Autonoomne Arduino baasil kaugjuhtimisvõimalustega robot. Infrapunasensor. Suumirežiim

Anduritel on robootikas üks olulisemaid rolle. Erinevate andurite abil tunneb robot keskkond ja saab selles navigeerida. Analoogiliselt elusorganismiga on need meeleorganid. Isegi tavaline omatehtud robot ei saa ilma kõige lihtsamate anduriteta täielikult toimida. Selles artiklis vaatleme üksikasjalikult kõiki robotile paigaldatavaid andurite tüüpe ja nende kasutamise kasulikkust.

Puutetundlikud andurid

Puutetundlikud andurid annavad robotile võimaluse reageerida kontaktidele (jõududele), mis tekivad tema ja teiste objektide vahel. tööala. Tavaliselt on need andurid varustatud tööstuslikud manipulaatorid, samuti robotid meditsiiniliseks kasutamiseks. Puutetundlike anduritega varustatud masinad saavad tõhusalt hakkama montaaži- ja kontrollitoimingutega, mis nõuavad detailidele tähelepanu.

Kaasaegsete humanoidrobotite väljatöötamisel varustavad tootjad need nende anduritega, et muuta masinad veelgi "animaalsemaks", mis suudab tajuda teavet ümbritseva maailma kohta sõna otseses mõttes puudutusega.

Optilised andurid

Roboti ehitamisel ilma optiliste anduriteta lihtsalt ei saa. Nende abiga näeb seade kõike ümbritsevat. Need andurid töötavad fototakisti abil. Peegeldusandur (emitter ja vastuvõtja) võimaldab tuvastada pinnal valgeid või musti alasid, mis võimaldab näiteks ratastel robotil liikuda mööda tõmmatud joont või määrata takistuse lähedust. Valgusallikaks on sageli läätsega infrapuna-LED ja detektoriks fotodiood või fototransistor.

Videokaamerad väärivad erilist tähelepanu. Põhimõtteliselt on need roboti silmad. Seda tüüpi andureid kasutatakse nüüd laialdaselt tänu tehnoloogia kasvule pilditöötluse valdkonnas. Nagu aru saate, on videokaameratele lisaks robotitele ohtralt rakendusi: autoriseerimissüsteemid, pildituvastus, liikumistuvastus turvategevuse korral jne.

Heliandurid

Neid andureid kasutatakse robotite ohutuks ruumis liikumiseks, mõõtes kaugust takistuseni mitmest sentimeetrist mitme meetrini. Nende hulka kuuluvad mikrofon (võimaldab salvestada heli, häält ja müra), kaugusmõõturid, mis on andurid, mis mõõdavad kaugust lähedalasuvate objektideni, ja muud ultraheliandurid. KM on eriti laialt kasutusel peaaegu kõigis robootika harudes.

Ultrahelianduri töö põhineb kajalokatsiooni põhimõttel. See toimib järgmiselt: seadme kõlar kiirgab teatud sagedusega ultraheliimpulssi ja mõõdab aega, kuni see mikrofoni naaseb. Helilokaatorid kiirgavad suunatud helilaineid, mis põrkavad objektidelt tagasi, ja osa sellest helist tagastatakse andurile. Sellisel juhul kannab sellise tagasisaatva signaali saabumisaeg ja intensiivsus teavet lähimate objektide kauguse kohta.

Autonoomsete allveesõidukite puhul kasutatakse valdavalt veealuseid sonaritehnoloogiaid, samas kui maal kasutatakse sonaritehnoloogiaid peamiselt kokkupõrgete vältimiseks ainult vahetus läheduses, kuna nende andurite leviala on piiratud.

Teised helilokaatorite alternatiivsed seadmed hõlmavad radareid, lasereid ja lidareid. Heli asemel kasutavad seda tüüpi kaugusmõõturid takistuselt peegelduvat laserkiirt. Neid andureid on hakatud laiemalt kasutama autonoomsete autode arendamisel, kuna need võimaldavad sõidukil liikluses tõhusamalt toime tulla.

Positsiooniandurid

Seda tüüpi andureid kasutatakse peamiselt isejuhtivates sõidukites, tööstusrobotites ja seadmetes, mis nõuavad isebalansseerimist. Positsiooniandurite hulka kuuluvad GPS (globaalne positsioneerimissüsteem), maamärgid (toimivad majakana), güroskoobid (pöörlemisnurga määramine) ja kiirendusmõõturid. GPS on satelliitnavigatsioonisüsteem, mis mõõdab kaugust, aega ja määrab roboti asukoha ruumis. GPS võimaldab mehitamata maad, õhku ja merd sõidukid leidke oma marsruut ja liikuge hõlpsalt ühest punktist teise.

Güroskoobid on ka robootikas tavaline asi. Nad vastutavad mis tahes seadme tasakaalustamise ja stabiliseerimise eest. Ja kuna see osa on suhteliselt odav, saab selle paigaldada igasse omatehtud robotisse.

Kiirendusmõõtur on andur, mis võimaldab robotil mõõta tegutseva keha kiirendust. välised jõud. See seade näeb välja nagu massiivne korpus, mis on võimeline liikuma mööda teatud telge ja ühendatud seadme korpusega vedrude abil. Kui selline seade lükatakse paremale, liigub koorem mööda juhikut telje keskpunktist vasakule.

Kaldeandurid

Neid andureid kasutatakse robotites, kus on vaja juhtida kallet, hoida tasakaalu ja vältida seadme ümberminekut. ebaühtlane pind. Saadaval nii analoog- kui ka digitaalliidestega.

Infrapuna andurid

Kõige ligipääsetavam ja lihtsaim andurite tüüp, mida kasutatakse robotites läheduse tuvastamiseks. Infrapunasensor saadab iseseisvalt infrapunalaineid ja pärast peegeldunud signaali kinni püüdmist määrab selle ees oleva takistuse.

Režiimis "majakas" saadab see andur pidevaid signaale, mille abil saab robot määrata majaka ligikaudse suuna ja kauguse. See võimaldab programmeerida robotit nii, et see järgiks alati selle majaka suunas. Selle anduri madal hind võimaldab seda paigaldada peaaegu kõigele. omatehtud robotid ja anda neile seega võimaluse takistustest mööda hiilida.

Temperatuuriandurid

Temperatuuriandur - teine kasulik seade, mida kasutatakse sageli kaasaegsetes seadmetes. See on ette nähtud automaatseks temperatuuri mõõtmiseks erinevad keskkonnad. Nagu arvutites, kasutatakse ka robotites seadet protsessori temperatuuri juhtimiseks ja õigeaegseks jahutamiseks.

Vaatasime kõiki kõige elementaarsemaid andureid, mida robootikas kasutatakse ja mis võimaldavad robotil olla osavam, manööverdatavam ja produktiivsem.

See artikkel näitab, kuidas teha Xboard v2.0 abil lihtsat takistust vältiv robot. See plaat sobib hästi väikestele nutikatele robotitele, kuna on kompaktne, sellel on neli alalisvoolumootori kontrollerit, USB kaudu välkuv ja palju muid funktsioone. Seda on ka väga lihtne õppida ja kasutada. xAPI on C-funktsioonide komplekt, mis on loodud keeruliste tarkvaraprobleemide lahendamiseks, nagu töö PWM-iga, LCD-ekraan, kaugjuhtimispult jne. Väga hea ja lihtne algajale. Selle disain on avatud, nii et kui te ei soovi osta Xboard v2.0, saate selle ise teha.

Meie roboti eesmärk on lihtne: peate liikuma kõikjal, vältides takistusi. Ülesanne on lihtne ja robot täidab seda täiesti iseseisvalt. Sellel on aju, mis loeb anduritelt teavet, teeb otsuseid ja juhib mootoreid.

Robotit luues õpid erinevaid põhivõtteid, mis sulle tulevikus kasuks tulevad.

