منو
رایگان
ثبت
خانه  /  مبلمان/ استفاده از حسگرها هنگام توسعه ربات. ربات خودران مبتنی بر آردوینو با قابلیت کنترل از راه دور

استفاده از حسگرها در توسعه ربات ربات خودران مبتنی بر آردوینو با قابلیت کنترل از راه دور

این مقاله نحوه ساخت یک ربات ساده جلوگیری از موانع را با استفاده از Xboard v2.0 نشان می دهد. این برد برای ربات های هوشمند کوچک مناسب است زیرا جمع و جور است، دارای چهار کنترل کننده موتور DC است، می توان آن را از طریق USB فلاش کرد و دارای بسیاری از ویژگی های دیگر است. همچنین یادگیری و استفاده از آن بسیار آسان است. xAPI مجموعه ای از توابع C است که برای حل مشکلات نرم افزاری پیچیده، مانند کار با PWM، نمایشگر LCD، کنترل از راه دور و غیره طراحی شده است. بسیار خوب و آسان برای مبتدیان. طراحی آن باز است، بنابراین اگر نمی خواهید Xboard v2.0 را بخرید، می توانید خودتان آن را بسازید.

هدف ربات ما ساده است: شما باید در هر جایی حرکت کنید و از موانع اجتناب کنید. کار ساده است و ربات آن را کاملاً مستقل انجام می دهد. مغزی دارد که اطلاعات را از حسگرها می خواند، تصمیم می گیرد و موتورها را کنترل می کند.

در حین ایجاد یک ربات، تکنیک های اساسی مختلفی را یاد خواهید گرفت که در آینده برای شما مفید خواهد بود.

بخش مکانیکی ربات

این ربات در یک محفظه فلزی با کیفیت بالا مونتاژ شده است که می توان آن را در فروشگاه رباتیک خریداری کرد. این ربات توسط دو موتور دنده 200 RPM DC هدایت می شود. این خودرو از سیستم انتقال دیفرانسیل استفاده می کند و یک چرخ کاستوری در جلو دارد. چرخ ها مستقیماً به شفت موتور متصل می شوند.

موتورها با استفاده از مهره ای که روی رزوه نزدیک شفت پیچ شده به شاسی متصل می شوند.

Xboard نسخه 2.0 با استفاده از کیت نصب شامل پیچ، مهره و پایه نصب می شود. Xboard v2.0 طوری ساخته شده است که سوراخ های نصب آن با سوراخ های کیس منطبق باشد.


دنده دیفرانسیل

انتقال دیفرانسیل امکان حرکت و کنترل با استفاده از دو چرخ را فراهم می کند. مانند دوچرخه یا ماشین نیازی به فرمان نیست. برای چرخاندن یک وسیله نقلیه (یا ربات)، چرخ های چپ و راست با سرعت های متفاوتی می چرخند. به همین دلیل به آن انتقال دیفرانسیل می گویند. برای مثال، اگر چرخ سمت راست سریعتر از سمت چپ بچرخد، ربات به چپ می‌چرخد.

تصویر این را واضح تر نشان می دهد.

بدین ترتیب حرکت و کنترل ربات با کنترل دو موتور انجام می شود که با استفاده از xAPI به راحتی انجام می شود. بیشتر در این مورد در لینک های زیر بخوانید:
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor1.htm
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor2.htm

مقالات به شما می گویند که چگونه موتور را در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت روشن کنید. MotorA موتور سمت راست است، MotorB موتور سمت چپ است. کدهایی که نحوه کار با موتورها را نشان می دهد.

حرکت رو به جلو ربات:

حرکت روبات به سمت عقب:

گردش به چپ:
MotorA(MOTOR_CW,255); // موتور سمت راست در جهت عقربه های ساعت (CW) با حداکثر می چرخد. سرعت (255)
MotorB(MOTOR_CW,255); // موتور سمت چپ در جهت عقربه های ساعت (CW) با حداکثر می چرخد. سرعت (255)

راست گرد:
MotorA(MOTOR_CCW,255); // موتور سمت راست در خلاف جهت عقربه های ساعت (CCW) با حداکثر می چرخد. سرعت
MotorB(MOTOR_CCW,255); // موتور چپ در خلاف جهت عقربه های ساعت (CCW) با حداکثر می چرخد. سرعت (255)

با کلیک بر روی لینک می توانید در مورد MotorA و MotorB اطلاعات بیشتری کسب کنید

حسگرها

حسگرهای غیر تماسی به ربات کمک می کنند تا موانع موجود در مسیر خود را تشخیص دهد. سنسورها شامل فرستنده IR و گیرنده IR هستند. یک LED IR به عنوان یک فرستنده IR استفاده می شود که نور را در طیف IR منتشر می کند که برای چشم انسان نامرئی است. گیرنده IR این اشعه ها را دریافت می کند.

سنسور IR

یک سنسور IR از یک گیرنده IR، یک فرستنده IR و چندین مقاومت تشکیل شده است. نمودار زیر نشان داده شده است. ما به سه عدد از این حسگرها نیاز داریم که در قسمت جلویی ربات نصب شوند.

همانطور که می بینید، سنسور دارای دو پایه است: قدرت و خروجی. خروجی سنسور بسته به فاصله تا مانع و نوع آن می تواند ولتاژی از 0 تا 5 ولت داشته باشد. هنگامی که مانعی در نزدیکی آن قرار دارد ولتاژ به 5 ولت نزدیک می شود.

امتیاز R1 150 اهم، R2 22 کیلو اهم. کد رنگ در نمودار بالا نشان داده شده است. مقادیر مقاومت بسیار مهم هستند، بنابراین فقط از مقاومت هایی با مقدار مشخص شده استفاده کنید. پایه کوتاه گیرنده IR که به رنگ مشکی (نیمه شفاف) است، پایه مثبت است. این یک خطا نیست، بنابراین آن را به این طریق وصل کنید.

گیرنده IR و فرستنده IR باید به گونه ای نصب شوند که پرتوهای IR از فرستنده IR به موانع برخورد کرده و به گیرنده IR منعکس شوند. محل صحیح آنها در تصویر نشان داده شده است.

خروجی سنسور به میکروکنترلر AVR ADC متصل است. ADC ولتاژ را به یک مقدار دیجیتال 10 بیتی از 0 تا 1024 تبدیل می کند. یعنی بر اساس مقدار ADC، می توانید متوجه شوید که آیا موانعی در جلوی سنسور وجود دارد یا خیر. کار با Xboard v2.0 ADC ساده است و در لینک توضیح داده شده است.

اگر سنسور را به ADC0 وصل کنیم، با استفاده از تابع زیر می‌توانیم اطلاعاتی از آن به دست آوریم:
int sensor_value;
sensor_value=ReadADC(0); //کانال شماره 0 را بخوانید

هنگام استفاده از مقاومت های نشان داده شده در نمودار بالا، مقدار سنسور زمانی که هیچ مانعی در جلوی سنسور وجود ندارد، حدود 660 است، و اگر مانع نزدیکتر از 6 سانتی متر باشد، مقدار 1023 است این حداکثر مقدار است و حتی اگر مانع حتی نزدیکتر باشد، مقدار افزایش نمی یابد.

لطفا توجه داشته باشید که این مقادیر ممکن است بسته به نوع مانع متفاوت باشد. برخی از اشیا پرتوهای IR را بهتر یا بدتر از بقیه منعکس می کنند. برخی از اشیا پرتوهای IR را بسیار ضعیف منعکس می کنند و قابل تشخیص نیستند. این نتایج با استفاده از کف دست به عنوان یک مانع به دست آمد. به عنوان مثال، پرتوهای IR توسط چوب های رنگ آمیزی شده با رنگ های تیره، مانند درها، ضعیف منعکس می شوند.

ترکیب و اتصال سنسورهای IR

سه حسگر مادون قرمز بر روی تخته نان که در جلوی ربات نصب شده است، نصب شده است. یک سنسور در مرکز برد نصب شده است و دو سنسور دیگر به ترتیب در سمت راست و چپ قرار دارند.

ابتدا تخته نان به اندازه لازم برش داده می شود. این کار را می توان با استفاده از یک اره برقی کوچک انجام داد.

اکنون باید دو سوراخ برای نصب دریل کنید. سپس می توانیم از پیچ، مهره و پایه برای نصب برد روی شاسی استفاده کنیم. من از مته برقی برای ایجاد سوراخ در عرض چند ثانیه استفاده کردم، اما اگر ندارید، می توانید از مته دستی استفاده کنید.

در طرف دیگر تخته روی پیچ ها فاصله می گذاریم تا بین تخته نان و شاسی فاصله ایجاد شود.

اکنون می توان برد توسعه را روی شاسی نصب کرد

لطفاً توجه داشته باشید که من به جای مقاومت های ثابت 22 کیلو اهم از مقاومت های تریم استفاده می کنم. اما باید از مقاومت های ثابت 22 کیلو اهم استفاده کنید. برد توسعه با استفاده از یک کانکتور استاندارد 8 پین به Xboard v2.0 متصل می شود. Xboard v2.0 دارای یک کانکتور 8 پین برای سنسورها است. این کانکتور دارای پین های +5V و GND برای سنسورها نیز می باشد. پینوت آن در زیر نشان داده شده است.

سنسور سمت راست را به ADC0، سنسور مرکزی را به ADC 1 و سنسور سمت چپ را به ADC 2 وصل کنید. سنسورها آماده هستند و اکنون می توانید به تست آنها ادامه دهید.

تست سنسور IR

در زیر یک برنامه آزمایشی کوچک وجود دارد که مقدار را از سه سنسور خوانده و روی LCD نمایش می دهد. برای درک نحوه عملکرد برنامه، مقاله تعامل با نمایشگر LCD با استفاده از xAPI را بخوانید.

#include "avr/io.h" #include "util/delay.h" #include "lcd.h" void InitADC() (ADMUX=(1

برنامه را در Xboard v2.0 کامپایل و فلش کنید. پس از آن، صفحه نمایش LCD و برد سنسور را وصل کنید. صفحه نمایش باید مقادیر سه سنسور را مطابق شکل زیر نشان دهد.

وقتی مانعی را به یکی از سنسورها نزدیک می‌کنید، مقدار آن باید افزایش یابد و وقتی مانع خیلی نزدیک است، به 1023 افزایش می‌یابد. مقادیر سنسورها را زمانی که هیچ مانعی در آن وجود ندارد، یادداشت کنید. جلوی آنها و زمانی که مانع حدود 15 سانتی متر از آن فاصله داشته باشد. برای پیکربندی برنامه ربات به این مقادیر نیاز دارید.

