เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดบนตัวเปรียบเทียบ LM393 เซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบธรรมดาเซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งกีดขวาง

หุ่นยนต์ทุกตัวที่สามารถขับเคลื่อน บิน หรือว่ายน้ำได้จะต้องสามารถมองเห็นสิ่งกีดขวางที่ขวางทางได้ เพื่อให้หุ่นยนต์ทำเช่นนี้ได้ จำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ที่เหมาะสม ใน วรรณคดีอังกฤษอุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า เซ็นเซอร์ความใกล้ชิดเราจะเรียกพวกมันว่าเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง ในบทนี้ เราจะดูเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางที่พบบ่อยที่สุดตัวหนึ่ง ซึ่งทำงานบนหลักการสะท้อนกลับ มันถูกออกแบบมาอย่างเรียบง่ายมาก เซ็นเซอร์ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบกำหนดทิศทางและเครื่องตรวจจับแสง แหล่งกำเนิดมักเป็น LED อินฟราเรดพร้อมเลนส์ และตัวตรวจจับคือโฟโตไดโอดหรือโฟโตทรานซิสเตอร์ ไฟ LED บนเซ็นเซอร์จะเปิดตลอดเวลาและปล่อยลำแสงแคบไปในทิศทางไปข้างหน้า หากมีสิ่งกีดขวางด้านหน้าเซ็นเซอร์ (รูป A) แสงที่สะท้อนจากแหล่งกำเนิดจะกระทบกับเครื่องตรวจจับ และพัลส์บวกจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตเซ็นเซอร์ มิฉะนั้นหากไม่มีสิ่งกีดขวางเซ็นเซอร์ก็จะเงียบ (รูป B) มีตัวเลือกที่สาม เมื่อมีสิ่งกีดขวาง แต่ไม่มีแสงสะท้อนออกมา! รูปที่ B แสดงกรณีดังกล่าว ปรากฎว่าหุ่นยนต์จะไม่เห็นพื้นผิวสีดำด้าน

1. การเชื่อมต่อ

เราจะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ที่ง่ายที่สุดกับเอาต์พุตดิจิทัล แผนผังของการเชื่อมต่อกับเทอร์มินัล อาร์ดูโน่ อูโน่:

ลักษณะเค้าโครง

2. การตั้งค่าความไว

ดังที่คุณทราบ มีแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดมากมายรอบตัวเรา รวมถึงโคมไฟและดวงอาทิตย์ด้วย องค์ประกอบไวแสงของเซ็นเซอร์ตรวจจับรังสีพื้นหลังนี้และอาจส่งสัญญาณเตือนที่ผิดพลาด กล่าวอีกนัยหนึ่ง เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางสามารถทำงานได้เมื่อไม่มีสิ่งกีดขวางเลย เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เซ็นเซอร์สามารถปรับความไวเพื่อให้ตรวจจับได้เฉพาะแสงที่มีความแรงเพียงพอเท่านั้น โดยปกติจะทำได้สำเร็จโดยใช้เครื่องเปรียบเทียบ ซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ให้คุณเปรียบเทียบระดับแรงดันไฟฟ้าสองระดับได้ แรงดันไฟฟ้าหนึ่งถูกส่งไปยังเครื่องเปรียบเทียบจากโฟโตไดโอดและอีกแรงดันไฟฟ้าหนึ่งจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ เราจะเรียกแรงดันไฟฟ้าที่สอง เกณฑ์. ตอนนี้เซ็นเซอร์จะให้สัญญาณบวกเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าบนโฟโตไดโอดมากกว่าที่เราตั้งไว้ ในการปรับแรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์ เราต้องใช้ไขควงปากแบน (หรือที่เรียกว่าไขควงปากแบน) ในขั้นตอนนี้ เราจะได้รับความช่วยเหลือจากไฟ LED แสดงสถานะสีเขียว ซึ่งจะสว่างขึ้นเมื่อเซ็นเซอร์บันทึกระดับที่เพียงพอ แสงอินฟราเรด. อัลกอริธึมการตั้งค่ามีสามขั้นตอน:

เราวางเซ็นเซอร์ไว้ในสภาพแสงที่จะใช้งาน
เชื่อมต่อเซ็นเซอร์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟและไฟ LED สีแดงที่เซ็นเซอร์จะสว่างขึ้น
กำจัดสิ่งกีดขวางทั้งหมดที่ด้านหน้าเซ็นเซอร์แล้วหมุนโพเทนชิออมิเตอร์จนกระทั่งไฟ LED แสดงสถานะสีเขียวดับลง

ในการตรวจสอบ เรานำฝ่ามือของเราไปที่เซ็นเซอร์ และไฟ LED สีเขียวจะสว่างขึ้นในระยะหนึ่ง หากเราเอามือออก ไฟ LED จะดับลง ระยะห่างที่เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งกีดขวางจะขึ้นอยู่กับระดับแสงพื้นหลัง การตั้งค่าความไว และการเปิด ตำแหน่งที่ถูกต้องโฟโตไดโอดและ LED บนเซ็นเซอร์ ต้องวางขนานกันอย่างเคร่งครัด ตอนนี้เซ็นเซอร์ได้รับการกำหนดค่าอย่างถูกต้องแล้ว มาเริ่มสร้างโปรแกรมกันดีกว่า

3. โปรแกรม

เช่น เราจะเปิดปิดไฟ LED มาตรฐานเบอร์ 13 อาร์ดูโน่ อูโน่ขึ้นอยู่กับการอ่านเซ็นเซอร์ เมื่อใช้เซ็นเซอร์ดิจิตอลโปรแกรมจะเหมือนกับในกรณีที่ใช้งานปุ่มต่างๆ ในการวนซ้ำแต่ละครั้ง วนซ้ำเราอ่านค่าที่พิน #2 แล้วเปรียบเทียบค่านี้กับระดับ สูง. หากมีค่าเป็น สูงซึ่งหมายความว่าเซ็นเซอร์มองเห็นสิ่งกีดขวางและเราเปิดไฟ LED ที่พินหมายเลข 13 มิฉะนั้นเราจะปิด LED const int prx_pin = 2; const int led_pin = 13; ไบต์วี; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () ( pinMode (prx_pin, INPUT); pinMode (led_pin, OUTPUT); ) void loop () ( v = digitalRead (prx_pin); if (v == HIGH) digitalWrite (led_pin, HIGH); else digitalWrite (led_pin) , ต่ำ); )

4. ตัวอย่างการใช้งาน

ตอนนี้เรามาลองใช้เซ็นเซอร์ดิจิตอลตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ มาทำให้หุ่นยนต์สองล้อตอบสนองต่อการอ่านเซ็นเซอร์สองตัวที่อยู่ทางซ้ายและขวากัน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเมื่อตรวจพบสิ่งกีดขวาง หุ่นยนต์จะหันหนีจากสิ่งกีดขวางไปในทิศทางตรงกันข้าม จากนั้นจึงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าต่อไป เรามาจัดโปรแกรมให้อยู่ในรูปของ Flowchart ของขั้นตอนกัน วนซ้ำ.

งาน

หากทุกอย่างเรียบร้อยดี ให้ลองทำงานบางอย่างกับหุ่นยนต์ให้สำเร็จ

ชี้เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางลงเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถตรวจจับขอบโต๊ะได้ เขียนโปรแกรมป้องกันหุ่นยนต์ตกจากโต๊ะ
ชี้เซ็นเซอร์ลงอีกครั้ง แต่คราวนี้มีจุดประสงค์อื่น ตามที่เราค้นพบ เซ็นเซอร์สามารถแยกแยะพื้นผิวสีดำจากพื้นผิวสีขาวได้ ใช้คุณสมบัตินี้เพื่อสร้างตัวติดตามหุ่นยนต์ (หรือที่เรียกว่า LineFollower)
ชี้เซ็นเซอร์ไปด้านข้างแล้วให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปตามผนัง

บทสรุป

ในบทต่อไป เราจะมาทำความรู้จักกับเซ็นเซอร์ ซึ่งได้รับการออกแบบในลักษณะเดียวกันเกือบทั้งหมด แต่เหมาะสำหรับการตรวจจับพื้นผิวขาวดำมากกว่า เรามาลองอ่านไม่ใช่สัญญาณดิจิทัล แต่เป็นสัญญาณอะนาล็อกจากเซ็นเซอร์เพื่อสร้างตัวติดตามหุ่นยนต์ขั้นสูงยิ่งขึ้น