Roboti mehaaniline osa

Robot on kokku pandud kvaliteetsesse metallkorpusesse, mida saab osta robootikapoest. Robotit juhivad kaks käigukastiga mootorit alalisvool 200 pööret minutis. See kasutab diferentsiaalülekandesüsteemi ja selle ees on üks ratas. Rattad on ühendatud otse mootori võlliga.

Mootorid kinnitatakse šassii külge võlli lähedal oleva keerme külge keeratud mutriga.

Xboard v2.0 paigaldamiseks kasutatakse kaasasolevat paigalduskomplekti, mis sisaldab polte, mutreid ja aluseid. Xboard v2.0 on tehtud nii, et selle kinnitusavad ühtivad korpuses olevate aukudega.

Diferentsiaalkäik

Diferentsiaalkäigukast võimaldab liikumist ja juhtimist kahe ratta abil. Roole pole vaja nagu jalgrattal või autol. Sõiduki (või roboti) pööramiseks pöörlevad vasak ja parem ratas erinevad kiirused. Sellepärast nimetatakse seda diferentsiaalülekandeks. Näiteks kui parem ratas pöörleb kiiremini kui vasak, siis robot pöörab vasakule.

Pilt näitab seda selgemalt.

Seega toimub roboti liigutamine ja juhtimine kahe mootori juhtimisega, mida on lihtne teha xAPI abil. Lugege selle kohta lisateavet järgmistelt linkidelt:
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor1.htm
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor2.htm

Artiklites kirjeldatakse, kuidas mootorit päri- või vastupäeva käivitada. MotorA on parem mootor, MotorB on vasakpoolne mootor. Koodilõigud, mis näitavad, kuidas mootoritega töötada.

Roboti liikumine edasi:

Roboti liikumine tagurpidi:

Vasakpööre:
MootorA(MOOTORI_CW,255); // parem mootor pöörleb päripäeva (CW) max. kiirus (255)
MootorB(MOOTORI_CW,255); // vasak mootor pöörleb päripäeva (CW) max. kiirus (255)

Parempööre:
MootorA(MOOTORI_CCW,255); // parem mootor pöörleb vastupäeva (CCW) max. kiirust
MootorB(MOTOR_CCW,255); // vasak mootor pöörleb vastupäeva (CCW) max. kiirus (255)

Lisateavet MotorA ja MotorB kohta saate lingil klõpsates

Andurid

Kontaktivabad andurid aitavad robotil tuvastada tema teel olevaid takistusi. Andurite hulka kuuluvad IR-saatjad ja IR-vastuvõtjad. IR-saatjana kasutatakse IR LED-i, mis kiirgab infrapunaspektris inimsilmale nähtamatut valgust. IR-vastuvõtja võtab need kiired vastu.

IR andur

IR-andur koosneb IR-vastuvõtjast, IR-saatjast ja mitmest takistist. Diagramm on näidatud allpool. Vajame kolme neist anduritest, mis on paigaldatud roboti esiosale.

Nagu näete, on anduril kaks kontakti: toide ja väljund. Anduri väljund võib olla pingega 0 kuni 5 V sõltuvalt takistuse kaugusest ja selle tüübist. Pinge läheneb 5 V-le, kui läheduses on takistus.

Nimiväärtus R1 150 oomi, R2 22 kOhm. Värvikood on näidatud ülaltoodud diagrammil. Takisti väärtused on väga olulised, seega kasutage ainult määratud väärtusega takisteid. IR-vastuvõtja lühike viik, mis on musta (läbipaistva) värviga, on positiivne kontakt. See ei ole viga, nii et ühendage see nii.

IR-vastuvõtja ja IR-saatja tuleb paigaldada nii, et IR-saatja IR-kiired tabaksid takistusi ja peegelduksid tagasi IR-vastuvõtjasse. Nende õige asukoht pildil näidatud.

Anduri väljund on ühendatud AVR mikrokontrolleriga ADC. ADC teisendab pinge 10-bitiseks digitaalseks väärtuseks vahemikus 0 kuni 1024. See tähendab, et ADC väärtuse põhjal saate teada, kas anduri ees on takistusi. Xboard v2.0 ADC-ga töötamine on lihtne ja seda kirjeldatakse lingil.

Kui ühendasime anduri ADC0-ga, saame sellest teavet järgmise funktsiooni abil:
int anduri_väärtus;
sensor_value=LoeADC(0); //Lugege kanali numbrit 0

Ülaltoodud skeemil näidatud takistite kasutamisel on sensori väärtus umbes 660, kui anduri ees pole takistust ja 745, kui takistus on umbes 15 cm. Kui takistus on lähemal kui 6 cm, siis on väärtus 1023 See on maksimaalne väärtus ja isegi kui takistus on veelgi lähemal, väärtus ei suurene.

Pange tähele, et need väärtused võivad olenevalt takistuse tüübist erineda. Mõned objektid peegeldavad infrapunakiirgust paremini või halvemini kui teised. Mõned objektid peegeldavad infrapunakiirgust väga halvasti ja neid ei ole võimalik tuvastada. Need tulemused saadi kasutades peopesa takistusena. Näiteks peegeldab infrapunakiirgust halvasti tumedate värvidega puit, näiteks uksed.

IR-andurite kombineerimine ja ühendamine

Kolm IR-andurit on paigaldatud leivalauale, mis on paigaldatud roboti esiküljele. Üks andur on paigaldatud plaadi keskele ja ülejäänud kaks on vastavalt paremale ja vasakule.

Kõigepealt lõigatakse leivalaud vajaliku suuruseni. Seda saab teha väikese rauasaega.

Nüüd peate paigaldamiseks puurima kaks auku. Seejärel saame plaadi šassiile paigaldamiseks kasutada kruvisid, mutreid ja vahesid. Kasutasin elektritrelli, et augud teha mõne sekundiga, aga kui sul seda pole, võid kasutada käsitrelli.

Tahvli teisele küljele asetame kruvidele vahetükid, et jätta leivaplaadi ja šassii vahele ruumi.

Nüüd saab arendusplaadi paigaldada šassiile

Pange tähele, et ma kasutan 22k oomi konstantsete takistite asemel trimmitakisteid. Kuid peate kasutama 22k Ohm fikseeritud takisteid. Leivalaudühendub Xboard v2.0-ga standardse 8-kontaktilise pistiku abil. Xboard v2.0-l on andurite jaoks 8-kontaktiline pistik. Sellel pistikul on ka +5V ja GND kontaktid andurite jaoks. Selle pinout on näidatud allpool.

Ühendage parem andur ADC0-ga, keskmine andur ADC 1-ga ja vasakpoolne andur ADC 2-ga. Andurid on valmis ja nüüd saate jätkata nende testimist.

IR-anduri testimine

Allpool on väike testprogramm, mis loeb väärtuse kolmelt andurilt ja kuvab selle LCD-ekraanil. Programmi toimimise mõistmiseks lugege artiklit LCD-ekraaniga suhtlemine xAPI abil.

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

Kompileerige ja välgutage programm Xboard v2.0-s. Pärast seda ühendage LCD-ekraan ja anduriplaat. Ekraan peaks näitama kolme anduri väärtusi, nagu allpool näidatud.

Kui tood takistuse ühe anduri lähedale, peaks selle väärtus tõusma ja kui takistus on väga lähedal, siis 1023-ni. Kirjutage üles andurite väärtused, kui takistust pole. nende ees ja kui takistus on sellest umbes 15 cm kaugusel. Neid väärtusi vajate robotiprogrammi konfigureerimiseks.

Olen esitanud ka HEX-faili, mis on valmis ATmega32 (või ATmega16) mikrokontrolleri püsivara välgutamiseks ja selle kiireks käivitamiseks.

Kui ekraanil pole teksti, reguleerige kontrasti potentsiomeetri abil.