من همچنین یک فایل HEX آماده برای فلش کردن سفت‌افزار میکروکنترلر ATmega32 (یا ATmega16) و راه‌اندازی آن در کمترین زمان ارائه کرده‌ام.

اگر متنی روی صفحه نمایش وجود ندارد، کنتراست را با استفاده از پتانسیومتر تنظیم کنید.

اگر حسگرها مطابق انتظار کار نمی کنند، اتصالات را بررسی کنید. برای بررسی عملکرد LED های IR، از هر دوربین دیجیتالی مانند هندی کم یا دوربین تلفن همراه استفاده کنید. پرتوهای IR که برای چشم انسان نامرئی است، به وضوح برای دوربین قابل مشاهده است. اگر LED ها اشعه IR ساطع نمی کنند، اتصالات را بررسی کنید.

بخش نرم افزاری

وظیفه این برنامه خواندن مقادیر سنسور، تصمیم گیری و کنترل دو موتور است. بنابراین، ربات در اطراف اتاق رانندگی می کند و همه چیز را در مسیر خود دور می زند.

ما سه ثابت را تعریف کرده‌ایم، یعنی RTHRES، CTHRES و LTHRES: // مقادیر آستانه برای راه‌اندازی حسگر #define RTHRES 195 #define CTHRES 275 #define LTHRES 195

مقادیر ثابت آنها مقادیر وارد شده است. آنها باید قبلاً نوشته شده باشند. نحوه بدست آوردن آنها در بالا توضیح داده شده است. هنگامی که مقدار سنسور به این آستانه نزدیک می شود، برنامه این را به عنوان یک مانع درک می کند. لطفاً توجه داشته باشید که مقادیر نشان داده شده در بالا ممکن است با مقادیر شما مطابقت نداشته باشد. این خوبه.

برنامه با مقداردهی اولیه زیرسیستم موتور و زیرسیستم ADC شروع می شود: MotorInit(); InitADC();

سپس شروع به حرکت روبات به جلو می کنیم. این کار با فراخوانی توابع انجام می شود MotorAو MotorB. آرگومان اول جهت مورد نیاز است: MOTOR_STOP MOTOR_CW MOTOR_CCW

آرگومان دوم سرعت مورد نیاز است. مقدار آن می تواند از 0 تا 255 متغیر باشد. ما از 25.5 برای حرکت با سرعت کامل استفاده می کنیم.

اطلاعات بیشتر در مورد کار با موتور با استفاده از xAPI را می‌توانید در مستندات Xboard v2.0 بیابید.

بعد از اینکه ربات ما شروع به حرکت به جلو کرد، وارد یک حلقه بی نهایت می شویم و بررسی می کنیم که آیا مانعی در مقابل ربات وجود دارد یا خیر. اگر بله، ربات می چرخد.

در زیر می توانید سیستم عامل و کد منبع پروژه را دانلود کنید

سنسورهای عملکرد مکانیزم دستگاه های دیجیتال یا آنالوگ برای انتقال اطلاعات در مورد عملکرد اجزای اضافی خودرو هستند. مورد استفاده در سیستم نظارت بر خودرو GPS/GLONASS. به شما امکان می دهد بدانید مکانیسم چه مدت کار کرده است، کجا کار می کند، چه مسافت پیموده شده با مکانیزم روشن بوده است، برای هر ساعت کار چند لیتر سوخت مصرف شده است.

  • سنسور چرخش یا حرکت. در سیستم های نظارت GPS/GLONASS برای کنترل مکانیسم های چرخشی یا متحرک استفاده می شود. اساساً از سنسور چرخش برای کنترل کامیون های بتن استفاده می شود. سنسور چرخش به شما امکان می دهد تمام تخلیه های کامیون بتن را ردیابی کنید و با روشن کردن "میکسر" میزان مسافت پیموده شده را کنترل کنید. سنسور چرخش در جرثقیل های ساختمانی نیز استفاده می شود. هنگامی که بر روی محور وینچ نصب می شود، به راحتی می توان شدت کار جرثقیل را کنترل کرد. سنسور چرخش همچنین می تواند در وسایل نقلیه شهری برای کنترل سرعت و شمارش دورهای تسمه نقاله بر روی وسایل نقلیه پخش شن استفاده شود.
  • سنسور عملیات واقعی مکانیزم. در سیستم های نظارت ماهواره ای برای نظارت بر عملکرد تجهیزات ویژه استفاده می شود. بر روی قسمت متحرک نصب می شود و به شما امکان می دهد تا میزان استفاده موثر از تجهیزات را کنترل کنید. سنسور به شما امکان می دهد لحظه و مدت زمان بلند کردن را تعیین کنید، به عنوان مثال، یک فلش و متوجه شوید که چه مدت از تجهیزات شما استفاده شده است.
  • سنسور شیب. نصب سنسور زاویه شیب آسان و پیکربندی آسان است. سنسور زاویه شیب برای نظارت بر وسایل نقلیه ای که دارای مکانیزم بالابر هستند استفاده می شود. با کمک آن می توانید کارایی جرثقیل کامیون، بیل مکانیکی را کنترل کنید و تعداد ظروف بارگذاری شده روی تجهیزات جمع آوری زباله را بشمارید.

بهترین سنسورهای StavTREK

نرم افزار Wialon در حال حاضر از تعداد زیادی سنسور مختلف پشتیبانی می کند. با آزمایش تعداد زیادی مدل از تولید کنندگان مختلف (روسیه، اروپا، چین)، ما آماده ارائه بهترین ها به شما هستیم!

سنسور مجاورت القایی ظاهر

انواع سنسور

بنابراین، سنسور دقیقا چیست؟ سنسور وسیله ای است که در هنگام وقوع یک رویداد خاص سیگنال خاصی تولید می کند. به عبارت دیگر، سنسور تحت شرایط خاصی فعال می شود و یک سیگنال آنالوگ (متناسب با اثر ورودی) یا گسسته (دودویی، دیجیتال، یعنی دو سطح ممکن) در خروجی آن ظاهر می شود.

به طور دقیق تر، می توانیم به ویکی پدیا نگاه کنیم: سنسور (حسگر، از سنسور انگلیسی) مفهومی در سیستم های کنترل، مبدل اولیه، عنصری از یک دستگاه اندازه گیری، سیگنالینگ، تنظیم یا کنترل یک سیستم است که یک مقدار کنترل شده را به سیگنال مناسب برای استفاده تبدیل می کند.

همچنین بسیاری از اطلاعات دیگر وجود دارد، اما من دیدگاه خود را، مهندسی-الکترونیک-کاربردی، از این موضوع دارم.

سنسورها تنوع زیادی دارند. من فقط آن دسته از سنسورهایی را فهرست می کنم که برق کاران و مهندسان الکترونیک باید با آنها سر و کار داشته باشند.

القائی.با حضور فلز در ناحیه ماشه فعال می شود. نام های دیگر حسگر مجاورت، سنسور موقعیت، القایی، سنسور حضور، سوئیچ القایی، سنسور مجاورت یا سوئیچ است. معنی همان است و نیازی به خلط در آن نیست. در انگلیسی "حسگر مجاورت" را می نویسند. در واقع این یک سنسور فلزی است.

نوری.نام‌های دیگر حسگر نوری، حسگر فوتوالکتریک، سوئیچ نوری است. اینها همچنین در زندگی روزمره استفاده می شوند، آنها را "حسگرهای نور" می نامند.

خازنی.حضور تقریباً هر شی یا ماده ای را در زمینه فعالیت تحریک می کند.

فشار. فشار هوا یا روغن وجود ندارد - سیگنال به کنترل کننده یا استفراغ می کند. این در صورت گسسته است. ممکن است سنسوری با جریان خروجی وجود داشته باشد که جریان آن متناسب با فشار مطلق یا دیفرانسیل باشد.

سوئیچ های محدود(سنسور الکتریکی). این یک سوئیچ غیرفعال ساده است که هنگامی که یک شی از روی آن عبور می کند یا روی آن فشار می آورد، خاموش می شود.

سنسورها نیز ممکن است نامیده شوند حسگرهایا آغازگر.

فعلا همین کافی است، بیایید به موضوع مقاله برویم.

سنسور القایی گسسته است. سیگنال در خروجی آن زمانی ظاهر می شود که فلز در یک منطقه مشخص وجود داشته باشد.

سنسور مجاورت بر اساس یک ژنراتور با سیم پیچ القایی است. از این رو نام. هنگامی که فلز در میدان الکترومغناطیسی سیم پیچ ظاهر می شود، این میدان به طور چشمگیری تغییر می کند که بر عملکرد مدار تأثیر می گذارد.


میدان حسگر القایی صفحه فلزی فرکانس رزونانس مدار نوسانی را تغییر می دهد


مدار حسگر npn القایی. یک نمودار عملکردی نشان داده شده است که نشان می دهد: یک ژنراتور با یک مدار نوسانی، یک دستگاه آستانه (مقایسه کننده)، یک ترانزیستور خروجی NPN، دیودهای زنر محافظ و دیودها

بسیاری از تصاویر موجود در مقاله مال من نیستند در پایان می توانید منابع را دانلود کنید.

کاربرد سنسور القایی

سنسورهای مجاورتی القایی به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی برای تعیین موقعیت یک بخش خاص از مکانیزم استفاده می شوند. سیگنال خروجی سنسور می تواند به یک کنترلر، مبدل فرکانس، رله، استارت و غیره وارد شود. تنها شرط ثبات در جریان و ولتاژ است.


عملکرد سنسور القایی پرچم به سمت راست حرکت می کند و زمانی که به منطقه حساسیت سنسور رسید، سنسور فعال می شود.

به هر حال، سازندگان سنسور هشدار می دهند که توصیه نمی شود یک لامپ رشته ای را مستقیماً به خروجی سنسور وصل کنید. من قبلاً در مورد دلایل نوشته ام - .

انواع سنسورهای القایی

سنسورها چه فرقی با هم دارند؟

تقریباً همه آنچه در زیر گفته می شود نه تنها در مورد استقرایی، بلکه در مورد نیز صدق می کند سنسورهای اپتیکال و خازنی.

1. طراحی، نوع مسکن

دو گزینه اصلی وجود دارد - استوانه ای و مستطیلی. موارد دیگر بسیار به ندرت استفاده می شوند. مواد مورد - فلز (آلیاژهای مختلف) یا پلاستیک.

2. قطر سنسور استوانه ای

ابعاد اصلی - 12 و 18 میلی متر. قطرهای دیگر (4، 8، 22، 30 میلی متر) به ندرت استفاده می شود.