อุปกรณ์นี้เป็นเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางแบบดิจิทัลอย่างง่าย ซึ่งนำทางโดยรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน เซ็นเซอร์นี้ซื้อจาก Aliexpress หลักการทำงานคล้ายกับโครงการที่เพิ่งพิจารณาไป

เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางอินฟราเรดที่ซื้อจาก Ali

การออกแบบและพารามิเตอร์

โครงสร้างเซ็นเซอร์เป็นแผงวงจรพิมพ์ขนาด 31 x 14 มม. บอร์ดมีรูสำหรับติดตั้งหนึ่งรู

เซ็นเซอร์อุปสรรคอินฟราเรด - แผงวงจรพิมพ์

น้ำหนักของเซ็นเซอร์คือ 2.7 กรัมสำหรับการจ่ายไฟและการส่งข้อมูลเซ็นเซอร์จะมีขั้วต่อสามพินซึ่งมีหมุดทำเครื่องหมายไว้

ขั้วต่อการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์สามพิน

อุปกรณ์ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าคงที่ในช่วง 3.3 ถึง 5 V การใช้กระแสไฟฟ้าคือ 25 mA ที่แรงดันไฟฟ้า 3.3 V และ 40 mA ที่แรงดันไฟฟ้า 5 V

เซ็นเซอร์ประกอบด้วยไฟ LED อินฟราเรดและตัวตรวจจับแสง การมีสิ่งกีดขวางถูกกำหนดโดยความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่สะท้อน ด้วยการใช้ตัวต้านทานการตัดแต่งบนบอร์ดเซ็นเซอร์ คุณสามารถตั้งค่าความไวที่ต้องการของอุปกรณ์ได้ ตามที่ผู้ผลิตระบุว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางในช่วง 2 ถึง 30 ซม. มุมมองของเซ็นเซอร์คือ 35 องศา ผู้เขียนสามารถปรับเซ็นเซอร์ให้เข้ากับสิ่งกีดขวางได้ในระยะ 3-8 ซม. แม้ว่าปัญหาอาจเป็นเพราะทดสอบเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้น และนอกจากนี้ มุมมองของเซ็นเซอร์ยังค่อนข้างกว้างจริงๆ ก็ไม่ควรลืมเช่นกัน พื้นผิวต่างๆสะท้อนรังสีอินฟราเรดแตกต่างกัน โดยจะตรวจจับพื้นผิวที่ “แวววาว” มากขึ้นในช่วงนี้จากระยะไกลมากกว่าที่มืด ไม่ว่าในกรณีใด เซ็นเซอร์นี้คือ "อาวุธระยะประชิด"

เซ็นเซอร์ฝ่าอุปสรรค IR - ขนาดบอร์ด

เมื่อสิ่งกีดขวางปรากฏขึ้นในมุมมองของเซนเซอร์ สัญญาณลอจิคัลเป็นศูนย์จะถูกตั้งค่าที่เอาต์พุตข้อมูล หากไม่มีสิ่งกีดขวางในมุมมอง แสดงว่าสัญญาณเอาท์พุตเป็นสัญญาณลอจิคัล บนแผงเซ็นเซอร์มีไฟ LED สองดวง หนึ่งดวงเป็นไฟแสดงสถานะ และอีกดวงเป็นตัวบ่งชี้การตอบสนองของเซ็นเซอร์ ซึ่งจะสว่างขึ้นเมื่อมีสิ่งกีดขวางปรากฏขึ้นในบริเวณที่มองเห็นได้

การเชื่อมต่อกับ Arduino

ตามที่ผู้ขายระบุว่าเซ็นเซอร์ได้รับการปรับให้เหมาะกับ Arduino โดยคำนึงถึงความสมบูรณ์ของสิ่งนั้น อุปกรณ์ง่ายๆการบ่งชี้และการทำเครื่องหมายใคร ๆ ก็เห็นด้วยกับสิ่งนี้ได้อย่างง่ายดาย

เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง IR พร้อม Arduino

สำหรับตัวอย่างวิธีที่เซ็นเซอร์โต้ตอบกับแพลตฟอร์ม Arduino คุณสามารถใช้โปรแกรมที่ให้ไฟ LED ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตดิจิทัล 13 ได้โดยกดปุ่มที่เชื่อมต่อกับพอร์ตดิจิทัล 12 ของบอร์ด Arduino UNO โปรแกรมนี้นำมาจากเว็บไซต์ robocraft.ru