Kui andurid ei tööta ootuspäraselt, kontrollige ühendusi. IR LED-ide töö kontrollimiseks kasutage mis tahes digikaamerat, näiteks Handicam või kaamerat mobiiltelefon. Inimsilmale nähtamatud infrapunakiired on kaamerale selgelt nähtavad. Kui LED-id infrapunakiirgust ei kiirga, kontrollige ühendusi.

Tarkvara osa

Programmi ülesanne on lugeda andurite väärtusi, teha otsuseid ja juhtida kahte mootorit. Seega sõidab robot ruumis ringi, minnes ümber kõigest, mis tema teel on.

Oleme määratlenud kolm konstanti, nimelt RTHRES, CTHRES ja LTHRES: //Anduri käivitamise läviväärtused #define RTHRES 195 #define CTHRES 275 #define LTHRES 195

Nende konstantsed väärtused on sisestatud väärtused. Need tuleks juba kirja panna. Kuidas neid saada, on kirjeldatud eespool. Kui anduri väärtus läheneb sellele lävele, tajub programm seda takistusena. Pange tähele, et ülaltoodud väärtused ei pruugi teie väärtustele vastata. See sobib.

Programm algab mootori alamsüsteemi ja ADC alamsüsteemi lähtestamisega: MotorInit(); InitADC();

Seejärel hakkame robotit edasi liikuma. Seda tehakse funktsioonide kutsumisega MootorA ja MotorB. Esimene argument on nõutav suund: MOTOR_STOP MOTOR_CW MOTOR_CCW

Teine argument on vajalik kiirus. Selle väärtus võib olla vahemikus 0 kuni 255. Täiskiirusel liikumiseks kasutame 25,5.

Rohkem detailne info xAPI-ga mootoriga töötamise kohta leiate teavet Xboard v2.0 dokumentatsioonist.

Pärast seda, kui meie robot hakkab edasi liikuma, läheme lõpmatusse ahelasse, kontrollides, kas roboti ees on takistusi. Kui jah, siis robot pöördub.

Allpool saate alla laadida projekti püsivara ja lähtekoodi

Mehhanismi tööandurid - digitaalsed või analoogseadmed edastada teavet täiendavate sõidukiüksuste töö kohta. Kasutatakse GPS/GLONASS sõidukiseiresüsteemis. Võimaldab teada, kui kaua mehhanism töötas, kus töötas, milline oli läbisõit sisselülitatud mehhanismiga, mitu liitrit kütust kulus iga töötunni kohta.

Pöörlemis- või liikumisandur. Kasutatakse GPS/GLONASS seiresüsteemides pöörlevate või liikuvate mehhanismide juhtimiseks. Põhimõtteliselt kasutatakse pöörlemisandurit betooniautode juhtimiseks. Pöörlemisandur võimaldab jälgida kõiki betooniauto mahalaadimisi ja kontrollida, milline oli läbisõit sisselülitatud segistiga. Pöörlemisandurit kasutatakse ka ehituskraanadel. Vintsi võllile paigaldatuna on kraana töö intensiivsust lihtne kontrollida. Pöörlemisandurit saab kasutada ka munitsipaalsõidukitel kiiruse juhtimiseks ja konveierilindi pöörete loendamiseks liivapuisturitel.
Mehhanismi tegeliku töö andur. Seda kasutatakse satelliitseiresüsteemides eriseadmete töö jälgimiseks. See on paigaldatud liikuvale osale ja võimaldab jälgida, kui tõhusalt seadmeid kasutati. Andur võimaldab määrata näiteks noolega tõstmise hetke ja kestuse ning teada saada, kui kaua sinu varustust kasutati.
Kaldeandur. Kaldenurga andurit on lihtne paigaldada ja seda on lihtne konfigureerida. Kaldenurga andurit kasutatakse tõstemehhanismiga sõidukite jälgimiseks. Selle abil saate jälgida autokraana, ekskavaatori töö efektiivsust, prügikoristusseadmetel loendada laaditud konteinerite arvu.

StavTREKi parimad andurid

Wialoni tarkvara toetab praegu tohutul hulgal erinevaid andureid. Olles testinud suurt hulka erinevate tootjate mudeleid (Venemaa, Euroopa, Hiina), oleme valmis pakkuma teile parimat!

Induktiivne lähedusandur. Välimus

Andurite tüübid

Niisiis, mis täpselt on andur? Andur on seade, mis annab konkreetse sündmuse toimumisel kindla signaali. Teisisõnu, andur aktiveerub teatud tingimustel ja selle väljundisse ilmub analoog (sisendefektiga võrdeline) või diskreetne (binaarne, digitaalne, st kaks võimalikku taset) signaal.

Täpsemalt võime vaadata Vikipeediat: Sensor (sensor, inglise keelest sensor) on juhtimissüsteemide kontseptsioon, primaarne muundur, süsteemi mõõte-, signaalimis-, reguleerimis- või juhtimisseadme element, mis muudab kontrollitava koguse kasutamiseks mugavaks signaaliks.
Seal on ka palju muud infot, aga mul on oma, inseneri-elektroonika-rakenduslik nägemus sellest küsimusest.

Andureid on väga palju. Loetlen ainult seda tüüpi andureid, millega elektrikud ja elektroonikainsenerid peavad tegelema.

Induktiivne. Aktiveeritakse metalli olemasolul käivitsoonis. Teised nimetused on lähedusandur, asendiandur, induktiivne, kohalolekuandur, induktiivne lüliti, lähedusandur või lüliti. Tähendus on sama ja seda pole vaja segamini ajada. Inglise keeles kirjutavad nad “proximity sensor”. Tegelikult on see metallist andur.

Optiline. Muud nimetused on fotosensor, fotoelektriline andur, optiline lüliti. Neid kasutatakse ka igapäevaelus, neid nimetatakse "valgusanduriteks"

Mahtuvuslik. Käivitab peaaegu iga objekti või aine olemasolu tegevusalal.

Surve. Õhu- ega õlirõhku pole – signaal kontrollerile või oksendab. Kui see on diskreetne. Võiks olla andur koos voolu väljund, mille vool on võrdeline absoluutse või diferentsiaalrõhuga.

Piirlülitid(elektriline andur). See on lihtne passiivne lüliti, mis rakendub, kui objekt sellest otsa jookseb või vastu surub.

Andureid võib ka kutsuda andurid või algatajad.

Praeguseks piisab, liigume edasi artikli teema juurde.

Induktiivne andur on diskreetne. Väljundis olev signaal ilmub siis, kui metalli on antud tsoonis.

Lähedusandur põhineb induktiivpooliga generaatoril. Sellest ka nimi. Kui pooli elektromagnetvälja ilmub metall, muutub see väli dramaatiliselt, mis mõjutab ahela tööd.

Induktiivne anduri väli. Metallplaat muudab võnkeahela resonantssagedust

Induktiivne npn anduri ahel. Näidatud on funktsionaalne diagramm, millel on näidatud: võnkeahelaga generaator, läviseade (võrdlusseade), NPN väljundtransistor, kaitsevad zeneri dioodid ja dioodid

Enamik artiklis olevaid pilte ei ole minu tehtud, lõpus saate allikad alla laadida.

Induktiivse anduri rakendamine

Induktiivseid lähedusandureid kasutatakse tööstusautomaatikas laialdaselt mehhanismi konkreetse osa asukoha määramiseks. Anduri väljundi signaali saab sisestada kontrollerile, sagedusmuundurile, releele, starterile jne. Ainus tingimus on voolu ja pinge järjepidevus.

Induktiivse anduri töö. Lipp liigub paremale ja kui see jõuab anduri tundlikkustsooni, siis andur käivitub.

Muide, andurite tootjad hoiatavad, et hõõglambi pole soovitatav otse anduri väljundisse ühendada. Põhjustest olen juba kirjutanud - .