برای محکم کردن یک سنسور 18 میلی متری، به 2 کلید 22 یا 24 میلی متری نیاز دارید.

3. فاصله سوئیچینگ (فاصله کاری)

این فاصله تا صفحه فلزی است که در آن عملکرد قابل اعتماد سنسور تضمین می شود. برای سنسورهای مینیاتوری این فاصله از 0 تا 2 میلی متر است، برای سنسورهای با قطر 12 و 18 میلی متر - تا 4 و 8 میلی متر، برای سنسورهای بزرگ - تا 20 ... 30 میلی متر.

4. تعداد سیم برای اتصال

برسیم به مدار.

2-سیم.سنسور به طور مستقیم به مدار بار (به عنوان مثال، یک سیم پیچ استارت) متصل می شود. درست مثل چراغ های خانه را روشن می کنیم. برای نصب راحت است، اما از نظر بار دمدمی مزاج است. آنها با مقاومت بار بالا و کم عملکرد ضعیفی دارند.

سنسور 2 سیمه نمودار اتصال

بار را می توان به هر سیمی برای ولتاژ ثابت وصل کرد، حفظ قطبیت مهم است. برای سنسورهایی که برای کار با ولتاژ متناوب طراحی شده اند، نه اتصال بار و نه قطبیت مهم است. اصلا لازم نیست به نحوه اتصال آنها فکر کنید. نکته اصلی ارائه جریان است.

3-سیم.رایج ترین. دو سیم برای برق و یک سیم برای بار وجود دارد. من به طور جداگانه به شما می گویم.

4 و 5 سیم.این در صورتی امکان پذیر است که از دو خروجی بار استفاده شود (مثلا PNP و NPN (ترانزیستور) یا سوئیچینگ (رله) سیم پنجم انتخاب حالت کار یا حالت خروجی است.

5. انواع خروجی سنسور بر اساس قطبیت

همه سنسورهای گسسته بسته به عنصر کلید (خروجی) فقط می توانند 3 نوع خروجی داشته باشند:

رله.اینجا همه چیز روشن است. رله ولتاژ مورد نیاز یا یکی از سیم های برق را سوئیچ می کند. این امر جداسازی کامل گالوانیکی از مدار قدرت سنسور را تضمین می کند که مزیت اصلی چنین مداری است. یعنی بدون توجه به ولتاژ تغذیه سنسور، می توانید بار را با هر ولتاژی روشن/خاموش کنید. عمدتا در سنسورهای بزرگ استفاده می شود.

ترانزیستور PNP.این یک سنسور PNP است. خروجی یک ترانزیستور PNP است، یعنی سیم "مثبت" سوئیچ می شود. بار به طور مداوم به سمت "منفی" متصل می شود.

ترانزیستور NPN.خروجی یک ترانزیستور NPN است، یعنی سیم "منفی" یا خنثی سوئیچ می شود. بار به طور مداوم به "پلاس" متصل است.

با درک اصل عملکرد و مدارهای سوئیچینگ ترانزیستورها می توانید به وضوح تفاوت را درک کنید. قانون زیر کمک خواهد کرد: در جایی که امیتر متصل است، آن سیم سوئیچ می شود. سیم دیگر به طور دائم به بار متصل است.

در زیر داده خواهد شد نمودارهای اتصال سنسور، که این تفاوت ها را به وضوح نشان خواهد داد.

6. انواع سنسورها با توجه به وضعیت خروجی (NC و NO)

سنسور هر چه که باشد، یکی از پارامترهای اصلی آن وضعیت الکتریکی خروجی در لحظه ای است که سنسور فعال نمی شود (هیچ ضربه ای روی آن وارد نمی شود).

خروجی در این لحظه می تواند روشن شود (برق به بار می رسد) یا خاموش شود. بر این اساس، آنها می گویند - یک تماس معمولی بسته (به طور معمول بسته، NC) یا یک تماس معمولی باز (NO). در تجهیزات خارجی - NO و NC.

یعنی نکته اصلی که باید در مورد خروجی های ترانزیستور سنسورها بدانید این است که بسته به قطبیت ترانزیستور خروجی و وضعیت اولیه خروجی، 4 نوع از آنها وجود دارد:

  • PNP NO
  • PNP NC
  • شماره NPN
  • NPN NC

7. منطق مثبت و منفی کار

این مفهوم بیشتر به محرک هایی اشاره دارد که به سنسورها (کنترل کننده ها، رله ها) متصل هستند.

منطق منفی یا مثبت به سطح ولتاژی اشاره دارد که ورودی را فعال می کند.

منطق منفی: ورودی کنترلر هنگام اتصال به GROUND فعال می شود (منطق "1"). ترمینال S/S کنترلر (سیم مشترک برای ورودی های گسسته) باید به +24 VDC متصل شود. منطق منفی برای سنسورهای نوع NPN استفاده می شود.

منطق مثبت: ورودی با اتصال به +24 VDC فعال می شود. ترمینال کنترلر S/S باید به GROUND متصل شود. از منطق مثبت برای سنسورهای نوع PNP استفاده کنید. منطق مثبت اغلب استفاده می شود.

گزینه هایی برای دستگاه های مختلف و اتصال سنسورها به آنها وجود دارد، در نظرات بپرسید و ما با هم در مورد آن فکر خواهیم کرد.

ادامه مقاله -. در قسمت دوم مدارهای واقعی آورده شده و کاربرد عملی انواع سنسور با خروجی ترانزیستور در نظر گرفته شده است.

دانلود دستورالعمل ها و راهنماهای برخی از انواع سنسورهای القایی:

/ سنسورهای مجاورت القایی. توضیحات کامل پارامترها، pdf، 135.28 کیلوبایت، دانلود: 1079 بار./

/ کاتالوگ حسگر مجاورتی Autonics، pdf، 1.73 مگابایت، دانلود: 540 بار./

/ کاتالوگ سنسورهای مجاورتی Omron، pdf، 1.14 مگابایت، دانلود: 667 بار./

/ چگونه می توان سنسورهای TEKO را جایگزین کرد، pdf، 179.92 کیلوبایت، دانلود: 537 بار./

/ سنسورها از Turck، pdf، 4.13 مگابایت، دانلود: 462 بار./

/ طرح اتصال سنسورها با استفاده از طرح های PNP و NPN در برنامه Splan/ فایل منبع., rar, 2.18 کیلوبایت, دانلود: 1219 بار./

سنسورهای واقعی

خرید سنسور مشکل ساز است، محصول خاص است و برقکارها تقریبا هرگز آنها را در فروشگاه ها نمی فروشند. بنابراین، من نمونه هایی از سنسورهای واقعی را که می توان در چین خریداری کرد، ارائه می کنم.

  • القاء سنسور PNP- منبع تغذیه DC، 6-36 ولت، معمولا باز، استوانه ای، قطر 12 میلی متر، فاصله تا جسم - 4 میلی متر، جریان خروجی - حداکثر 300 میلی آمپر. نمونه و قیمت عالی
  • القاء سنسور PNP- سنسور تقریباً یکسان است ، اما قیمت پایین تر است ، زیرا مقدار عمده فروشی 10 عدد است.
  • القاء سنسور NPN مستطیلی- این سنسور در نصب بسیار بهتر است. در بعضی جاها ضروری است.
  • حسگرهای نوری مادون قرمز بازتاب منتشر (از جسم)- انتخاب بزرگی از سنسورها

اخیراً تعداد زیادی ربات مبتنی بر آردوینو در بازار لوازم الکترونیکی DIY ظاهر شده اند. هر کدام از آنها مزایا و معایب خاص خود را دارند. من می خواهم یک محصول جدید دیگر - مجموعه "Smart ROBO" از شرکت "SmartElements" را مورد توجه شما قرار دهم.

این کیت در قالب یک مجموعه ساختمانی طراحی شده است که برای مونتاژ یک ربات تمام شده که توسط آردوینو کنترل می شود طراحی شده است. در چارچوب قابلیت های استاندارد محصول، نه تنها مونتاژ گام به گام ارائه می شود، بلکه برنامه ریزی برای عملکرد در حالت های مختلف نیز ارائه می شود. این مجموعه شامل دستورالعمل های گام به گام به زبان روسی است که جزئیات روند مونتاژ پلت فرم، اتصال عناصر و نصب قطعات الکترونیکی را شرح می دهد.

این راهنما همچنین کاربر را با انواع سنسورهای مورد استفاده در ربات (سنسورهای مانع مادون قرمز، سنسورهای خط دیجیتال، گیرنده مادون قرمز) آشنا می کند. این به طور مفصل نحوه آزمایش سنسورها را برای عیوب نشان می دهد. علاوه بر این، با استفاده از دستورالعمل ها، می توانید اصل عملکرد دستگاه را درک کنید، نحوه اتصال و راه اندازی کنترلر را یاد بگیرید و همچنین طرح لازم را در آن بارگذاری کنید. برای راحتی کاربران، تمامی قسمت های مجموعه به صورت جداگانه بسته بندی شده و هر کدام دارای امضا هستند.

این ربات در سه حالت استاندارد کار می کند:

  1. حرکت در طول خط. در این حالت، ربات با استفاده از دو سنسور خط دیجیتال در مسیری از پیش تعیین شده حرکت می کند. به لطف استفاده از چنین حسگرهایی، ربات به راحتی بر پیچ‌های صاف و بخش‌های پیچیده‌تر مسیر غلبه می‌کند که برای مثال شکل هشت را دارند. یک مسیر تست کوچک در کیت موجود است.


  1. اجتناب از موانع. این پلتفرم مجهز به چهار حسگر مادون قرمز است که به شناسایی موانع در مسیر ربات کمک می کند. به لطف یک الگوریتم حرکتی خاص، ربات بدون مانع حرکت می کند و در گوشه ها گیر نمی کند.


  1. کنترل از راه دور. ربات تمام شده با استفاده از یک گیرنده مادون قرمز از یک کنترل از راه دور فرمان دریافت می کند. این دستگاه از دستورات به روشی مشابه ماشین های کنترل رادیویی اسباب بازی اطاعت می کند.


دستگاه این ربات مبتنی بر سنسورهای با کیفیت بالا و برد میکروکنترلر از Keyestudio است که آنالوگ مطلق برد Arduino Uno اصلی است و از نظر ویژگی های خارجی و پارامترهای فنی کمتر از آن نیست. شاسی روی پایه اکریلیک با چهار موتور الکتریکی N20 مجهز به گیربکس ساخته شده است.