/*
* LED พร้อมปุ่ม
*/

int ledPin = 13; // นำ
int btnPin = 12; // ปุ่ม
int วาล=0;

การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()
{
pinMode(ledPin, เอาท์พุต); // นี่คือเอาต์พุต - LED
pinMode(btnPin, อินพุต); // และนี่คือปุ่มอินพุต
อนุกรมเริ่มต้น(9600); // เราจะเขียนไปที่พอร์ต COM
}

เป็นโมฆะวน()
{
val = digitalRead(btnPin); // ค้นหาสถานะของปุ่ม
if(val==HIGH) // กดปุ่ม
{
digitalWrite (ledPin, สูง); // เปิดไฟ LED
Serial.println("H");
}
else // ไม่ได้กดปุ่ม
{
digitalWrite (ledPin, ต่ำ); // ปิดไฟ LED
Serial.println("L");
}
ล่าช้า(100);
}

ในกรณีนี้ เซ็นเซอร์จะเชื่อมต่อแทนปุ่ม หลังจากโหลดโปรแกรมลงในหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว คุณสามารถทดลองใช้โหมดการทำงานต่างๆ ของเซ็นเซอร์ได้

สรุปการซื้อ

โดยรวมแล้วเป็นเซ็นเซอร์ราคาถูกที่ดีสำหรับระบบควบคุมแบบสัมผัสและระบบกำหนดทิศทางของหุ่นยนต์ ในกรณีหลังนี้ อาจมีทางเลือกอื่นหรือส่วนเสริมสำหรับลิมิตสวิตช์ที่จะเริ่มทำงานเมื่อหุ่นยนต์สัมผัสกับสิ่งกีดขวาง คุ้มค่าเงินมาก เดเนฟ

หุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองเกือบทุกตัวมีเซ็นเซอร์ดังกล่าว พวกนี้เป็นดวงตาแบบหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ทำงานบนหลักการเรดาร์ - ส่งและรับแสง IR LED ปล่อยรังสีอินฟราเรดซึ่งเมื่อสะท้อนจากสิ่งกีดขวางจะกระทบกับตัวรับรังสี IR TSOP1736 ซึ่งสร้างสัญญาณเอาท์พุต ระดับต่ำซึ่งแสดงว่ามีสัญญาณ หากไม่มีสิ่งกีดขวางรังสีก็จะไม่ไปไหนและไม่มีการสะท้อน แต่ตัวรับรังสี IR จะไม่เห็นอะไรเลย

โดยทั่วไปแนวคิดนี้ง่ายมาก แต่มีรายละเอียดปลีกย่อยหลายประการ ประการแรกเครื่องรับรังสีอินฟราเรดตอบสนองต่อพัลส์ความถี่ที่แน่นอนเท่านั้นความถี่จะถูกระบุด้วยตัวเลขสองหลักสุดท้ายของการกำหนด TSOP - 1736 - 36 KHz, 1738 - 38 KHz เหล่านั้น. ในการควบคุม LED (เอาต์พุตเซ็นเซอร์) คุณต้องใช้พัลส์ที่ความถี่รับ TSOP ทุกประการ สามารถทำได้ทั้งในซอฟต์แวร์หรือใช้โมดูล PWM ของไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมหรือสามารถทำได้ในฮาร์ดแวร์โดยการประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามความถี่ที่ต้องการเช่นบนตัวจับเวลา 555 โดยส่วนตัวแล้วฉันใช้โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ PWM เพื่อควบคุม IR ไดโอด เพื่อให้เซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสัญญาณ เป็นการดีที่สุดที่จะส่งพัลส์ 8-15 แพ็คไปที่ LED จากนั้นตรวจสอบสถานะของตัวรับสัญญาณ IR ทันที หากเอาต์พุตของมันคือ log.0 นั่นคือมีสิ่งกีดขวาง คุณต้องทำการซ้อมรบ ถึงกระนั้น ตัวกรองตัวรับ IR สามารถปรับภายในขอบเขตเล็กน้อยของสัญญาณ IR ที่ได้รับ สิ่งนี้ไม่ได้บันทึกไว้ที่ใดเลย แต่เป็นเรื่องจริง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องรักษา 36 KHz อย่างแน่นอน ก็เพียงพอที่จะตั้งค่าความถี่ปิด (เช่น 35750 Hz) และให้จำนวนพัลส์ที่เพียงพอเพื่อให้ TSOP สามารถปรับให้เข้ากับพวกมันและมีเวลาตอบสนอง โดยปกติ 10- ให้ 15 พัลส์

