy wiązka zostanie ponownie odebrana, a jej intensywność odpowiada kalibracji.

Funkcje podłączenia czujników analogowych do Arduino

Wybór najpopularniejszych czujników dla Arduino

Jak zdalnie sterować mikrokontrolerem: pilot na podczerwień, Arduino, ESP8266, 433 MHz

10 interesujących projektów, które można wykonać na Arduino