Induktiivsete andurite tüübid

Kuidas andurid erinevad?

Peaaegu kõik allpool öeldu kehtib mitte ainult induktiivse, vaid ka optilised ja mahtuvuslikud andurid.

1. Disain, korpuse tüüp

On kaks peamist võimalust - silindriline ja ristkülikukujuline. Teisi korpuseid kasutatakse äärmiselt harva. Korpuse materjal - metall (erinevad sulamid) või plastik.

2. Silindrilise anduri läbimõõt

Peamised mõõtmed - 12 ja 18 mm. Muud läbimõõtu (4, 8, 22, 30 mm) kasutatakse harva.

18 mm anduri kinnitamiseks vajate kahte 22 või 24 mm võtit.

3. Lülituskaugus (töövahe)

See on kaugus metallplaat, mis tagab anduri usaldusväärse töö. Miniatuursete andurite puhul on see kaugus 0 kuni 2 mm, 12 ja 18 mm läbimõõduga anduritel - kuni 4 ja 8 mm, suurte andurite puhul - kuni 20...30 mm.

4. Ühendatavate juhtmete arv

Läheme vooluringi juurde.

2-juhtmeline. Andur on ühendatud otse koormusahelaga (näiteks starteri mähis). Nii nagu paneme kodus tuled põlema. Paigaldamisel mugav, kuid koormuse osas kapriisne. Need töötavad halvasti nii suure kui ka väikese koormustakistusega.

2-juhtmeline andur. Ühendusskeem

Koormust saab ühendada mis tahes juhtmega, pideva pinge korral on oluline säilitada polaarsus. Vahelduvpingega töötamiseks mõeldud andurite puhul ei ole koormuse ühendus ega polaarsus oluline. Sa ei pea üldse mõtlema, kuidas neid ühendada. Peaasi on pakkuda voolu.

3-juhtmeline. Kõige tavalisem. Toite ja üks koormuse jaoks on kaks juhet. Ma räägin teile rohkem eraldi.

4- ja 5-juhtmeline. See on võimalik, kui kasutatakse kahte koormusväljundit (näiteks PNP ja NPN (transistor) või lülitus (relee) Viies juhe on töörežiimi või väljundi oleku valik.

5. Anduri väljundite tüübid polaarsuse järgi

Kõigil diskreetsetel anduritel võib olenevalt võtme (väljund) elemendist olla ainult 3 tüüpi väljundeid:

Relee. Siin on kõik selge. Relee lülitab sisse vajaliku pinge või ühe toitejuhtmetest. See tagab täieliku galvaanilise isolatsiooni anduri toiteahelast, mis on sellise vooluahela peamine eelis. See tähendab, et sõltumata anduri toitepingest saate koormuse sisse/välja lülitada mis tahes pingega. Kasutatakse peamiselt suurtes andurites.

Transistor PNP. See on PNP andur. Väljund on PNP-transistor, see tähendab, et "positiivne" juhe lülitatakse. Koormus on pidevalt ühendatud "miinus" poolega.

Transistor NPN.Väljund on NPN-transistor, see tähendab, et "negatiivne" või nulljuhe on sisse lülitatud. Koormus on pidevalt ühendatud "plussiga".

Saate selgelt aru erinevusest, kui mõistate transistoride tööpõhimõtet ja lülitusahelaid. Abiks on järgmine reegel: Kui emitter on ühendatud, on see juhe ümber lülitatud. Teine juhe on püsivalt koormaga ühendatud.

Allpool antakse andurite ühendusskeemid, mis näitab selgelt neid erinevusi.

6. Andurite tüübid vastavalt väljundi olekule (NC ja NO)

Olgu andur milline tahes, üks selle peamisi parameetreid on väljundi elektriline olek hetkel, mil andur ei ole aktiveeritud (seda ei mõjutata).

Väljundit saab sel hetkel sisse lülitada (koormusele antakse toide) või välja lülitada. Vastavalt öeldakse - tavaliselt suletud (tavaliselt suletud, NC) kontakt või normaalselt avatud (NO) kontakt. Välismaistes seadmetes - NO ja NC.

See tähendab, et peamine asi, mida peate andurite transistorväljundite kohta teadma, on see, et neid võib olla 4 tüüpi, sõltuvalt väljundtransistori polaarsusest ja väljundi algolekust:

PNP NR
PNP NC
NPN NR
NPN NC

7. Töö positiivne ja negatiivne loogika

See mõiste viitab pigem täiturmehhanismidele, mis on ühendatud anduritega (kontrollerid, releed).

NEGATIIVNE või POSITIIVNE loogika viitab pingetasemele, mis aktiveerib sisendi.

NEGATIIVNE loogika: kontrolleri sisend aktiveeritakse (loogika "1"), kui see on ühendatud MAANDUSEGA. Kontrolleri S/S-klemm (ühine juhe diskreetsete sisendite jaoks) peab olema ühendatud +24 V alalisvooluga. NPN tüüpi andurite puhul kasutatakse negatiivset loogikat.

POSITIIVNE loogika: sisend aktiveeritakse, kui see on ühendatud +24 V alalisvooluga. S/S kontrolleri klemm peab olema ühendatud GROUNDiga. Kasutage PNP tüüpi andurite puhul positiivset loogikat. Kõige sagedamini kasutatakse positiivset loogikat.

Võimalusi on erinevate seadmete jaoks ja andurite ühendamiseks nendega, küsige kommentaarides ja mõtleme selle üle koos.

Artikli jätk -. Teises osas antakse ja arutatakse reaalseid diagramme praktiline kasutamine erinevat tüüpi transistori väljundiga andurid.

Laadige alla juhised ja juhendid teatud tüüpi induktiivandurite jaoks:

/ Induktiivsed lähedusandurid. Täpsem kirjeldus parameetrid, pdf, 135,28 kB, alla laaditud: 1079 korda./

/ Autonics Proximity Sensor Catalog, pdf, 1,73 MB, alla laaditud: 540 korda./

/ Omroni lähedusandurite kataloog, pdf, 1,14 MB, alla laaditud: 667 korda./

/ Kuidas saab TEKO andureid asendada, pdf, 179,92 kB, alla laaditud: 537 korda./

/ Turcki andurid, pdf, 4,13 MB, alla laaditud: 462 korda./

/ Andurite ühendamise skeem Splani programmis PNP ja NPN skeemide abil/ Lähtefail., rar, 2,18 kB, alla laaditud: 1219 korda./

Tõelised andurid

Andurite ostmine on problemaatiline, toode on spetsiifiline ja elektrikud ei müü neid peaaegu kunagi kauplustes. Seetõttu toon näiteid tõelistest anduritest, mida saab Hiinast osta.

Induktiiv. PNP andur- DC toiteallikas, 6-36V, normaalselt avatud, silindriline, läbimõõt 12 mm, kaugus objektist - 4 mm, väljundvool - kuni 300 mA. Suurepärane näide ja hind.
Induktiiv. PNP andur- andur on ligikaudu sama, kuid hind on madalam, kuna hulgimüügi kogus on 10 tk.
Induktiiv. NPN andur ristkülikukujuline- see andur on paigaldamisel palju parem. Mõnes kohas on see hädavajalik.
Optilised andurid hajutavad infrapuna peegeldust (objektilt) - suur valik andurid

Hiljuti on suur hulk roboteid valmistatud kasutades Arduino baasil. Igal neist on oma eelised ja puudused. Tahaksin teie tähelepanu juhtida veel ühele uuele tootele - ettevõtte SmartElements komplekti "Smart ROBO".