พิน TSOP มีตัวสะสมแบบเปิด เมื่อได้รับสัญญาณ พินจะต่ำลง หากเอาต์พุตเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับพอร์ตตัวควบคุมที่มีตัวต้านทานแบบดึงขึ้นในตัว ก็ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน R2 ในวงจร

ต้องบอกด้วยว่าช่วงของการกำหนดระยะทางนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ไม่ตอบสนองต่อพลาสติกสีดำเลย แต่จะตอบสนองต่อวอลเปเปอร์สีขาวได้อย่างสมบูรณ์แบบ หากต้องการปรับความไวของเซ็นเซอร์โดยสัมพันธ์กัน จะใช้ตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ R4 และเพื่อให้เซ็นเซอร์ทำปฏิกิริยาเฉพาะกับแสงสะท้อนเท่านั้นและไม่ใช่กับตัว LED เองคุณต้องติดตั้งพาร์ติชันที่ทึบแสงต่อรังสี IR ระหว่างไดโอดและตัวรับ

อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า 5 โวลต์ (ฉันมีแบตเตอรี่ NI-MH ขนาด 4.8 โวลต์)

ตัวอย่างการตั้งค่าโมดูล PWM 36 KHz สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ รูป
เคลื่อนย้าย d"14"
movwf CCPR1L ;กำหนดระยะเวลา 50%
movlw b"00001111"
movwf CCP1CON ; เปิดใช้งาน PWM
สถานะ bsf,RP0 ;ธนาคาร 1
การเคลื่อนไหว d"27" ;ความถี่ PWM ประมาณ 36KHz (สำหรับ TSOP1736)
movwf PR2
สถานะ bcf, RP0 ; ธนาคาร 0
clrf TMR2
movlw b"00000100" ;เปิดใช้งานโมดูล PWM
movwf T2CON และตั้งเวลา TMR2 เพื่อให้ PWM ทำงาน

ภาพรวมของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63

ดิจิทัล เซ็นเซอร์อินฟราเรดอุปกรณ์หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง YL-63 (หรือ FC-51) (รูปที่ 1) จะใช้เมื่อจำเป็นต้องระบุการมีอยู่ของวัตถุ แต่ไม่จำเป็นต้องทราบระยะห่างที่แน่นอนจากวัตถุ เซ็นเซอร์ประกอบด้วย ตัวปล่อยอินฟราเรดและเครื่องตรวจจับแสง แหล่งกำเนิด IR ปล่อยคลื่นอินฟราเรด ซึ่งสะท้อนจากสิ่งกีดขวางและบันทึกโดยเครื่องตรวจจับแสง เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งกีดขวางภายในช่วงระยะทางตั้งแต่ศูนย์ถึงขีดจำกัดที่ตั้งไว้ มันถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องเปรียบเทียบ LM393 ซึ่งจ่ายแรงดันเอาต์พุตตามหลักการ: ตรวจพบสิ่งกีดขวาง - ระดับลอจิคัลสูง, ตรวจไม่พบ - ระดับลอจิคัล ต่ำ, สถานะนี้ยังระบุด้วย LED สีแดงที่อยู่บนเซ็นเซอร์ ค่าเกณฑ์ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าเซ็นเซอร์และปรับโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ที่ติดตั้งบนโมดูล มีการติดตั้ง LED สีเขียวบนเซ็นเซอร์เพื่อระบุพลังงาน เซ็นเซอร์ใช้ในวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางเมื่อเคลื่อนย้ายหุ่นยนต์ที่มีล้อหรือติดตาม

ลักษณะทางเทคนิคของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63

รุ่น: YL-63 (หรือ FC-51)
แรงดันไฟฟ้า: 3.3–5 V
ประเภทเซนเซอร์: การแพร่กระจาย
เครื่องเปรียบเทียบ: LM393
ระยะการตรวจจับสิ่งกีดขวาง: 2 – 30 ซม
มุมตรวจจับสิ่งกีดขวางที่มีประสิทธิภาพ: 35°
โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อเปลี่ยนความไว
ไฟ LED เพาเวอร์
ไฟ LED แสดงสถานะการทำงาน
ขนาด: 43 x 16 x 7 มม