از مزایای مهم Smart ROBO که باعث جذابیت این مجموعه در مقایسه با رقبا می شود عبارتند از:

  • کیت شامل همه چیز مورد نیاز برای مونتاژ است.کیت یک دستگاه کامل و آماده برای استفاده است. علاوه بر عناصر اصلی اصلی، کیت شامل عناصر اضافی است: پیچ گوشتی برای مونتاژ پلت فرم و چسباندن عناصر، و همچنین یک باتری برای عملکرد مستقل ربات.
  • دستورالعمل های گام به گام برای مونتاژ و پیکربندی ارائه شده است.این راهنما به شما امکان می دهد کل مسیر را مرحله به مرحله طی کنید: از مونتاژ قسمت مکانیکی ربات تا بارگذاری برنامه تمام شده در کنترلر.
  • سه حالت عملکرد متفاوتهر حالت را می توان به صلاحدید خود تغییر داد.
  • امکان مونتاژ بدون دستگاه لحیم کاری.همه سیم ها با استفاده از کانکتورهای سریع و پایانه های پیچی متصل می شوند. یعنی کاربر فقط باید عناصر را به یکدیگر متصل کند.
  • ایمنی.این ربات با استفاده از یک باتری معمولی 9 ولتی تغذیه می شود.
  • تطبیق پذیری.عملکرد ربات به سه حالت استاندارد محدود نمی شود. شما می توانید طرح موجود را خودتان تغییر دهید یا چیزی جدید توسعه دهید. سکوهای نصب مجهز به اتصال دهنده های جهانی هستند که به شما امکان می دهد ترکیب ماژول ها و سنسورها را به طور قابل توجهی گسترش دهید یا به طور کامل جایگزین کنید. قابلیت های ربات تنها به تخیل شما بستگی دارد.

این مجموعه نه تنها برای مبتدیان، بلکه برای کسانی که دانشی در زمینه برنامه نویسی کنترلر دارند و می خواهند آن را گسترش دهند نیز مفید خواهد بود. همچنین این محصول می تواند نقش راهنمای آموزشی در درس های فیزیک، کامپیوتر و مهندسی برق را ایفا کند. در صورت لزوم، می توان از آن به عنوان راهنمای گام به گام عمل در کلاس روباتیک استفاده کرد.


می توانید اطلاعات دقیق تری در مورد مجموعه Smart ROBO در سایت رسمی پیدا کنید

سنسورها یکی از مهمترین نقش ها را در رباتیک ایفا می کنند. ربات با استفاده از حسگرهای مختلف، محیط را حس می کند و می تواند در آن حرکت کند. در قیاس با یک موجود زنده، اینها اندامهای حسی هستند. حتی یک ربات خانگی معمولی نمی تواند بدون ساده ترین حسگرها به طور کامل کار کند. در این مقاله نگاهی دقیق به انواع سنسورهای قابل نصب بر روی ربات و مفید بودن استفاده از آنها خواهیم داشت.

سنسورهای لمسی


حسگرهای لمسی به ربات این توانایی را می دهند که به تماس ها (نیروهایی) که بین آن و سایر اشیاء در محل کار ایجاد می شود، پاسخ دهد. به طور معمول، این سنسورها به دستکاری‌کننده‌های صنعتی و همچنین روبات‌هایی با کاربردهای پزشکی مجهز هستند. ماشین های مجهز به حسگرهای لمسی به طور موثر عملیات مونتاژ و بازرسی را انجام می دهند، عملکردهایی که نیاز به توجه به جزئیات دارند.

هنگام توسعه روبات‌های انسان‌نمای مدرن، سازندگان آن‌ها را به این حسگرها مجهز می‌کنند تا ماشین‌ها را حتی بیشتر «جان‌دار» کنند و قادر باشند اطلاعات دنیای اطراف خود را به معنای واقعی کلمه از طریق لمس درک کنند.

سنسورهای نوری


هنگام ساخت یک ربات، شما به سادگی نمی توانید بدون حسگرهای نوری کار کنید. با کمک آنها، دستگاه همه چیز را در اطراف "می بیند". این سنسورها با استفاده از مقاومت نوری کار می کنند. سنسور انعکاس (امیتر و گیرنده) به شما امکان می دهد مناطق سفید یا سیاه روی سطح را تشخیص دهید که به عنوان مثال به یک ربات چرخدار اجازه می دهد در امتداد یک خط کشیده حرکت کند یا نزدیکی یک مانع را تعیین کند. منبع نور اغلب یک LED مادون قرمز با یک لنز است و آشکارساز یک فوتودیود یا ترانزیستور نوری است.

دوربین های فیلمبرداری سزاوار توجه ویژه هستند. در اصل، این چشم های روباتی هستند. امروزه با توجه به رشد تکنولوژی در زمینه پردازش تصویر از این نوع سنسورها استفاده زیادی می شود. همانطور که می دانید، علاوه بر روبات ها، برنامه های کاربردی زیادی برای دوربین های ویدئویی وجود دارد: سیستم های مجوز، تشخیص تصویر، تشخیص حرکت در صورت فعالیت های امنیتی و غیره.

سنسورهای صدا


این حسگرها برای حرکت ایمن ربات ها در فضا با اندازه گیری فاصله تا یک مانع از چند سانتی متر تا چند متر مورد استفاده قرار می گیرند. اینها شامل میکروفون (به شما امکان می دهد صدا، صدا و نویز را ضبط کنید)، فاصله یاب ها، که حسگرهایی هستند که فاصله اشیاء نزدیک را اندازه می گیرند و سایر حسگرهای اولتراسونیک. KM تقریباً در تمام شاخه های رباتیک به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد سنسور اولتراسونیک بر اساس اصل اکولوکیشن است. نحوه کار به این صورت است: بلندگوی دستگاه یک پالس اولتراسونیک با فرکانس مشخصی منتشر می کند و زمان بازگشت آن به میکروفون را اندازه می گیرد. مکان یاب صدا امواج صوتی جهت دار را منتشر می کند که از اجسام منعکس می شود و مقداری از آن صدا به حسگر بازگردانده می شود. در این حالت، زمان رسیدن و شدت چنین سیگنال بازگشتی، اطلاعاتی در مورد فاصله تا نزدیکترین اجسام دارد.

برای وسایل نقلیه زیرآبی خودمختار، از فناوری‌های سونار زیر آب عمدتاً استفاده می‌شود، در حالی که در خشکی، فناوری‌های سونار عمدتاً برای جلوگیری از برخورد فقط در مجاورت استفاده می‌شوند، زیرا این سنسورها برد محدودی دارند.


سایر دستگاه های جایگزین برای مکان یاب صوتی عبارتند از رادار، لیزر و لیدار. این نوع مسافت یاب به جای صدا از پرتو لیزری که از یک مانع بازتاب می شود استفاده می کند. این حسگرها به طور گسترده‌تری در توسعه اتومبیل‌های خودران استفاده می‌شوند، زیرا به وسیله نقلیه اجازه می‌دهند با ترافیک کارآمدتر کنار بیایند.

سنسورهای موقعیت


این نوع سنسور عمدتاً در وسایل نقلیه خودران، ربات های صنعتی و دستگاه هایی که نیاز به خود تعادلی دارند استفاده می شود. سنسورهای موقعیت عبارتند از GPS (سیستم موقعیت یابی جهانی)، نشانه ها (به عنوان یک فانوس دریایی عمل می کنند)، ژیروسکوپ (تعیین زاویه چرخش) و شتاب سنج. جی پی اس یک سیستم ناوبری ماهواره ای است که فاصله، زمان و مکان ربات را در فضا تعیین می کند. GPS به وسایل نقلیه زمینی، هوایی و آبی بدون سرنشین اجازه می دهد تا مسیر خود را پیدا کرده و به راحتی از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت کنند.

ژیروسکوپ نیز یک چیز رایج در رباتیک است. آنها مسئول تعادل و تثبیت هر وسیله هستند. و با توجه به ارزان بودن این قطعه در هر ربات خانگی قابل نصب است.

شتاب سنج حسگری است که به ربات اجازه می دهد تا شتاب بدن را تحت تاثیر نیروهای خارجی اندازه گیری کند. این دستگاه شبیه یک بدنه عظیم است که قابلیت حرکت در یک محور خاص را دارد و توسط فنرها به بدنه دستگاه متصل می شود. اگر چنین وسیله ای به سمت راست فشار داده شود، بار در امتداد راهنما به سمت چپ مرکز محور حرکت می کند.

سنسورهای شیب

این حسگرها در ربات‌هایی استفاده می‌شوند که برای کنترل شیب، حفظ تعادل و جلوگیری از چرخش دستگاه بر روی سطح ناهموار ضروری است. با هر دو رابط آنالوگ و دیجیتال موجود است.

سنسورهای مادون قرمز


در دسترس ترین و ساده ترین نوع حسگرهایی که در روبات ها برای تشخیص نزدیکی استفاده می شود. سنسور مادون قرمز به طور مستقل امواج مادون قرمز را ارسال می کند و با گرفتن سیگنال منعکس شده، وجود یک مانع در مقابل آن را تعیین می کند.

در حالت "beacon"، این سنسور سیگنال های ثابتی ارسال می کند که ربات می تواند جهت و فاصله تقریبی چراغ را تعیین کند. این به شما اجازه می دهد تا ربات را طوری برنامه ریزی کنید که همیشه در جهت این فانوس دریایی حرکت کند. هزینه کم این سنسور امکان نصب آن را تقریباً بر روی تمام ربات های خانگی فراهم می کند و در نتیجه آنها را به توانایی دوری از موانع مجهز می کند.

سنسورهای دما


سنسور دما یکی دیگر از وسایل مفیدی است که اغلب در دستگاه های مدرن استفاده می شود. این برای اندازه گیری خودکار دما در محیط های مختلف خدمت می کند. همانند کامپیوترها، در روبات ها نیز از دستگاه برای کنترل دمای پردازنده و خنک کردن به موقع آن استفاده می شود.

ما به همه اساسی‌ترین حسگرهایی که در رباتیک استفاده می‌شوند و به ربات اجازه می‌دهند ماهرانه‌تر، مانورپذیرتر و سازنده‌تر باشد، نگاه کردیم.