Komplekt on disainitud Arduino juhitava valmis roboti kokkupanemiseks mõeldud ehituskomplektina. Toote standardsete võimaluste piires ei pakuta mitte ainult samm-sammult kokkupanekut, vaid ka programmeerimist erinevates režiimides töötamiseks. Komplekt sisaldab venekeelseid samm-sammulisi juhiseid, mis kirjeldavad üksikasjalikult platvormi kokkupaneku, elementide ühendamise ja elektrooniliste osade paigaldamise protsessi.

See juhend tutvustab kasutajale ka robotis kasutatavaid andurite tüüpe (infrapuna takistuse andurid, digitaalsed liiniandurid, infrapuna vastuvõtja). See näitab üksikasjalikult, kuidas andureid rikete suhtes testida. Lisaks saate juhiseid kasutades aru seadme tööpõhimõttest, saate teada, kuidas kontrollerit ühendada ja käivitada ning laadida sinna ka soovitud eskiis. Kasutajate mugavuse huvides on kõik komplekti osad eraldi pakendatud ja igaüks neist on allkirjastatud.

Robot töötab kolmes standardrežiimis:

Liikumine mööda joont. Selles režiimis liigub robot kahe digitaalse liinianduri abil mööda etteantud teed. Tänu selliste andurite kasutamisele ületab robot hõlpsalt nii sujuvaid pöördeid kui ka keerukamaid teekonnalõike, mis on näiteks kaheksakujulise kujuga. Komplektis on väike testrada.

Takistuste vältimine. Platvorm on varustatud nelja infrapunasensoriga, mis aitavad tuvastada roboti teel olevaid takistusi. Tänu spetsiaalsele liikumisalgoritmile liigub robot takistamatult ega jää nurkadesse kinni.

Pult. Valmis robot saab infrapuna-vastuvõtja abil puldilt käsu. Seade täidab käsklusi sarnaselt mänguasja raadio teel juhitava autoga.

Roboti seade põhineb Keyestudio kvaliteetsetel anduritel ja mikrokontrolleri plaadil, mis on originaalse Arduino Uno plaadi absoluutne analoog, mis ei jää sellele alla väliste omaduste ja tehnilised parameetrid. Šassii on valmistatud akrüülalusel nelja N20 elektrimootoriga, mis on varustatud käigukastidega.

Numbri juurde olulisi eeliseid“Nutikad ROBOd”, mis muudavad komplekti konkurentidega võrreldes atraktiivseks, on järgmised:

Komplekt sisaldab kõike kokkupanekuks vajalikku. Komplekt on terviklik, kasutusvalmis seade. Lisaks peamisele põhielemendid, komplekt sisaldab lisaelemente: kruvikeerajad platvormi kokkupanekuks ja elementide kinnitamiseks, samuti aku aku kestvus robot;
Esitatakse samm-sammult juhised monteerimiseks ja konfigureerimiseks. See juhend võimaldab teil samm-sammult läbida kogu tee: roboti mehaanilise osa kokkupanemisest kuni valmis programmi kontrollerisse laadimiseni;
Kolm erinevat töörežiimi. Iga režiimi saab muuta oma äranägemise järgi;
Kokkupanemise võimalus ilma jootekolvita. Kõik juhtmed on ühendatud kiirühenduste ja kruviklemmide abil. See tähendab, et kasutaja peab ainult elemendid omavahel ühendama;
Ohutus. Roboti toiteallikaks on tavaline 9-voldine aku.
Mitmekülgsus. Roboti funktsionaalsus ei piirdu kolme standardrežiimiga. Saate olemasolevat kujundust ise muuta või midagi uut välja töötada. Paigaldusplatvormid on varustatud universaalsete kinnitusdetailidega, mis võimaldab oluliselt laiendada või täielikult asendada moodulite ja andurite koostist. Roboti võimalused sõltuvad ainult teie kujutlusvõimest.

Komplekt on kasulik mitte ainult algajatele, vaid ka neile, kellel on teadmised kontrolleri programmeerimise alal ja kes soovivad seda laiendada. Toode võib täita ka õppejuhi rolli füüsika, informaatika ja elektrotehnika tundides. Vajadusel saab seda kasutada kui samm-sammult juhend tegutsema robootikaklubis.

Täpsemat infot Smart ROBO komplekti kohta leiate ametnikust

Anduritel on robootikas üks olulisemaid rolle. Erinevate andurite abil tunnetab robot keskkonda ja oskab selles navigeerida. Analoogiliselt elusorganismiga on need meeleorganid. Isegi tavaline omatehtud robot ei saa ilma kõige lihtsamate anduriteta täielikult toimida. Selles artiklis vaatleme üksikasjalikult kõiki robotile paigaldatavaid andurite tüüpe ja nende kasutamise kasulikkust.

Puutetundlikud andurid

Puutetundlikud andurid annavad robotile võimaluse reageerida kontaktidele (jõududele), mis tekivad tema ja teiste tööpiirkonnas olevate objektide vahel. Tavaliselt on need andurid varustatud tööstuslike manipulaatoritega, aga ka meditsiiniliste rakendustega robotitega. Puutetundlike anduritega varustatud masinad saavad tõhusalt hakkama montaaži- ja kontrollitoimingutega, mis nõuavad detailidele tähelepanu.

Optilised andurid

Heliandurid

Positsiooniandurid

Seda tüüpi andureid kasutatakse peamiselt isejuhtivates sõidukites, tööstusrobotites ja seadmetes, mis nõuavad isebalansseerimist. Positsiooniandurite hulka kuuluvad GPS (globaalne positsioneerimissüsteem), maamärgid (toimivad majakana), güroskoobid (pöörlemisnurga määramine) ja kiirendusmõõturid. GPS on satelliitnavigatsioonisüsteem, mis mõõdab kaugust, aega ja määrab roboti asukoha ruumis. GPS võimaldab mehitamata maa-, õhu- ja veesõidukitel oma marsruuti leida ja hõlpsalt ühest punktist teise liikuda.

Kiirendusmõõtur on andur, mis võimaldab robotil mõõta keha kiirendust välisjõudude mõjul. See seade näeb välja nagu massiivne korpus, mis on võimeline liikuma mööda teatud telge ja ühendatud seadme korpusega vedrude abil. Kui selline seade lükatakse paremale, liigub koorem mööda juhikut telje keskpunktist vasakule.

Kaldeandurid

Neid andureid kasutatakse robotites, kus on vaja juhtida kallet, hoida tasakaalu ja vältida seadme ümberminekut ebatasasel pinnal. Saadaval nii analoog- kui ka digitaalliidestega.

Infrapuna andurid

Kõige ligipääsetavam ja lihtsaim andurite tüüp, mida kasutatakse robotites läheduse tuvastamiseks. Infrapunaandur saadab iseseisvalt infrapunalaineid ja pärast peegeldunud signaali kinni püüdmist määrab selle ees oleva takistuse.

Režiimis "majakas" saadab see andur pidevaid signaale, mille abil saab robot määrata majaka ligikaudse suuna ja kauguse. See võimaldab programmeerida robotit nii, et see järgiks alati selle majaka suunas. Selle anduri madal hind võimaldab selle paigaldada peaaegu kõikidele omatehtud robotitele ja seega varustada neid võimalusega takistusi vältida.

Temperatuuriandurid

Temperatuuriandur on veel üks kasulik seade, mida tänapäevastes seadmetes sageli kasutatakse. See on ette nähtud automaatseks temperatuuri mõõtmiseks erinevates keskkondades. Nagu arvutites, kasutatakse ka robotites seadet protsessori temperatuuri juhtimiseks ja õigeaegseks jahutamiseks.

Vaatasime kõiki kõige elementaarsemaid andureid, mida robootikas kasutatakse ja mis võimaldavad robotil olla osavam, manööverdatavam ja produktiivsem.

Infrapunasensor kuulub Lego mindstorms EV3 komplekti koduversiooni. See on ainus andur, mida saab kasutada kas iseseisvalt või koos infrapunamajakaga, mis on samuti osa kodukomplekt. Järgmised kaks õppetundi pühendame nende kahe seadme uurimisele, samuti nende üksteisega suhtlemisele.