การเชื่อมต่อ YL-63 กับ Arduino

โมดูลมี 3 เอาต์พุต:

VCC - แหล่งจ่ายไฟ 3-5 V;
GND - กราวด์;
ออก - เอาต์พุตดิจิตอล

มาเชื่อมต่อเซ็นเซอร์เข้ากับบอร์ด Arduino (แผนภาพการเชื่อมต่อในรูปที่ 1) และเขียนภาพร่างง่ายๆ ที่ส่งสัญญาณการมีอยู่ของสิ่งกีดขวางด้วยสัญญาณเสียง มาอัปโหลดภาพร่างจากรายการที่ 1 ไปยังบอร์ด Arduino และดูว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางอย่างไร (ดูรูปที่ 2)

รูปที่ 1 แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ YL-63 เข้ากับบอร์ด Arduino

มาอัปโหลดภาพร่างจากรายการที่ 1 ไปยังบอร์ด Arduino และดูว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางอย่างไร (ดูรูปที่ 3) รายการ 1 // ร่างรีวิวเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง YL-63 // http:// http://3d-diy.ru // หน้าสัมผัสสำหรับเชื่อมต่อเอาต์พุตเซ็นเซอร์ #define PIN_YL63 5 // ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ Y63 #define สิ่งกีดขวาง digitalRead (PIN_YL63) การตั้งค่าเป็นโมฆะ () ( // การเริ่มต้นพอร์ตอนุกรม Serial.begin (9600); // ตั้งค่าพินการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์เป็น INTPUT pinMode (PIN_YL63, INTPUT); ) void loop () ( ถ้า (สิ่งกีดขวาง == 1) ( Serial.println ("BARRIER!!!"); // โซนการตรวจจับอุปสรรคในขณะที่ (สิ่งกีดขวาง == 1) // กำลังรอทางออก (;) ) อื่น ๆ ( Serial.println ("ไม่ใช่สิ่งกีดขวาง"); // นอกโซนการตรวจจับสิ่งกีดขวางในขณะที่ (สิ่งกีดขวาง == 1) // กำลังรออินพุต (;) ) )

รูปที่ 2 เอาต์พุตมอนิเตอร์พอร์ตอนุกรม

ใช้โพเทนชิออมิเตอร์มาทดลองตั้งค่าเกณฑ์กัน

ตัวอย่างการใช้งาน

ลองพิจารณาตัวอย่างการใช้เซ็นเซอร์ YL-63 บนแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ขับเคลื่อนด้วยตนเองยอดนิยม - หุ่นยนต์เคลื่อนที่บน ใช้ Arduino(ดู 3)

รูปที่ 3 แพลตฟอร์มหุ่นยนต์ – หุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่ใช้ Arduino

มาสร้างภาพร่างหุ่นยนต์ที่กำลังเดินทางข้ามเขาวงกตกันเถอะ หากเมื่อเคลื่อนย้ายหุ่นยนต์ในเขาวงกต หากคุณยึดติดกับด้านใดด้านหนึ่ง (ซ้ายหรือขวา) ก็จะถึงทางออกอย่างแน่นอน (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 แผนผังของหุ่นยนต์ที่เดินทางเข้าไปในเขาวงกต

มาติดตั้งเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางสามตัวบนกันชนหน้าของหุ่นยนต์ โดยสองตัวมองไปข้างหน้า และตัวหนึ่งมองไปทางขวา (ดูรูปที่ 5)

การมีเซ็นเซอร์ด้านหน้าสองตัวช่วยปรับปรุงคุณภาพการตรวจจับสิ่งกีดขวางด้านหน้า เนื่องจากเซ็นเซอร์ตัวเดียวไม่ครอบคลุมพื้นที่ด้านหน้าทั้งหมด

รูปที่ 5 การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางกับหุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่ใช้ Arduino

