Уголок радиолюбителя
Одной из традиционных дисциплин, в которой должны соревноваться роботы, является передвижение по черной линии. Роботы движутся по заранее начерченной черной линии (обычно изолента) на белой поверхности (бумаге, картоне или пластике). Эта выполнения этой дисциплины требуются специальные оптические датчики.
Как правило, их изготавливают из отражающих оптосенсоров (например, СТН70 или LTH-209). Эти датчики содержат фототранзистор и инфракрасный светодиод. Датчик направляется на поверхность, на которой робот должен демонстрировать свою скорость и маневренность.
Светодиод излучает инфракрасный свет на поверхность, а фототранзистор принимает его, работая как приемник. Робот следит за черной линией, которая отражает гораздо меньше света, чем белая поверхность, на которой она нанесена. Величина тока, протекающего через фототранзистор, зависит от интенсивности отраженного света. Следовательно, через транзистор будет протекать больший ток, когда он находится над белой поверхностью. Таким образом, датчик также можно использовать как детектор приближения.
Минимальное количество датчиков, необходимых для выполнения данной задачи, составляет … два — один слева и один справа. Рекомендуется использовать, по крайней мере, три датчика — один левый, один правый и один посередине в качестве меры предосторожности от падения робота с края стола.
В нашей схеме напряжение на фототранзисторе сравнивается с опорным напряжением, которое можно установить с помощью потенциометра P1. Когда свет от светодиода фотодатчика IC2, отражаясь от белой поверхности, попадает на фототранзистор, напряжение на фототранзисторе падает.
Компаратор IC1A сравнивает напряжение с установленным опорным напряжением. Если опорное напряжение выше, чем на фототранзисторе, то на выходе компаратора напряжение упадет практически до нуля. Это происходит, когда под датчиком есть черная линия. Выходной сигнал компаратора можно подключить либо к микроконтроллеру, либо к любой управляющей логике, которая будет управлять движением робота.
Перед использованием схемы ее необходимо откалибровать. Установите потенциометр P1 в центральное положение. Затем поместите датчик над поверхностью, которую он должен обнаруживать (белая зона). Обратите внимание, что высота датчика над поверхностью очень важна. Это имеет большого значения при использовании, например, LTH-209, так как он работает только в очень небольшом диапазоне высот (около 3,8 мм).
Если отклик выхода компаратора хороший (т.е. высокий уровень на контакте 2), то переместите датчик над линией. Если результат снова соответствует ожидаемому (низкий уровень на контакте 2), то калибровка схемы завершена. Если нет, повторите процесс и отрегулируйте P1, пока не будет достигнута правильная работа схемы.
Здесь приведена схема только для одного из четырех операционных усилителей микросхемы LM339. Подтягивающий резистор на выводе 2 компаратора используется, в связи с тем, что LM339 имеет выход с открытым коллектором. Резистор R3 – токоограничивающий для светодиода. В схеме можно использовать и другие компараторы, которые имеются под рукой. То же самое относиться и к фотодатчику, но обратите внимание на распиновку. Распиновка может отличаться в зависимости от модели и поэтому лучше уточнить это в datsheet фотодатчика.