8.1. Uurime infrapunaandurit ja infrapunamajakat

(Joonis 1) kasutab oma töös inimesele nähtamatuid valguslaineid – infrapunalaineid * . Samu laineid kasutavad näiteks erinevate kaasaegsete kaugjuhtimispuldid kodumasinad(telerid, video- ja muusikaseadmed). Infrapunaandur režiimis "Lähendus" saadab iseseisvalt infrapunalaineid ja pärast peegeldunud signaali kinni püüdmist määrab selle ees oleva takistuse. Infrapunasensor rakendab koos infrapunamajakaga veel kahte töörežiimi (Joonis 2). Režiimis "Kaugjuhtimine" Infrapunasensor suudab tuvastada infrapunamajaka nuppude vajutamist, mis võimaldab korraldada roboti kaugjuhtimist. Režiimis "Tuletorn" Infrapunamajakas saadab pidevaid signaale, millest infrapunaandur saab määrata majaka ligikaudse suuna ja kauguse, mis võimaldab robotit programmeerida nii, et see järgiks alati infrapunamajaka suunda. Enne infrapunamajaka kasutamist peate paigaldama kaks AAA patareid.

Riis. 1

Riis. 2

8.2. Infrapunasensor. Suumirežiim

See infrapunaanduri töörežiim sarnaneb kauguse tuvastamise režiimiga ultraheli andur. Erinevus seisneb valguslainete olemuses: kui helilained peegelduvad enamikust materjalidest praktiliselt ilma sumbumiseta, siis valguslainete peegeldumist ei mõjuta mitte ainult materjalid, vaid ka pinna värv. Tumedad värvid Erinevalt kergetest neelavad need valgusvoogu tugevamini, mis mõjutab infrapunaanduri tööd. Infrapunaanduri tööulatus erineb ka ultraheli omast - andur näitab väärtusi vahemikus 0 (objekt on väga lähedal). 100 (objekt on kaugel või ei tuvastata). Rõhutame veel kord: infrapunaandurit ei saa kasutada objekti täpse kauguse määramiseks, kuna selle näitu režiimis “Lähenemine” mõjutab uuritava objekti pinna värv. Seda omadust saab omakorda kasutada robotist võrdsel kaugusel asuvate heledate ja tumedate objektide eristamiseks. Infrapunasensor saab üsna edukalt hakkama ülesandega tuvastada tema ees olev takistus.

Lahendame sarnase praktilise probleemi Tunni nr 7 ülesanne nr 14, kuid selleks, et end mitte korrata, muudame olukorra keerulisemaks lisanõuetega.

Ülesanne nr 17: kirjutada programm sirgjooneliselt liikuvale robotile, mis peatub seina või takistuse ees, liigub veidi tagasi, pöördub 90 kraadi ja jätkab liikumist kuni järgmise takistuseni.

Juhiste järgi kokku pandud robot väike-robot-31313, infrapunaandur on paigaldatud ettepoole sõidusuunas. Ühendage see kaabli abil pordiga "3" EV3 moodul ja hakkame programmi koostama.

Vaatleme programmiplokki "Ootus" Oranž palett, lülitades selle režiimi: - "Võrdlus" - "Suumimine" (joonis 3). Selles režiimis programmiplokk "Ootus" sellel on kaks sisendparameetrit: "Võrdlustüüp" Ja "Läviväärtus". Me juba teame, kuidas neid parameetreid konfigureerida.

Riis. 3

Lahendus:

Alusta sirgjooneline liikumine edasi
Oodake, kuni infrapunaanduri läviväärtus langeb alla 20
Lõpetage edasi liikumine
Liigutage mootori 1 pööre tagasi
Pöörake 90 kraadi paremale (kasutades õppetunni nr 3 teadmisi, arvutage mootorite vajalik pöördenurk)
Jätkake sammude 1–5 täitmist lõputus tsüklis.

Proovige lahendada Ülesanne nr 17 iseseisvalt, otsust uurimata.

Riis. 4

Nüüd proovige materjali konsolideerimiseks lahendust kohandada Tunni nr 7 ülesanded nr 15 kasutada infrapunaandurit! Juhtus? Jagage oma muljeid tunni kommentaarides...

8.3. Roboti kaugjuhtimine infrapunamajaka abil

Lego mindstorms EV3 ehituskomplekti koduses versioonis sisalduv infrapunamajakas, mis on ühendatud infrapunasensoriga, võimaldab robotit kaugjuhtida. Vaatame tuletorni lähemalt:

Suunake signaali saatja infrapunamajaka abil (Joonis 5, üksus 1) roboti poole. Majaka ja roboti vahel ei tohi olla takistusi! Tänu laiale vaatenurgale võtab infrapunaandur signaale usaldusväärselt vastu isegi siis, kui majakas asub roboti taga!
Majaka korpusel on 5 halli nuppu (Joonis 5, üksus 2), mille klõpsud tunneb ära infrapunasensor ja edastab klõpsukoodid robotit juhtivale programmile.
Spetsiaalse punase lüliti kasutamine (Joonis 5, üksus 3) Majaka ja anduri vaheliseks suhtluseks saate valida ühe neljast kanalist. Seda tehti selleks, et mitut robotit saaks vahetus läheduses juhtida.

Riis. 5

Probleem nr 18: kirjutada programm Pult robot, mis kasutab infrapunamajakat.

Teame juba, et täitmisplokkide valimise võimaluse juurutamiseks peame kasutama programmiplokki "Lülita" Oranž palett. Määrake ploki töörežiim "Lülita" V - "Mõõtmine" - "Kaugjuhtimispult" (joonis 6).

Riis. 6

Infrapunaanduri ja majaka vahelise ühenduse aktiveerimiseks peate määrama õige parameetri väärtuse "Kanal" (joon. 7, üksus 1) vastavalt majakale valitud kanalile! Iga plokkprogrammi konteiner "Lülita" on vaja võrrelda ühte neist võimalikud variandid vajutades halle klahve (Joonis 7, üksus 2). Pange tähele, et mõned valikud hõlmavad kahe klahvi samaaegset vajutamist (vajutatud klahvid on tähistatud punasega). Programmiplokis kokku "Lülita" selles režiimis saate töödelda kuni 12 erinevad tingimused (vaiketingimuseks tuleb valida üks tingimustest). Plokile lisatakse tarkvarakonteinerid "Lülita" klõpsates "+" (joon. 7, üksus 3).

Riis. 7

Soovitame rakendada järgmist roboti juhtimisalgoritmi:

Ülemise vasaku nupu vajutamine lülitab mootori vasakpoolse pöörlemise sisse, robot pöördub paremale (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 1)
Ülemise parempoolse nupu vajutamine lülitab sisse mootori parempoolse pöörlemise, robot pöörab vasakule (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 3)
Vajutades samaaegselt ülemist vasakut ja paremat nuppu, lülitatakse sisse vasak- ja parempoolse mootori samaaegne edasipööramine, robot liigub sirgjooneliselt edasi (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 5)
Vajutades samaaegselt alumist vasakut ja paremat nuppu, lülitatakse sisse vasak- ja paremmootori samaaegne tagasipööramine, robot liigub sirgjooneliselt tahapoole (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 8)
Kui ühtegi majaka nuppu ei vajutata, siis robot peatub (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 0).

Kaugjuhtimispuldi algoritmi väljatöötamisel peaks teadma järgmist: kui vajutada ühte hallide nuppude kombinatsioonidest, saadab infrapunamajakas pidevalt vastavat signaali, nuppude vabastamisel signaali saatmine peatub. Erandiks on eraldi horisontaalne hall nupp (Joonis 7, pos. 2 väärtus: 9). Sellel nupul on kaks olekut: "PEAL" - "VÄLJAS". Sisselülitatud olekus jätkab majakas signaali saatmist, isegi kui vabastate nupu (mida näitab roheline LED-i süttimine), selles režiimis signaali saatmise väljalülitamiseks vajutage uuesti horisontaalset halli nuppu.