ในภาพร่าง เราจะตรวจสอบสถานะของเซ็นเซอร์ และทำการตัดสินใจเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับ เซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับหมุด Arduino 2, 12, 13 // หมายเลขพอร์ตที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง const int Front1 = 2, Front2 = 12, ขวา = 13; มาสร้างภาพร่างใหม่ใน Arduino IDE เพิ่มโค้ดจากรายการ 2 ลงไปแล้วอัปโหลดภาพร่างไปยังบอร์ด Arduino รายการ 2 // ประกาศตัวแปรเพื่อจัดเก็บสถานะของมอเตอร์สองตัว อินท์ motor_L1, motor_L2, input_L; อินท์ motor_R1, motor_R2, input_R; // ค่าคงที่เวลาใช้เพื่อตั้งเวลาในการเลี้ยว หมุน ก้าวไปข้างหน้าอย่างแม่นยำ // ในหน่วยมิลลิวินาที const int time_90 = 390; // จำนวนพอร์ตที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวาง const int Front1 = 2, Front2 = 12, ขวา = 13; //================================================ ======== การตั้งค่าเป็นโมฆะ() ( // เราป้อนหมายเลขหน้าสัมผัส Arduino (พิน) ลงในตัวแปร // สำหรับมอเตอร์ด้านซ้ายและขวาของเครื่อง setup_motor_system(3, 4, 11, 7, 8, 10); // pinMode(Front1, INPUT); pinMode(Front2, INPUT); pinMode(Right, INPUT); // เครื่องยนต์กำลังทำงาน setspeed(255, 255); ) // โปรแกรมหลัก void loop() ( บูลีน d_Front1, d_Front2, d_Right; d_Front1 = digitalRead(Front1); d_Front2 = digitalRead(Front2); d_Right = digitalRead(Right); // หากไม่มีเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น ถ้า (d_Front1 && d_Front2 && d_Right) ( //ชะลอความเร็วล้อขวาลง (255, 15); ไปข้างหน้า();//เลี้ยวขวา ) else ( //หากเซ็นเซอร์ด้านหน้าตัวใดตัวหนึ่งทำงานและเซ็นเซอร์ด้านขวาไม่ถูกกระตุ้น ถ้า ((! d_Front1) || (!d_Front2) ) ( //กำลังสูงสุดสำหรับทุกล้อ setspeed(255, 255); // เลี้ยวซ้าย 90 องศา ซ้าย(); ล่าช้า(time_90 / 5); ) else ( // ถ้า เซ็นเซอร์ด้านขวาถูกกระตุ้น // ชะลอความเร็วล้อซ้าย setspeed(15, 255); ไปข้างหน้า();//เลี้ยวซ้าย. ) ) ) // ฟังก์ชั่นสำหรับการเริ่มต้นการควบคุมมอเตอร์ เป็นโมฆะ setup_motor_system (int L1, int L2, int iL, int R1, int R2, int iR) ( // ป้อนหมายเลขผู้ติดต่อ Arduino (พิน) ลงในตัวแปร motor_L1 = L1; motor_L2 = L2; input_L = iL; // สำหรับมอเตอร์ซ้ายและขวาของรถยนต์ motor_R1 = R1; motor_R2 = R2; input_R = iR; // ถ่ายโอนพอร์ตที่ระบุไปยังสถานะเอาต์พุตข้อมูล pinMode(motor_L1, OUTPUT); pinMode(motor_L2, OUTPUT); pinMode (input_L, OUTPUT); pinMode( motor_R1, OUTPUT); pinMode(motor_R2, OUTPUT); pinMode(input_R, OUTPUT); ) // ฟังก์ชั่นตั้งค่าความเร็วมอเตอร์ เป็นโมฆะ setspeed (int LeftSpeed, int RightSpeed) ( // ตั้งค่าความกว้างของขอบบวกตั้งแต่ 0 ถึง 255 analogWrite (input_L, LeftSpeed); analogWrite (input_R, RightSpeed); // ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดมอเตอร์ก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น ) // เลี้ยวซ้ายโดยล็อคล้อซ้ายไว้ เป็นโมฆะไปข้างหน้า () ( // ล้อซ้ายหมุนไปข้างหน้า digitalWrite (motor_L1, HIGH); digitalWrite (motor_L2, LOW); // ล้อขวาหมุนไปข้างหน้า digitalWrite (motor_R1, HIGH); digitalWrite (motor_R2, LOW); ) // เลี้ยวซ้าย. เป็นโมฆะซ้าย() ( // ล้อซ้ายหมุนไปข้างหลัง digitalWrite(motor_L1, LOW); digitalWrite(motor_L2, HIGH); // ล้อขวาหมุน digitalWrite(motor_R1, HIGH); digitalWrite(motor_R2, LOW); ) เปิดตัวหุ่นยนต์ใน เขาวงกตและดูว่าเขาเคลื่อนไหวอย่างไรในเขาวงกต