سنسور مانع مادون قرمز برای ربات خودروهای YL-63 (FC-51)
سنسور جلوگیری از موانع خودروی هوشمند ماژول ماژول لوله مادون قرمز سنسور فوتوالکتریک انعکاسی

سنسور غیر تماسی YL-63 اشیا را در محدوده ای از فاصله تقریباً صفر تا حد تعیین شده بدون تماس مستقیم با آنها تشخیص می دهد. سازندگان مختلف نام های متفاوتی را به یک دستگاه اختصاص می دهند. برخی سنسور ارائه شده را نام YL-63 و برخی دیگر FC-51 می نامند. سنسور برای استفاده در مواقعی در نظر گرفته شده است که اطلاعات مربوط به فاصله تا یک جسم مورد نیاز نیست، بلکه فقط در مورد وجود یا عدم وجود آن است. حداکثر فاصله تشخیص بستگی به تنظیم دارد. سنسور YL-63 دارای خروجی مجزا است. این یک حسگر نوری است که افزایش شدت تابش مادون قرمز (IR) منعکس شده را در یک فضای کنترل شده ثبت می کند. تغییرات در تشعشعات منعکس شده به دلیل حرکت قطعات مکانیزم یا حرکت اجسام اطراف رخ می دهد. YL-63 را می توان روی یک جسم متحرک قرار داد تا موقعیت آن را در فضای اطراف تعیین کند. برای شناسایی موانع در هنگام حرکت وسایل نقلیه اتوماتیک چرخدار و ردیابی استفاده می شود. این حسگر می تواند بخشی از یک کمک بصری برای دانش آموزان در زمینه سیستم های کنترل و اتوماسیون باشد.
این دستگاه حاوی یک منبع تابش IR و یک آشکارساز نوری است. تابش از یک مانع منعکس شده و توسط یک آشکارساز نوری ثبت می شود. سیگنالی را به مقایسه کننده LM393 ارسال می کند که برای عملکرد در سطح مشخصی از روشنایی آشکارساز نوری پیکربندی شده است. مقایسه کننده سیگنالی را در خروجی سنسور YL-63 در سطح منطقی پایین یا بالا تولید می کند.

سنسور نوری YL-63 متعلق به کلاس انتشار است. نام گروه سنسورها به دلیل عملکرد زیربنایی سنسور برای انعکاس تابش در بسیاری از جهات - انتشار تابش توسط یک سطح بازتابنده ایجاد شد.
عملکرد دستگاه برای تعیین روشنایی ردیاب نوری است. از آنجایی که YL-63 تشعشع منعکس شده را تشخیص می دهد، خطا در اندازه گیری فاصله وجود دارد که ناشی از بازتاب متفاوت سطوح اجسام ساخته شده از مواد مختلف است.

ضرایب فاصله برای بازتاب از مواد مختلف.

کاغذ مات سفید 1
پارچه پنبه ای 0,6
پلی وینیل کلرید خاکستری 0,57
درخت
کم رنگ 0,73
خام 0,4
پلاستیک
سفید 0,7
سیاه 0.22
لاستیک سیاه 0,2-0,15
آلومینیوم برس خورده 1,2
فولاد ضد زنگ جلا داده شده است 2,3

بازتاب و جذب متفاوت تابش از مواد مختلف برای کارکرد واحد سنجش سرعت سنج استفاده می شود. بیایید فرض کنیم که داریم. شما باید تعداد دور در دقیقه شفت موتور را بدانید. YL-63 به ما کمک خواهد کرد. کافی است یک تکه کاغذ سفید را به فلایویل بچسبانیم، پرتو سنسور را به چرخ فلایویل هدایت کنیم و یک واحد سنجش سرعت سنج به دست خواهیم آورد.
برای کاهش اثرات تداخل های مختلف، میکروکنترلر پردازشی داده های دریافتی از سنسور را در مدت زمان کوتاهی جمع آوری کرده و میانگین گیری را انجام می دهد. سنسور YL-63 می تواند در دستگاه هایی که میکروکنترلر ندارند کار کند.

گزینه ها

ولتاژ تغذیه 3.3-5 ولت
فاصله تشخیص تا صفحه مات سفید بازتابنده 0.02-0.3 متر
زاویه تشخیص 35 درجه
ابعاد 43 × 16 × 7 میلی متر

مخاطب

سنسور مانع YL-63 که با نام FC-51 نیز شناخته می شود، دارای یک فیش اتصال سه پین ​​است:
VCC - منبع تغذیه،
GND - سیم مشترک،
OUT - خروجی.

شاخص ها

دو نشانگر روی برد ماژول وجود دارد. درخشش سبز نشان می دهد که برق روشن است. اگر جسمی در ناحیه تشخیص وجود داشته باشد LED قرمز روشن می شود.

تنظیم فاصله سنجش

راه اندازی دستگاه توسط نشانگر تشخیص تسهیل می شود. این به شما امکان می دهد YL-63 با نام مستعار FC-51 را برای کار در شرایط واقعی پیکربندی کنید. تنظیم حساسیت سنسور با استفاده از یک مقاومت متغیر نصب شده روی برد انجام می شود. مانع در فاصله مورد نیاز از دستگاه های عکاسی سنسور نصب می شود. با چرخاندن کنتاکت متحرک مقاومت متغیر روی برد ماژول YL-63، فاصله پاسخ را تنظیم کرده و LED قرمز را روشن می کنید. سپس فاصله حسی با حرکت یک جسم بازتابنده بررسی می شود. تنظیم حداقل سه بار تکرار می شود.

برنامه ای برای پردازش سیگنال آردوینوYL-63

سیگنال سنسور به پایه 12 آردوینو ارسال می شود.

تنظیم خالی () (
Serial.begin(9600);
pinMode (12، INPUT)؛
}
حلقه خالی() (
Serial.print("Signaal:");
Serial.println(digitalRead(12));
تاخیر (500);
}

سنسور مادون قرمز در نسخه خانگی مجموعه Lego mindstorms EV3 گنجانده شده است. این تنها سنسوری است که می‌تواند به‌صورت مستقل یا همراه با چراغ مادون قرمز، که بخشی از کیت خانگی است، استفاده شود. دو درس بعدی را به مطالعه این دو دستگاه و همچنین تعامل آنها با یکدیگر اختصاص خواهیم داد.

8.1. ما سنسور مادون قرمز و چراغ مادون قرمز را مطالعه می کنیم

(عکس. 1)در کار خود از امواج نور نامرئی برای انسان استفاده می کند - امواج مادون قرمز * . امواج مشابه، به عنوان مثال، توسط کنترل از راه دور برای انواع لوازم خانگی مدرن (تلویزیون، دستگاه های ویدئویی و موسیقی) استفاده می شود. سنسور مادون قرمز در حالت "تقریبی"به طور مستقل امواج مادون قرمز را ارسال می کند و با گرفتن سیگنال منعکس شده، وجود یک مانع در مقابل آن را تعیین می کند. سنسور مادون قرمز دو حالت کار دیگر را به صورت پشت سر هم با یک چراغ مادون قرمز اجرا می کند (شکل 2). در حالت "از راه دور"سنسور مادون قرمز می تواند فشار دادن دکمه های چراغ مادون قرمز را تشخیص دهد که به شما امکان می دهد کنترل از راه دور ربات را سازماندهی کنید. در حالت "فانوس دریایی"فانوس مادون قرمز سیگنال های ثابتی را ارسال می کند که حسگر مادون قرمز می تواند جهت و فاصله تقریبی چراغ را تعیین کند که به ربات اجازه می دهد طوری برنامه ریزی شود که همیشه در جهت چراغ مادون قرمز دنبال کند. قبل از استفاده از چراغ مادون قرمز، باید دو باتری قلمی نصب کنید.

برنج. 1

برنج. 2

8.2. سنسور مادون قرمز حالت زوم

این حالت عملکرد سنسور مادون قرمز شبیه به حالت تعیین فاصله سنسور اولتراسونیک است. تفاوت در ماهیت امواج نور نهفته است: اگر امواج صوتی از اکثر مواد تقریباً بدون تضعیف منعکس شود، بازتاب امواج نور نه تنها توسط مواد، بلکه تحت تأثیر رنگ سطح نیز قرار می گیرد. رنگ‌های تیره برخلاف رنگ‌های روشن، نور را با شدت بیشتری جذب می‌کنند که بر عملکرد سنسور مادون قرمز تأثیر می‌گذارد. محدوده عملکرد سنسور مادون قرمز نیز با سنسور اولتراسونیک متفاوت است - سنسور مقادیر متفاوتی را نشان می دهد 0 (شیء بسیار نزدیک است) به 100 (شخص دور است یا شناسایی نشده است). بار دیگر تأکید می کنیم: سنسور مادون قرمز نمی تواند برای تعیین فاصله دقیق تا یک شی مورد استفاده قرار گیرد، زیرا خوانش آن در حالت "رویکرد" تحت تأثیر رنگ سطح جسم مورد بررسی قرار می گیرد. به نوبه خود، می توان از این ویژگی برای تمایز بین اجسام روشن و تاریک واقع در فاصله مساوی از ربات استفاده کرد. سنسور مادون قرمز با کار شناسایی یک مانع در مقابل خود کاملاً موفق عمل می کند.

بیایید یک مشکل عملی مشابه را حل کنیم مسئله شماره 14 درس شماره 7، اما برای اینکه خودمان را تکرار نکنیم، شرایط را با الزامات اضافی پیچیده می کنیم.

وظیفه شماره 17:برنامه ای برای یک ربات متحرک مستطیل بنویسید که جلوی دیوار یا مانع می ایستد، کمی عقب می رود، 90 درجه می چرخد ​​و تا مانع بعدی به حرکت خود ادامه می دهد.

روباتی که طبق دستورالعمل مونتاژ شده است small-robot-31313، یک سنسور مادون قرمز جلوتر در جهت حرکت نصب شده است. آن را با کابل به پورت وصل کنید "3" ماژول EV3 و بیایید شروع به ایجاد برنامه کنیم.

بیایید بلوک برنامه را در نظر بگیریم "انتظار"پالت نارنجی با تغییر آن به حالت: - "مقایسه" - "بزرگنمایی" (شکل 3). در این حالت برنامه بلوک می شود "انتظار"دارای دو پارامتر ورودی: "نوع مقایسه"و "مقدار آستانه". ما قبلاً می دانیم که چگونه این پارامترها را پیکربندی کنیم.

برنج. 3

راه حل:

  1. حرکت مستقیم رو به جلو را شروع کنید
  2. صبر کنید تا مقدار آستانه سنسور مادون قرمز کمتر از 20 شود
  3. حرکت رو به جلو را متوقف کنید
  4. 1 دور موتور به عقب برگردید
  5. 90 درجه به راست بپیچید (با استفاده از دانش درس شماره 3 زاویه چرخش مورد نیاز موتورها را محاسبه کنید)
  6. اجرای مراحل 1 تا 5 را در یک حلقه بی پایان ادامه دهید.