Alustame programmi rakendamist:

Meie kaugjuhtimisalgoritm pakub 5 käitumisvalikud, vastavalt meie programmiplokk "Lülita" koosneb viiest tarkvarakonteinerist. Alustame nende seadistamist.

Määrame vaikevaliku valikule, kui ühtegi nuppu ei vajutata. (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 0). Paigaldame konteinerisse tarkvaraploki, mis lülitab mootorid välja "B" Ja "C".
Klõpsake vasakus ülanurgas valikukonteineril (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 1) installige tarkvaraplokk "Suur mootor", lülitades mootori sisse "B".
Klõpsake paremas ülanurgas valikukonteinerit (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 3) installige tarkvaraplokk "Suur mootor", lülitades mootori sisse "C".
Mahutis, kus on võimalik üheaegselt vajutada ülemist vasakut ja paremat nuppu (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 5) installige tarkvaraplokk "Sõltumatu mootori juhtimine" "B" Ja "C" edasi.
Mahutis, kus on võimalik samaaegselt vajutada alumist vasakut ja paremat nuppu (Joonis 7 üksuse 2 väärtus: 8) installige tarkvaraplokk "Sõltumatu mootori juhtimine", mootorite sisselülitamine "B" Ja "C" tagasi.
Asetame oma kohandatud programmiploki "Lülita" programmiploki sees "Jalgratas".

Proovige pakutud skeemi kasutades ise programm luua, ilma lahendust vaatamata!

Riis. 8

Laadige saadud programm robotisse ja käivitage see. Proovige robotit infrapunamajaka abil juhtida. Kas kõik läks sinu jaoks korda? Kas saate aru kaugjuhtimispuldi rakendamise põhimõttest? Proovige rakendada lisavalikud juhtimine. Kirjutage oma muljed selle õppetunni kommentaaridesse.

*Tahad näha nähtamatuid laineid? Lülitage oma mobiiltelefonis sisse fotorežiim ja viige kiirgav element kohale Pult telerist mobiiltelefoni objektiivini. Vajutage kaugjuhtimispuldi nuppe ja jälgige infrapunalainete kuma telefoni ekraanil.

Selles artiklis vaatleme mitmeid rakendatavaid robotiskeeme järgmisi valikuid käitumine:
1. See läheb oma "antennidega" ümber takistuse, kui see sellega kokku puutub.
2. Väldib takistusi ilma kontaktita (IR kaitseraud).
3. Toetab oma “antennid” takistusele, liigub tagasi, teeb pöörde, seejärel jätkab liikumist.
4. Väldib pöördega takistusi (IR kaitseraud).
5. Jälgib objekti, säilitades distantsi (IR kaitseraud).

Enne kui hakkame vooluahelaid vaatama, vaatame lühidalt L293 kiibi omadusi.

Joonis 1. L293D kiibi pinout

Selle sees on kaks draiverit elektrimootorite juhtimiseks.
Mootorid on ühendatud OUTPUT väljunditega. Meil on võimalus ühendada kaks alalisvoolumootorit.
Mikrolülituse 8. ja 16. kontakt on ühendatud toiteallika positiivsega. Toetatud eraldi toidukorrad, st. 16. kontakt (Vss) on mõeldud kiibi enda toiteks (5 volti) ja Vs viik (8. kontakt) saab ühendada mootorite toiteallikaga. Maksimaalne pinge Toiteosa on 36 volti.
Ma ei eralda neid ja ühendan need kõigis ahelates ühise toiteallikaga.
Toiteallika negatiivne või maandus (GND) on ühendatud tihvtidega nr 4, 5, 12, 13. Lisaks eraldavad need kontaktid mikroskeemi soojust, nii et plaadile jootmisel on soovitatav eraldada suurendatud nende tihvtide metalliseeritud ala.
Mikroskeemil on ka sisendid ENABLE1 ja ENABLE2.
Draiverite sisselülitamiseks peab nendel tihvtidel olema loogiline üksus ehk teisisõnu ühendame 1. ja 9. kontakti toiteallika positiivsega.
Mootorite juhtimiseks on ka INPUT sisendid.

Joonis 2. Sisendite ja väljundite loogiliste tasemete vastavustabel.

Üleval on tabel, millest saab aru, et kui INPUT1 sisendile rakendada loogilist, st. ühendage toiteallika plussiga ja INPUT2 sisend negatiivsega, siis hakkab mootor M1 teatud suunas pöörlema. Ja kui vahetate nende sisendite loogilisi tasemeid, siis mootor M1 pöörleb teises suunas.
Sama juhtub teise osaga, millega on ühendatud M2 mootor.

Just seda funktsiooni kasutatakse esitatud robotiskeemides.

Skeem nr 1. Robot liigub ümber takistuse, kui see oma "antennidega" kokku puutub.

Joonis 3. Skeem nr 1. Mehaaniliste takistusanduritega.

Pärast toite sisselülitamist pöörlevad mootorid kindlas suunas, liigutades robotit edasi. See on tingitud asjaolust, et takisti R2 kaudu antakse signaal sisendisse INPUT1 kõrge tase, sama mis INPUT4 sisendil. Transistor VT1 on kindlalt suletud, alus tõmmatakse miinusesse toiteallika külge ja kollektorisse ei voola vool.
Selgitan vasakul pool, sest... mõlemad osad on sümmeetrilised.
Sisendis INPUT2 seatakse takisti R3 kaudu loogiline 0. Tabeli (joonis 2) järgi otsustades pöörleb mootor kindlas suunas. Diagrammi paremal küljel juhtub sama asi ja robot liigub edasi.
Ahel sisaldab võtmeid (SB1, SB2), mis kasutavad SPDT-lüliteid. Nende külge kinnitatakse kuumaliimi abil kirjaklambrid ja saadakse takistusandurid.

Joonis 4. Antenni andurid on valmistatud kirjaklambritest.

Kui selline andur tabab takistust, siis võti sulgub ja INPUT2 sisend ühendatakse toiteploki positiivsega, st. tarnitakse loogiline "1". Samal ajahetkel avaneb ka transistor, mille tulemusena asendub INPUT1 sisendil loogiline üks loogilise nulliga. Nupu vajutamisel pöörleb mootor teises suunas. Mikrolülitid tekivad jõnksatavalt ja mootor pöörab robotit takistusest eemale, kuni andur lõpetab takistusega kontakti.

Nagu arvata võis, tuleb lülitid või mootorid ise risti asetada.

Skeem nr 2. Robot väldib takistusi ilma kontaktita (IR kaitseraud)

Veelgi huvitavamat käitumist saab realiseerida, kui infrapunasignaalide vastuvõtmiseks kasutatakse anduritena TSOP-vastuvõtjaid. Sellest saab mingi IR kaitseraua.
Nüüd näeb vooluring välja selline.

Joonis 5. Skeem nr 2. Infrapuna takistuse anduritega.

“IR-vastuvõtumoodul” töötab nii: kui infrapuna signaal saabub TSOP-vastuvõtjasse, ilmub selle väljundisse negatiivne pinge, mis vabastab PNP-transistori ja toiteallika pluss vool suunatakse sisendahela mikroskeemid. Kui eelmine kord kasutati mehaanilisi lüliteid, mille nn antennid olid tehtud kirjaklambritest, siis uus skeem võimaldab robotil mitte takistusele otsa sõita, vaid sellele teatud kauguselt reageerida. See näeb välja selline:

Vastuvõtuosa on konstrueeritud nii: kaks absoluutselt identset moodulit (vasak ja parem) on omavahel kinnitatud (joonis 8).

