Как е подреден и работи линеен датчик

Често в дизайните на базата на ардуино (и не само), особено в любителската роботика, може да бъде полезно да се разпознае наличието на определена повърхност в зоната на покритие на устройството или дори да се измери разстоянието до него. За тази цел ще бъде полезен аналогов или цифров линеен датчик.

Сензорът може да бъде инсталиран например върху платформата на робота, за да се ограничи областта на неговото движение до границите на определена работна верига. Така роботът може просто да следва линията или по линията и никога да не излиза извън работната зона, или, ако е необходимо, ще се държи на определено разстояние от тази гранична повърхност.

Сензор за аналогова линия

Аналоговият сензор за линия не само може да прави разлика между черни и бели повърхности, но също така е в състояние да реагира на други цветове и техните междинни нюанси. В допълнение, сензорът за аналогова линия ви позволява да измервате разстоянието до повърхността на избрания цвят, след като предварително сте калибрирали съответно. С негова помощ ще бъде възможно да се проследи точно процеса на преминаване на границата черно-бяло и, ако е необходимо, да се контролира този процес с позоваване на разстояние или цвят.

Линейният сензор работи в инфрачервения спектър и за точно калибриране по време на настройката има индикатор на него. Чувствителността на сензора се настройва с помощта на настройващ резистор, който ви позволява да променяте този параметър в широк диапазон, тъй като в зависимост от вида на повърхността и външните условия, естеството на текущото осветление и т.н., чувствителността на сензора трябва да е подходяща.

Когато получава мощност от сензора, към работната повърхност се насочва лъч от инфрачервен светодиод, излъчващ дължина на вълната от 940 nm. Отразявайки се от противоположната повърхност, лъчът се връща назад и удря този, който се намира до инфрачервения светодиод фототранзистор NPN структура, от колектора на която е отстранен полезен сигнал.

Тъй като сензорът е аналогов, изходният сигнал ще бъде колкото по-малък, толкова по-лека е повърхността под него или колкото по-близо се намира, тоест разработчикът разполага с целия диапазон от стойности на напрежението - от почти нула до почти захранващото напрежение. В същото време токът, изразходван от устройството, е в областта на 10 mA при захранващо напрежение от 5 волта.

Така че теоретично при пълно отражение на лъча колекторът на фототранзистора ще има минимално напрежение, а при пълно поглъщане от повърхността - максимално напрежение. Ако повърхността е по-далече, напрежението на изхода на сензора ще бъде по-голямо; ако е по-близо, изходното напрежение е по-малко. Сензорът е свързан към управляващата електроника с три проводника: общ проводник, захранващ проводник и сигнален проводник.

Цифров линеен датчик

И тук, както в аналоговия сензор, инфрачервеният светодиод излъчва дължина на вълната от 950 nm (в инфрачервения диапазон). ИЧ лъчът се отразява от повърхността срещуположно и удря фототранзистора. На изхода получаваме или логически 1 (високо напрежение), или 0 (ниско напрежение).

Чувствителността на сензора зависи от това как е калибриран и е свързана с разстоянието до повърхността. В допълнение, той може да бъде калибриран до нюанс на сивото или друг цвят, както и до максимално разстояние.

Ако сензорът е поставен твърде ниско, то директният инфрачервен лъч ще се отрази рано и веднага ще се върне към или на дяла между светодиода и фототранзистора, така че има определено минимално разстояние. Ако сензорът е настроен твърде далеч, лъчът ще се разпръсне преждевременно, преди да достигне назад. Следователно има максимално разстояние.

Тук изходът се генерира цифрово благодарение на инвертиращия спусък на Schmitt.Когато фототранзисторът NPN не приема лъча, максималното работно напрежение на неговия колектор е, следователно, на изхода на сензора 0. Когато се приеме лъчът, на изхода 1.

Сензорът може лесно да се регулира в определен нюанс или да работи на определено разстояние.

За да калибрирате (регулирате чувствителността), копчето за настройка на резистора се завърта в една или друга посока. По този начин е възможно да се постигне отговор само на най-тъмния нюанс или на най-лекия, или ако цветът на бариерата срещу сензора е непроменен - ​​само на разстояние, не по-голямо от зададеното.

По време на настройката на сензора можете да се съсредоточите върху индикаторния индикатор, който ще светне, когато лъчът е получен обратно и неговата интензивност съответства на калибрирането.

Характеристики на свързване на аналогови сензори към Arduino

Селекция от най-популярните сензори за Arduino

Как да управлявате дистанционно микроконтролера: IR дистанционно управление, Arduino, ESP8266, 433 MHz

10 интересни проекта, които могат да се направят на Arduino