سعی کن حل کنی مشکل شماره 17به طور مستقل، بدون بررسی تصمیم.

برنج. 4

اکنون، برای تجمیع مواد، سعی کنید راه حل را تطبیق دهید مسائل شماره 15 درس شماره 7برای استفاده از سنسور مادون قرمز! اتفاق افتاد؟ برداشت های خود را در نظرات مربوط به درس به اشتراک بگذارید...

8.3. کنترل از راه دور ربات با استفاده از چراغ مادون قرمز

چراغ مادون قرمز موجود در نسخه خانگی کیت ساخت لگو mindstorms EV3، همراه با یک سنسور مادون قرمز، امکان کنترل از راه دور ربات را فراهم می کند. بیایید نگاهی دقیق تر به فانوس دریایی بیندازیم:

  1. با استفاده از یک چراغ مادون قرمز، فرستنده سیگنال را هدایت کنید (شکل 5 مورد 1)به سمت ربات نباید هیچ مانعی بین فانوس دریایی و ربات وجود داشته باشد! به لطف زاویه دید گسترده، حسگر مادون قرمز به طور قابل اعتماد سیگنال ها را دریافت می کند، حتی اگر چراغ در پشت ربات قرار داشته باشد!
  2. روی بدنه چراغ 5 دکمه خاکستری وجود دارد (شکل 5 مورد 2)که کلیک های آن توسط سنسور مادون قرمز تشخیص داده می شود و کدهای کلیک را به برنامه ای که ربات را کنترل می کند منتقل می کند.
  3. استفاده از کلید قرمز مخصوص (شکل 5 مورد 3)شما می توانید یکی از چهار کانال را برای ارتباط بین بیکن و سنسور انتخاب کنید. این کار به این دلیل انجام شد که بتوان چندین ربات را در نزدیکی کنترل کرد.

برنج. 5

مشکل شماره 18:برنامه ای بنویسید برای کنترل از راه دور یک ربات با استفاده از یک چراغ مادون قرمز.

ما قبلاً می دانیم که برای پیاده سازی توانایی انتخاب بلوک های اجرایی، باید از یک بلوک برنامه استفاده کنیم "تعویض"پالت نارنجی. حالت عملکرد بلوک را تنظیم کنید "تعویض" V - "اندازه گیری" - "Remote" (شکل 6).

برنج. 6

برای فعال کردن اتصال بین سنسور مادون قرمز و بیکن، باید مقدار پارامتر صحیح را تنظیم کنید "کانال" (شکل 7 مورد 1)با توجه به کانال انتخاب شده در فانوس دریایی! هر محفظه برنامه بلوک "تعویض"لازم است یکی از گزینه های ممکن برای فشار دادن کلیدهای خاکستری مقایسه شود (شکل 7 مورد 2). توجه داشته باشید که برخی از گزینه ها شامل فشار دادن دو کلید به طور همزمان است (کلیدهای فشار داده شده با رنگ قرمز مشخص شده اند). مجموع در بلوک برنامه "تعویض"در این حالت می توانید تا 12 شرایط مختلف (یکی از شرایط باید به عنوان شرط پیش فرض انتخاب شود). کانتینرهای نرم افزار به بلوک اضافه می شوند "تعویض"با کلیک بر روی "+" (شکل 7 مورد 3).

برنج. 7

ما پیشنهاد می کنیم الگوریتم کنترل ربات زیر را پیاده سازی کنیم:

  • با فشار دادن دکمه سمت چپ بالا چرخش موتور سمت چپ را روشن می کند، ربات به سمت راست می چرخد (شکل 7 مقدار مورد 2: 1)
  • با فشار دادن دکمه سمت راست بالا چرخش موتور سمت راست را روشن می کند، ربات به چپ می چرخد (شکل 7 مورد 2 مقدار: 3)
  • همزمان با فشردن دکمه های چپ و راست بالا، چرخش همزمان موتورهای چپ و راست به جلو روشن می شود، ربات در یک خط مستقیم به جلو حرکت می کند. (شکل 7 مورد 2 مقدار: 5)
  • همزمان با فشار دادن دکمه های چپ و راست پایین، چرخش همزمان موتورهای چپ و راست به عقب روشن می شود، ربات در یک خط مستقیم به سمت عقب حرکت می کند. (شکل 7 مورد 2 مقدار: 8)
  • اگر هیچ دکمه ای فشار داده نشود، ربات متوقف می شود (شکل 7 مقدار مورد 2: 0).

هنگام توسعه یک الگوریتم کنترل از راه دور، باید موارد زیر را بدانید: هنگامی که یکی از ترکیب های دکمه های خاکستری فشار داده می شود، چراغ مادون قرمز به طور مداوم سیگنال مربوطه را ارسال می کند، اگر دکمه ها آزاد شوند، ارسال سیگنال متوقف می شود. استثنا یک دکمه خاکستری افقی جداگانه است (شکل 7 موقعیت 2 مقدار: 9). این دکمه دو حالت دارد: "بر" - "خاموش". در حالت روشن، بیکن به ارسال سیگنال ادامه می‌دهد، حتی اگر دکمه را رها کنید (همانطور که چراغ سبز LED روشن می‌شود)، برای خاموش کردن ارسال سیگنال در این حالت، دکمه خاکستری افقی را دوباره فشار دهید.

بیایید اجرای برنامه را شروع کنیم:

الگوریتم کنترل از راه دور ما فراهم می کند 5 گزینه های رفتار، بر این اساس بلوک برنامه ما "تعویض"شامل پنج کانتینر نرم افزار خواهد بود. بیایید راه اندازی آنها را شروع کنیم.

  1. بیایید وقتی هیچ دکمه ای فشار داده نمی شود، گزینه پیش فرض را به گزینه اختصاص دهیم. (شکل 7 مقدار مورد 2: 0). بیایید یک بلوک نرم افزاری را در ظرف نصب کنیم که موتورها را خاموش می کند "ب"و "C".
  2. در دکمه بالا سمت چپ، روی ظرف گزینه کلیک کنید (شکل 7 مقدار مورد 2: 1)بلوک نرم افزار را نصب کنید "موتور بزرگ"، موتور را روشن می کند "ب".
  3. در دکمه بالا سمت راست، روی ظرف گزینه کلیک کنید (شکل 7 مورد 2 مقدار: 3)بلوک نرم افزار را نصب کنید "موتور بزرگ"، موتور را روشن می کند "C".
  4. در ظرف گزینه فشار دادن همزمان دکمه های چپ و راست بالا (شکل 7 مورد 2 مقدار: 5)بلوک نرم افزار را نصب کنید "کنترل موتور مستقل" "ب"و "C"رو به جلو.
  5. در ظرف گزینه فشار دادن همزمان دکمه های چپ و راست پایین (شکل 7 مورد 2 مقدار: 8)بلوک نرم افزار را نصب کنید "کنترل موتور مستقل"، موتورها را روشن می کند "ب"و "C"بازگشت.
  6. بیایید بلوک برنامه سفارشی شده خود را قرار دهیم "تعویض"داخل بلوک برنامه "دوره".

با استفاده از طرح پیشنهادی، سعی کنید خودتان یک برنامه ایجاد کنید، بدون اینکه به راه حل نگاه کنید!

برنج. 8

برنامه به دست آمده را در ربات بارگذاری کرده و آن را برای اجرا اجرا کنید. سعی کنید ربات را با استفاده از یک چراغ مادون قرمز کنترل کنید. آیا همه چیز برای شما درست شد؟ آیا اصل اجرای کنترل از راه دور را درک می کنید؟ سعی کنید گزینه های کنترل اضافی را پیاده سازی کنید. برداشت خود را در نظرات این درس بنویسید.

*آیا می خواهید امواج نامرئی را ببینید؟ حالت عکس را در تلفن همراه خود روشن کنید و عنصر ساطع کننده کنترل از راه دور را از تلویزیون به لنز تلفن همراه بیاورید. دکمه های روی کنترل از راه دور را فشار دهید و درخشش امواج مادون قرمز را روی صفحه تلفن تماشا کنید.

سنسورها یکی از مهمترین نقش ها را در رباتیک ایفا می کنند. ربات با استفاده از حسگرهای مختلف محیط را حس می کند و می تواند در آن حرکت کند. در قیاس با یک موجود زنده، اینها اندامهای حسی هستند. حتی یک ربات خانگی معمولی نمی تواند بدون ساده ترین حسگرها به طور کامل کار کند. در این مقاله نگاهی دقیق به انواع سنسورهای قابل نصب بر روی ربات و مفید بودن استفاده از آنها خواهیم داشت.

سنسورهای لمسی

حسگرهای لمسی به ربات این توانایی را می دهند که به تماس ها (نیروهایی) که بین آن و سایر اشیاء در محل کار ایجاد می شود، پاسخ دهد. به طور معمول، این سنسورها به دستکاری‌کننده‌های صنعتی و همچنین روبات‌هایی با کاربردهای پزشکی مجهز هستند. ماشین های مجهز به حسگرهای لمسی به طور موثر عملیات مونتاژ و بازرسی را انجام می دهند، عملکردهایی که نیاز به توجه به جزئیات دارند.

هنگام توسعه روبات‌های انسان‌نمای مدرن، سازندگان آن‌ها را به این حسگرها مجهز می‌کنند تا ماشین‌ها را حتی بیشتر «جان‌دار» کنند و قادر باشند اطلاعات دنیای اطراف خود را به معنای واقعی کلمه از طریق لمس درک کنند.

سنسورهای نوری

هنگام ساخت یک ربات، شما به سادگی نمی توانید بدون حسگرهای نوری کار کنید. با کمک آنها، دستگاه همه چیز را در اطراف "می بیند". این سنسورها با استفاده از مقاومت نوری کار می کنند. سنسور انعکاس (امیتر و گیرنده) به شما امکان می دهد مناطق سفید یا سیاه روی سطح را تشخیص دهید که به عنوان مثال به یک ربات چرخدار اجازه می دهد در امتداد یک خط کشیده حرکت کند یا نزدیکی یک مانع را تعیین کند. منبع نور اغلب یک LED مادون قرمز با یک لنز است و آشکارساز یک فوتودیود یا ترانزیستور نوری است.

دوربین های فیلمبرداری سزاوار توجه ویژه هستند. در اصل، این چشم های روباتی هستند. امروزه با توجه به رشد تکنولوژی در زمینه پردازش تصویر از این نوع سنسورها استفاده زیادی می شود. همانطور که می دانید، علاوه بر روبات ها، برنامه های کاربردی زیادی برای دوربین های ویدئویی وجود دارد: سیستم های مجوز، تشخیص تصویر، تشخیص حرکت در صورت فعالیت های امنیتی و غیره.