คำถามที่พบบ่อย FAQ

1. ไฟ LED สีเขียวไม่สว่างขึ้น

ตรวจสอบว่าเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อย่างถูกต้อง

2. เซ็นเซอร์ตรวจไม่พบสิ่งกีดขวางในระยะที่กำหนด

ใช้โพเทนชิออมิเตอร์ เลือกเกณฑ์การตอบสนองของเซ็นเซอร์

คำอธิบายและแผนผังของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางเปิดอยู่ รังสีอินฟราเรดซึ่งประกอบอยู่บนชิป K561LN2 ปัญหาหนึ่งที่ต้องแก้ไขเมื่อพัฒนาเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบโฮมเมด ของเล่นที่เคลื่อนไหว และอุปกรณ์อัตโนมัติอื่น ๆ ที่คล้ายกันคือการตรวจจับและหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางตลอดจนการตรวจจับสิ่งกีดขวางและวัตถุที่เข้าใกล้

การใช้เซ็นเซอร์แบบสัมผัสเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ไม่สะดวกเสมอไป เนื่องจากต้องใช้การสัมผัสทางกลกับสิ่งกีดขวาง โดยมีแรงเกณฑ์ที่แน่นอนขึ้นอยู่กับการออกแบบของเซ็นเซอร์ซึ่งไม่เป็นที่ต้องการเสมอไป สะดวกเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมากกว่ามากคือเซ็นเซอร์แบบไร้สัมผัสที่ไม่รู้สึกถึงสิ่งกีดขวาง แต่มองเห็นได้

นี่คือคำอธิบาย เซ็นเซอร์ที่เรียบง่ายมองเห็นได้ในรังสีอินฟราเรดและทำจากชิ้นส่วนจากระบบควบคุมระยะไกลของอุปกรณ์ในครัวเรือน ระยะการตรวจจับสิ่งกีดขวางสูงสุดสามารถเข้าถึงได้ตั้งแต่หนึ่งเมตรขึ้นไป แต่ถ้าเป็นจำนวนมาก (เช่น คุณต้องตอบสนองต่อการเข้าใกล้เพียงหนึ่งเซนติเมตร) ระยะของการตรวจจับสามารถลดลงได้อย่างง่ายดายมากโดยการเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทานที่เชื่อมต่ออยู่ ต่อเนื่องกันโดยมีไฟ LED IR เปล่งแสง

แผนภาพ

แผนภาพเซ็นเซอร์แสดงในรูปในข้อความ มันถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของไมโครวงจร K561LN2 ซึ่งมีอินเวอร์เตอร์หกตัวที่มีความสามารถในการโหลดเพิ่มขึ้นและองค์ประกอบของระบบดังกล่าว รีโมทอุปกรณ์เช่น LED อินฟราเรดและตัวรับภาพถ่ายอินฟราเรด ตัวตรวจจับแสงแบบรวม ที่ความถี่การมอดูเลตฟลักซ์ IR ที่ 33 kHz

ข้าว. 1. แผนผังของเซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางโดยใช้รังสีอินฟราเรด

วงจรประกอบด้วยตัวรับและตัวส่ง เครื่องรับประกอบด้วยเครื่องตรวจจับแสง HF1 ในตัวและองค์ประกอบลอจิก D1.1 ตัวส่งสัญญาณประกอบด้วย IR LED HL1 และเครื่องกำเนิดพัลส์ 33 kHz ที่ใช้องค์ประกอบ D1.2-D1.6 เครื่องตรวจจับแสงและ LED จะอยู่เคียงข้างกันบนบอร์ดและมุ่งไปในทิศทางเดียว - ไปยังสิ่งกีดขวาง

แผงวงจรพิมพ์

ข้าว. 2. แผงวงจรพิมพ์สำหรับวงจรเซ็นเซอร์

มีฉากกั้นทึบระหว่างพวกเขา ความไว (ช่วง) ถูกควบคุมโดยการเลือกความต้านทาน R3 (ในแผนภาพ ความต้านทานต่ำสุดจะให้ความไวสูงสุด)

กอร์บูนอฟ เอส. RK-2016-09