Vastuvõtjatena kasutati TSOP1136 töösagedusega 36 kHz. Nõelte asukohad on näidatud alloleval joonisel.

Joonis 6. TSOP1136.

Oleme vastuvõtjad välja mõelnud, kuid takistuste tuvastamiseks tuleb saata infrapunakiirgust teatud sagedusega roboti ees olevasse ruumi. Vastuvõtjate töösagedus on erinev, minu puhul on see 36 kHz. Seetõttu pandi NE555 kiibile kokku selle sageduse impulsigeneraator ja väljundisse ühendati infrapunakiirgust kiirgavad dioodid.

Joonis 7. NE555 emitteri ahel.

Roboti šassii külge on kinnitatud leivalaua fragment, millele saab paigaldada soovitud arvu IR-dioode.
Dioodidele on soovitav panna termokahanevad torud või midagi sarnast, et need säraksid ettepoole, mitte eri suundadesse.

Joonis 8. IR kaitseraud.

Pärast toite sisselülitamist võib robot liikuda tagasi, see on tingitud TSOP-vastuvõtjate liiga kõrgest tundlikkusest. Nad tajuvad peegeldunud signaali isegi põrandalt, seintelt ja muudelt pindadelt. Seetõttu kasutatakse IR signaali emitteri ahelas trimmivat takistit (joonis 7), mille abil vähendame infrapunadioodide heledust ja saavutame soovitud tundlikkuse.

Skeem nr 3. Selline robot liigub takistuselt tagasi, tehes pöörde.

Vaatame veel ühte huvitavat skeemi.

Joonis 9. Skeem nr 3.

Kui selline robot põrkab ühe oma antenniga vastu takistust, liigub ta tagasi, tehes kerge pöörde, siis pärast väikest pausi jätkab robot liikumist. Käitumine on näidatud alloleval animatsioonil:

See ahel ühildub täielikult ka eelmise ahela infrapuna kaitserauaga.

Emitteri ja transistoride VT1 ja VT2 baastakistite vahelises ahelas ilmusid elektrolüütkondensaatorid. Ilmusid dioodid VD1, VD2 ja LED-id HL1, HL2.
Vaatame, miks neid lisakomponente vaja on.
Seega, kui lüliti SB1 sulgub, st. esimene andur, toiteallika positiivne vool läbi dioodi VD1 ja voolu piirava takisti R1 juhitakse transistori alusele. See avaneb, muutes sisendis INPUT1 loogilist taset ja muutub ka sisendi INPUT2 tase.
Sel hetkel liigub vool ka kondensaatorisse C1 ja see laeb. Mootor M1 muudab ootamatult pöörlemissuunda ja robot liigub takistuselt tagasi. Videost on näha, et ka teine mootor muudab liikumissuunda, kuid lühemaks ajaks. See on tingitud asjaolust, et kui andur SB1 on suletud, liigub toiteallika pluss vool ka vooluringi paremale poole, läbi HL2 LED-i. LED-id ei anna mitte ainult lühiajalist signaali takistusega kokkupõrke kohta, vaid toimivad ka ahela vastaspoole pinge neeldujana. Lihtsamalt öeldes, kui lüliti SB1 on suletud, laeb kondensaator C2 vähem kui C1. Ja kui võti (sensor) SB2 on suletud, juhtub sama, kuid vastupidi - C2 laeb rohkem (st selle plaatide pinge on suurem). See võimaldab teil mitte ainult takistusest eemalduda, vaid ka sellest veidi eemalduda. Selle pöörde nurk sõltub kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvusest. Minu arvates on optimaalsed kondensaatorid võimsusega 22 uF. Mahtuvusel 47 µF on pöördenurk suurem.
Samuti on videol märgata, et pärast seda, kui robot liigub takistuselt tagasi, on enne edasiliikumist väike paus. See tekib kondensaatorite tühjenemise tõttu, st. mingil ajahetkel on INPUT sisendite loogilised signaalid tasakaalustatud ja draiver ei mõistnud sekundiks, mis suunas mootorit pöörata. Kuid kui C1 ja C2 tühjeneb, naasevad INPUT sisendid oma algsele loogilisele tasemele.
Dioodid VD1 ja VD2 takistavad kondensaatorite tühjenemist LED-ide HL1, HL2 kaudu. Ilma LED-ideta vooluahel ei tööta.

Skeem nr 4. Eelmine skeem IR kaitserauaga.

See skeem erineb eelmisest selle poolest, et mehaaniliste andurite asemel kasutatakse siin infrapuna (IR kaitseraua) andureid.

Joonis 10. Skeem nr 4.

PNP-transistoride VT1 ja VT2 kollektorid saadavad takistuse tuvastamisel signaali mikrolülituse sisendahelasse. Siis toimub kõik samamoodi nagu varem kirjeldatud, ainult selline robot, kui ta tuvastab enda ees takistuse, liigub tagasi, teeb pöörde ja jätkab siis liikumist.
Käitumine on näidatud alloleval animatsioonil:

Robot käitub järsemalt, kui kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvust vähendatakse näiteks 1 µF-ni (minimaalne mahtuvus 0,22 µF).

Kuidas panna robot objekti jälgima?

Kõigis ülaltoodud skeemides tuleb andurid või mootorid ise paigutada risti. Ja otseühendusega (kui vasakpoolne andur “käsutab” vasakut mootorit, parem - parem) ei väldi robot takistust, vaid pigem järgib seda. Tänu otsesele ühendusele saate saavutada väga huvitava roboti käitumise - see jälitab aktiivselt objekti, säilitades samal ajal teatud distantsi. Kaugus objektist sõltub kaitseraua infrapunadioodide heledusest (reguleerige).

Veel mõned fotod:

Kasutatud šassii metallosad disainerilt. Patarei hõlpsaks vahetamiseks keeratakse leivalaud välja.

Robot töötab 4 AA patareiga.

Roboti kere ja šassii valmistamise võimalusi piirab ainult teie kujutlusvõime, eriti kuna neid on müügil palju valmislahendused. Minu puhul kantakse vooluahel plaadile, sest hunnik juhtmeid ei ole esteetiliselt meeldiv. Samuti paigaldatakse laadimisahelaga akud. Ja milliseid täiustusi saab veel teha või uusi funktsioone lisada - seda kõike saate kommentaarides soovitada.

Selle artikli jaoks on video, mis kirjeldab üksikasjalikult ahelate tööd ja demonstreerib erinevaid roboti käitumise võimalusi.

Radioelementide loetelu

Määramine	Tüüp	Denominatsioon	Kogus	Märge	Minu märkmik
	Vooluahela elemendid nr 1 ja nr 2 (v.a IR kaitseraud)
VT1, VT2	Bipolaarne transistor	2N3904	2		Märkmikusse
R1, R2, R4, R6	Takisti	10 kOhm	4		Märkmikusse
R3, R5	Takisti	4,7 kOhm	2		Märkmikusse
C1		100 µF	1		Märkmikusse

	“IR-vastuvõtumooduli” elemendid skeemil nr 2, nr 4
VT1, VT2	Bipolaarne transistor	2N3906	2	KT361, KT816	Märkmikusse
R1, R2	Takisti	100 oomi	2		Märkmikusse
C1, C2	Elektrolüütkondensaator	10-47 uF	2		Märkmikusse

	“IR-signaali emissioonimooduli” elemendid Joonis 7
R1	Takisti	1 kOhm	1		Märkmikusse
R2	Takisti	1,5 kOhm	1		Märkmikusse
R3	Muutuv takisti	20 kOhm	1	FD1, FD2 heleduse reguleerimiseks	Märkmikusse
C1	Keraamiline kondensaator	0,01 µF	1		Märkmikusse
C2	Keraamiline kondensaator	0,1 µF	1		Märkmikusse
FD1, FD2	IR diood		2	Ükskõik milline