سنسورهای صدا

این حسگرها برای حرکت ایمن ربات ها در فضا با اندازه گیری فاصله تا یک مانع از چند سانتی متر تا چند متر مورد استفاده قرار می گیرند. اینها شامل میکروفون (به شما امکان می دهد صدا، صدا و نویز را ضبط کنید)، فاصله یاب ها، که حسگرهایی هستند که فاصله اشیاء نزدیک را اندازه می گیرند و سایر حسگرهای اولتراسونیک. KM تقریباً در تمام شاخه های رباتیک به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد سنسور اولتراسونیک بر اساس اصل اکولوکیشن است. نحوه کار به این صورت است: بلندگوی دستگاه یک پالس اولتراسونیک با فرکانس مشخصی منتشر می کند و زمان بازگشت آن به میکروفون را اندازه می گیرد. مکان یاب صدا امواج صوتی جهت دار را منتشر می کند که از اجسام منعکس می شود و مقداری از آن صدا به حسگر بازگردانده می شود. در این حالت، زمان رسیدن و شدت چنین سیگنال بازگشتی، اطلاعاتی در مورد فاصله تا نزدیکترین اجسام دارد.

برای وسایل نقلیه زیرآبی خودمختار، از فناوری‌های سونار زیر آب عمدتاً استفاده می‌شود، در حالی که در خشکی، فناوری‌های سونار عمدتاً برای جلوگیری از برخورد فقط در مجاورت استفاده می‌شوند، زیرا این سنسورها برد محدودی دارند.

سایر دستگاه های جایگزین برای مکان یاب صوتی عبارتند از رادار، لیزر و لیدار. این نوع مسافت یاب به جای صدا از پرتو لیزری که از یک مانع بازتاب می شود استفاده می کند. این حسگرها به طور گسترده‌تری در توسعه اتومبیل‌های خودران استفاده می‌شوند، زیرا به وسیله نقلیه اجازه می‌دهند با ترافیک کارآمدتر کنار بیایند.

سنسورهای موقعیت

این نوع سنسور عمدتاً در وسایل نقلیه خودران، ربات های صنعتی و دستگاه هایی که نیاز به خود تعادلی دارند استفاده می شود. سنسورهای موقعیت عبارتند از GPS (سیستم موقعیت یابی جهانی)، نشانه ها (به عنوان یک فانوس دریایی عمل می کنند)، ژیروسکوپ (تعیین زاویه چرخش) و شتاب سنج. جی پی اس یک سیستم ناوبری ماهواره ای است که فاصله، زمان و مکان ربات را در فضا تعیین می کند. GPS به وسایل نقلیه زمینی، هوایی و آبی بدون سرنشین اجازه می دهد تا مسیر خود را پیدا کرده و به راحتی از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت کنند.

ژیروسکوپ نیز یک چیز رایج در رباتیک است. آنها مسئول تعادل و تثبیت هر وسیله هستند. و با توجه به ارزان بودن این قطعه در هر ربات خانگی قابل نصب است.

شتاب سنج حسگری است که به ربات اجازه می دهد تا شتاب بدن را تحت تاثیر نیروهای خارجی اندازه گیری کند. این دستگاه شبیه یک بدنه عظیم است که قابلیت حرکت در یک محور خاص را دارد و توسط فنرها به بدنه دستگاه متصل می شود. اگر چنین وسیله ای به سمت راست فشار داده شود، بار در امتداد راهنما به سمت چپ مرکز محور حرکت می کند.

سنسورهای شیب

این حسگرها در ربات‌هایی استفاده می‌شوند که برای کنترل شیب، حفظ تعادل و جلوگیری از چرخش دستگاه بر روی سطح ناهموار ضروری است. با هر دو رابط آنالوگ و دیجیتال موجود است.

سنسورهای مادون قرمز

در دسترس ترین و ساده ترین نوع حسگرهایی که در روبات ها برای تشخیص نزدیکی استفاده می شود. سنسور مادون قرمز به طور مستقل امواج مادون قرمز را ارسال می کند و با گرفتن سیگنال منعکس شده، وجود یک مانع در مقابل آن را تعیین می کند.

در حالت "beacon"، این سنسور سیگنال های ثابتی ارسال می کند که ربات می تواند جهت و فاصله تقریبی چراغ را تعیین کند. این به شما اجازه می دهد تا ربات را طوری برنامه ریزی کنید که همیشه در جهت این فانوس دریایی حرکت کند. هزینه کم این سنسور امکان نصب آن را تقریباً بر روی تمام ربات های خانگی فراهم می کند و در نتیجه آنها را به توانایی دوری از موانع مجهز می کند.

سنسورهای دما

سنسور دما یکی دیگر از وسایل مفیدی است که اغلب در دستگاه های مدرن استفاده می شود. این برای اندازه گیری خودکار دما در محیط های مختلف خدمت می کند. همانطور که در کامپیوترها، در روبات ها نیز از دستگاه برای کنترل دمای پردازنده و خنک کردن به موقع آن استفاده می شود.

ما به همه اساسی‌ترین حسگرهایی که در رباتیک استفاده می‌شوند و به ربات اجازه می‌دهند ماهرانه‌تر، مانورپذیرتر و سازنده‌تر باشد، نگاه کردیم.

در این مقاله به چندین طرح ربات خواهیم پرداخت که رفتارهای زیر را اجرا می کنند:
1. وقتی مانعی را با آنتن هایش در تماس است دور می زند.
2. از موانع بدون تماس (سپر IR) اجتناب می کند.
3. "آنتن" خود را بر روی مانع قرار می دهد، به عقب حرکت می کند، چرخش می کند، سپس به حرکت ادامه می دهد.
4. با چرخش (سپر IR) از موانع دوری می کند.
5. شی را با حفظ فاصله (سپر IR) دنبال می کند.

قبل از شروع به بررسی مدارها، اجازه دهید به طور خلاصه به ویژگی های تراشه L293 نگاهی بیندازیم.

عکس. 1. پینوت تراشه L293D

در داخل آن دو درایور برای کنترل موتورهای الکتریکی وجود دارد.
موتورها به خروجی های OUTPUT متصل می شوند. ما قابلیت اتصال دو موتور DC را داریم.
پایه های 8 و 16 ریز مدار به منبع تغذیه مثبت وصل می شوند. منبع تغذیه جداگانه پشتیبانی می شود، یعنی. پایه 16 (Vss) برای تغذیه خود تراشه (5 ولت) در نظر گرفته شده است و پایه Vs (پایه هشتم) می تواند به منبع تغذیه موتورها متصل شود. حداکثر ولتاژ قسمت برق 36 ولت است.
من آنها را جدا نمی کنم و آنها را در همه مدارها به یک منبع برق مشترک وصل می کنم.
منبع تغذیه منفی یا زمین (GND) به پین ​​های شماره 4، 5، 12، 13 وصل می شود. این کنتاکت ها علاوه بر این، اتلاف گرما را برای ریز مدار فراهم می کنند، بنابراین هنگام لحیم کاری به برد، توصیه می شود یک عدد بزرگ شده اختصاص دهید. منطقه متالایزه شده برای این پین ها.
این میکرو مدار دارای ورودی های ENABLE1 و ENABLE2 نیز می باشد.
برای روشن کردن درایورها، باید یک واحد منطقی روی این پایه ها وجود داشته باشد، به عبارت دیگر، پایه های 1 و 9 را به منبع تغذیه مثبت وصل می کنیم.
همچنین ورودی های ورودی برای کنترل موتورها وجود دارد.

شکل 2. جدول مطابقت بین سطوح منطقی در ورودی و خروجی.

در بالا جدولی وجود دارد که از آن می توانید بفهمید که اگر یک منطقی برای ورودی INPUT1 اعمال شود، i.e. به مثبت منبع تغذیه وصل کنید و ورودی INPUT2 را به منفی وصل کنید، سپس موتور M1 شروع به چرخش در جهت خاصی می کند. و اگر سطوح منطقی را در این ورودی ها عوض کنید، موتور M1 در جهت دیگر می چرخد.
همین اتفاق در مورد قسمت دوم که موتور M2 به آن متصل است نیز می افتد.

این ویژگی است که در طرح های ربات ارائه شده استفاده می شود.

طرح شماره 1. ربات وقتی مانعی را با "آنتن" خود تماس می گیرد، دور آن می رود.

شکل 3. طرح شماره 1. دارای سنسورهای مکانیکی مانع

پس از اعمال برق، موتورها در جهت خاصی می چرخند و ربات را به جلو می برند. این به دلیل این واقعیت است که یک سیگنال سطح بالا از طریق مقاومت R2 به INPUT1 عرضه می شود، درست مانند ورودی INPUT4. ترانزیستور VT1 به طور ایمن بسته شده است، پایه به منبع تغذیه منهای کشیده می شود و هیچ جریانی به کلکتور جریان نمی یابد.
در سمت چپ توضیح خواهم داد، زیرا ... هر دو قسمت متقارن هستند
در ورودی INPUT2، یک 0 منطقی از طریق مقاومت R3 تنظیم می شود (شکل 2)، موتور در جهت خاصی می چرخد. در سمت راست نمودار، همین اتفاق می افتد و ربات به جلو حرکت می کند.
مدار حاوی کلیدهای (SB1، SB2) است که از کلیدهای SPDT استفاده می کنند. گیره های کاغذ با استفاده از چسب حرارتی به آن ها متصل شده و سنسورهای مانع به دست می آیند.

شکل 4. سنسورهای آنتن از گیره های کاغذ ساخته می شوند.

هنگامی که چنین سنسوری با مانع برخورد می کند، کلید بسته می شود و ورودی INPUT2 به منبع تغذیه مثبت وصل می شود، یعنی. منطقی "1" ارائه شده است. در همان لحظه، ترانزیستور نیز باز می شود، در نتیجه یک منطقی در ورودی INPUT1 با یک صفر منطقی جایگزین می شود. با فشار دادن دکمه، موتور در جهت دیگر می چرخد. میکروسوئیچینگ به‌طور ناگهانی اتفاق می‌افتد و موتور ربات را از مانع دور می‌کند تا زمانی که حسگر تماس با مانع را متوقف کند.

همانطور که ممکن است حدس بزنید، کلیدها یا خود موتورها باید به صورت متقاطع چیده شوند.

طرح شماره 2. ربات بدون تماس از موانع جلوگیری می کند (سپر IR)

اگر از گیرنده‌های TSOP به عنوان حسگر برای دریافت سیگنال‌های مادون قرمز استفاده شود، می‌توان رفتار جالب‌تری را نیز درک کرد. این نوعی سپر IR خواهد بود.
بنابراین اکنون مدار به این شکل است.

شکل 5. طرح شماره 2. دارای سنسورهای مانع مادون قرمز

"ماژول دریافت IR" به این صورت عمل می کند: هنگامی که یک سیگنال مادون قرمز به گیرنده TSOP می رسد، یک ولتاژ منفی در خروجی آن ظاهر می شود که ترانزیستور PNP را باز می کند و جریان منبع تغذیه به مدار ورودی ریز مدار عرضه می شود. . اگر آخرین بار از سوئیچ‌های مکانیکی با به اصطلاح آنتن‌های ساخته شده از گیره‌های کاغذ استفاده شده باشد، طرح جدید به ربات اجازه می‌دهد تا با مانع برخورد نکند، بلکه از فاصله‌ای معین به آن واکنش نشان دهد. به نظر می رسد این است:

قسمت دریافت کننده به این صورت طراحی شده است: دو ماژول کاملاً یکسان (چپ و راست) که به هم متصل شده اند (شکل 8).

TSOP1136 با فرکانس کاری 36 کیلوهرتز به عنوان گیرنده استفاده شد. محل پین ها در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 6. TSOP1136.

ما گیرنده ها را کشف کرده ایم، اما برای تشخیص موانع، باید تابش مادون قرمز را با فرکانس مشخصی به فضای مقابل ربات بفرستید. فرکانس کاری گیرنده ها متفاوت است، در مورد من 36 کیلوهرتز است. بنابراین، یک مولد پالس برای این فرکانس روی تراشه NE555 مونتاژ شد و دیودهای ساطع کننده مادون قرمز به خروجی متصل شدند.


شکل 7. مدار امیتر NE555.

تکه ای از تخته نان به شاسی ربات وصل شده است که می توانید تعداد دلخواه دیود IR را روی آن نصب کنید.
توصیه می شود لوله های گرما انقباض یا چیزی مشابه را روی دیودها قرار دهید تا به سمت جلو بدرخشند و در جهات مختلف نباشند.

شکل 8. سپر IR.

پس از اعمال برق، ربات ممکن است به سمت عقب حرکت کند، این به دلیل حساسیت بیش از حد گیرنده های TSOP است. آنها سیگنال منعکس شده را حتی از کف، دیوارها و سطوح دیگر درک می کنند. بنابراین در مدار فرستنده سیگنال IR (شکل 7) از یک مقاومت پیرایش استفاده می شود که به کمک آن روشنایی دیودهای مادون قرمز را کاهش می دهیم و به حساسیت مورد نظر دست می یابیم.

طرح شماره 3. چنین رباتی از مانع حرکت می کند و چرخش می کند.

بیایید به یک طرح جالب دیگر نگاه کنیم.

شکل 9. طرح شماره 3.

هنگامی که چنین رباتی با یکی از آنتن های خود به مانعی برخورد می کند، به عقب حرکت می کند و کمی چرخش می کند، سپس پس از مکث کوتاهی ربات به حرکت خود ادامه می دهد. این رفتار در انیمیشن زیر نشان داده شده است:

این مدار با سپر مادون قرمز مدار قبلی نیز کاملا سازگار است.

خازن های الکترولیتی در مدار بین امیتر و مقاومت های پایه ترانزیستورهای VT1 و VT2 ظاهر شدند. دیودهای VD1، VD2 و LED های HL1، HL2 ظاهر شدند.
بیایید بررسی کنیم که چرا این اجزای اضافی مورد نیاز هستند.
بنابراین، هنگامی که سوئیچ SB1 بسته می شود، به عنوان مثال. سنسور اول، جریان منبع تغذیه مثبت از طریق دیود VD1 و مقاومت محدود کننده جریان R1 به پایه ترانزیستور می رسد. با تغییر سطح منطقی در ورودی INPUT1 باز می شود و سطح در ورودی INPUT2 نیز تغییر می کند.
در این لحظه جریان نیز به خازن C1 می ریزد و شارژ می شود. موتور M1 به طور ناگهانی جهت چرخش را تغییر می دهد و ربات از مانع عقب می رود. در ویدیو می بینید که موتور دوم نیز جهت حرکت را تغییر می دهد اما برای مدت زمان کوتاه تری. این به این دلیل است که وقتی سنسور SB1 بسته است، جریان منبع تغذیه به علاوه نیز از طریق LED HL2 به سمت راست مدار می‌رود. LED ها نه تنها یک سیگنال کوتاه مدت در مورد برخورد با مانع ارائه می دهند، بلکه به عنوان یک جذب کننده ولتاژ برای نیمه مخالف مدار نیز عمل می کنند. به بیان ساده، هنگامی که کلید SB1 ​​بسته است، خازن C2 کمتر از C1 شارژ می شود. و هنگامی که کلید (سنسور) SB2 بسته می شود، همان اتفاق می افتد، اما برعکس - C2 بیشتر شارژ می شود (یعنی ولتاژ روی صفحات آن بیشتر است). این به شما امکان می دهد نه تنها از مانع دور شوید، بلکه کمی از آن دور شوید. زاویه این چرخش به ظرفیت خازن های C1 و C2 بستگی دارد. به نظر من خازن هایی با ظرفیت 22 μF بهینه هستند. با ظرفیت 47 µF زاویه چرخش بیشتر خواهد بود.
همچنین در این ویدیو می توانید متوجه شوید که پس از عقب نشینی ربات از یک مانع، قبل از حرکت به جلو، مکث کوتاهی وجود دارد. این به دلیل تخلیه خازن ها اتفاق می افتد، یعنی. در برخی از زمان‌ها، سیگنال‌های منطقی در ورودی‌های ورودی متعادل می‌شوند و راننده برای یک ثانیه دیگر متوجه نمی‌شود که موتور را در چه جهتی بچرخاند. اما هنگامی که C1 و C2 تخلیه می شوند، ورودی های INPUT به سطوح منطقی اولیه خود باز می گردند.
دیودهای VD1 و VD2 از تخلیه خازن ها از طریق LED های HL1، HL2 جلوگیری می کنند. بدون LED مدار کار نمی کند.

طرح شماره 4. نمودار قبلی با ضربه گیر IR.

این طرح با طرح قبلی متفاوت است زیرا به جای سنسورهای مکانیکی از سنسورهای مادون قرمز (سپر IR) در اینجا استفاده می شود.

شکل 10. طرح شماره 4.

کلکتورهای ترانزیستورهای PNP VT1 و VT2، هنگامی که یک مانع تشخیص داده می شود، سیگنالی را به مدار ورودی ریزمدار ارسال می کنند. سپس همه چیز به همان روشی که قبلاً توضیح داده شد اتفاق می افتد، فقط چنین روباتی وقتی مانعی را در مقابل خود تشخیص می دهد، به عقب حرکت می کند، چرخشی می کند و سپس به حرکت خود ادامه می دهد.
این رفتار در انیمیشن زیر نشان داده شده است:

اگر ظرفیت خازن‌های C1 و C2 به مثلاً 1 µF (حداقل ظرفیت 0.22 µF) کاهش یابد، ربات ناگهانی‌تر رفتار می‌کند.

چگونه یک ربات را به دنبال یک شی بسازیم؟

در تمام طرح های ارائه شده در بالا، سنسورها یا خود موتورها باید به صورت متقاطع مرتب شوند. و با اتصال مستقیم (زمانی که سنسور چپ به موتور چپ فرمان می دهد، سمت راست - سمت راست)، ربات از مانع اجتناب نمی کند، بلکه آن را دنبال می کند. به لطف اتصال مستقیم، می توانید به رفتار بسیار جالبی از ربات دست پیدا کنید - با حفظ فاصله مشخص، به طور فعال یک شی را تعقیب می کند. فاصله تا جسم به روشنایی دیودهای IR روی سپر بستگی دارد (تنظیم کنید).

چند عکس دیگر:

در این شاسی از قطعات فلزی طراح استفاده شده است. تخته نان برای تعویض آسان باتری بیرون می‌رود.

این ربات با 4 باتری قلمی تغذیه می شود.

گزینه های ساخت بدنه و شاسی برای ربات فقط با تخیل شما محدود می شود، به خصوص که راه حل های آماده زیادی در فروش وجود دارد. در مورد من، مدار به برد منتقل می شود، زیرا یک دسته سیم از نظر زیبایی شناسی خوشایند نیست. باتری هایی با مدار شارژ مجدد نیز نصب خواهند شد. و چه پیشرفت های دیگری را می توان ایجاد کرد یا عملکردهای جدیدی اضافه کرد - می توانید همه اینها را در نظرات پیشنهاد دهید.

ویدئویی برای این مقاله وجود دارد که عملکرد مدارها را با جزئیات شرح می دهد و گزینه های مختلف برای رفتار ربات را نشان می دهد.

فهرست عناصر رادیویی

تعیین تایپ کنید فرقه تعداد توجه داشته باشیدخرید کنیددفترچه یادداشت من
عناصر مدار شماره 1 و شماره 2 (به جز سپر IR)
VT1، VT2 ترانزیستور دوقطبی

2N3904

2 به دفترچه یادداشت
R1، R2، R4، R6 مقاومت

10 کیلو اهم

4 به دفترچه یادداشت
R3، R5 مقاومت

4.7 کیلو اهم

2 به دفترچه یادداشت
C1 100μF1 به دفترچه یادداشت
عناصر "ماژول دریافت IR" در نمودار شماره 2، شماره 4
VT1، VT2 ترانزیستور دوقطبی

2N3906

2 KT361، KT816 به دفترچه یادداشت
R1، R2 مقاومت

100 اهم

2 به دفترچه یادداشت
C1، C2 خازن الکترولیتی10-47 uF2 به دفترچه یادداشت
عناصر "ماژول انتشار سیگنال IR" شکل 7
R1 مقاومت

1 کیلو اهم

1 به دفترچه یادداشت
R2 مقاومت

1.5 کیلو اهم

1 به دفترچه یادداشت
R3 مقاومت متغیر20 کیلو اهم1 برای تنظیم روشنایی FD1، FD2 به دفترچه یادداشت
C1 خازن سرامیکی0.01 µF1 به دفترچه یادداشت
C2 خازن سرامیکی0.1 µF1 به دفترچه یادداشت
FD1، FD2 دیود IR 2 هر