انواع مقاومت های نوری برای طراحی مدار ربات
انواع مقاومت هاي متغيري كه در طراحي مدارهاي ربات با آن سرو كار داريم ، عبارتند از :
1) ترميستور (Termistor) : كه مقاومت آن با تغييرات دما تغيير مي كند و يكي از كاربردهاي آن در ترموستات الكترونيكي مي باشد.
2) Strain gauge : كه مقاومت آن با تغييرات نيرو و فشاري كه به آن وارد مي شود ، تغيير مي كند.
3) (Light Depondent Resistor) LDR : يك نوع سيستم نوري است كه بر اثر تغييرات انعكاس نور بر سطح آن ، مقاومتش تغيير مي كند.
اين مقاومت داراي سطحي صاف مي باشد كه به عنوان گيرنده عمل مي كند. ماده اي كه در آن استفاده مي شود ، سولفيد كادميم (cds) كه يك نيمه هادي است ، مي باشد و عموما PhotoCell ناميده مي شود كه در سلول هاي نوري به كار مي روند. البته كه اين فتوسل ها مانند سلول هاي خورشيدي ، الكتريسيته توليد نمي كنند.
از نمودار پيداست كه تغييرات مقاومت در مقابل روشنايي ، خطي نمي باشد.اين سنسورها معمولا در مقابل طيف نوري كه نزديك به نور مريي است ، پاسخ مي دهند وعكس العمل دارند . هرگاه شدت نوري كه به LDRمي رسد ، بيشتر شود ، سرعت پالس خروجي افزايش مي يابد. در واقع Light Neuron مي تواند به عنوان Clock Pulse در چيپ هاي كنترل كننده ، Stepper Motor مثل UCN5804 به كار رود، يعني هنگامي كه شدت نور تابيده شده به LDR افزايش يابد ، سرعت Stepper Motor نيز افزايش مي يابد.
LED
يكي ديگر از المان هايي كه در مدار تعقيب خط از آن استفاده مي شود ، LED يا Light Emitting Diode است . LED همان طور كه از اسمش پيداست ، براي ساطع كردن نور به كار مي رود . هرگاته با اعمال ولتاژ 2 ولت از كاتد به آند جريان برقرار شود ، LED روشن مي شود و اگر ولتاژي بيش از اين مقدار اعمال شود ، LED مي سوزد . بهتر است يك مقاومت مناسب با آن سري كنيم تا جريان ورودي ، بين 25-5 ميلي آمپر كنترل شود. (اين محدوده بهترين نرخ تغييرات جريان براي روشن شدن است ).
Infrared Receiver
اگر كاغذ سفيد زير سنسورهاي مادون قرمز بگذاريم ، بيشترين بازتابش را داريم ، و بيس receiver فعال مي شود. برحسب اختلاف پتانسيلي كه در دو سر رسيور ايجاد ميشود ، و مقايسه اين اختلاف پتانسيل با ولتاژ مرجع كه خودمان تنظيم كرده ايم ، مقايسه گر (Comparator) خروجي صفر با يكمي دهد.
سنسورهاي مادون قرمز نورهايي با فركانس پائين را مي توانند تشخيص دهند. اينفرارد سنسورز فقط امواج مادون قرمز را مي بيند و اين از مزيتآن ها است ، زيرا امواج IR – كه ويليام هرسكل آن را كشف كرد – در فركانس 40 KHz هستند و رسيور هم طوري طراحي شده كه قادر است سيگنال هايي كه در حوزه KHz 40 مي باشند را دريافت كند. كه اين به يك ارتباط قوي بين گيرنده و فرستنده منجر مي شود.
بررسي نحوه عملكرد A/D Comparator :
وقتي سنسور در ربات طراحي مي شود ، ممكن است اين سئوال پيش آيد كه : ربات چگونه سيگنال سنسورها را مي خواند ؟ ربات با مقادير ديجيتال كارمي كند. پس بايد مقادير آنالوگ دريافتي از سنسور را به ديجيتال تبديل كنيم . درنتيجه نياز به يك (Analogue Digital Convertor) ADC داريم تا مقادير آنالوگ را دريافت كند و به صورت اعداد باينري به cpu ربات ارسال نمايد . مبدل ADC نياز به يك ميكروكنترلر يا مدار ديجيتالي دارد تا اطلاعات در آن تجزيه و تحليل شود ، اما امروزه مقايسه گر (Comparator) جايگزين ADC شده است .
همان طور كه از اسمش پيداست ، مقايسه گر مي تواند دو ولتاژ را به هم مقايسه كند. يكي از اين دو ولتاژ ، ولتاژ رفرنس است كه ما بايد آن را تنظيم كنيم – و ولتاژ ديگر ، همان ولتاژ سنسور است .خروجي مقايسه گر كه به ورودي كامپيوتر وصل مي شود ، و كامپيوتر با مقايسه اين مقادير ، به موتورهاي ربات فرمان چرخيدن يا توقف مي دهد.
مدار تعقيب خط با استفاده از سنسورهاي IR
نحوه قرارگيري سنسورها به اين صورت است كه سنسور وسط روي مسير و دو سنسور ديگر در طرفين مسير و نزديك آن نصب مي شوند. و چون از سنسور IR استفاده مي شود ، بهتر است سرهاي Send/receive با زاويه اي خاص روبه روي هم قرار گيرند. به طوري كه از امتداد آن يك مثلثمتساوي الساقين ايجاد شود . در اين حالت است كه رسيور بيشترين دريافت را دارد .
تعقيب خط فازي
امروزه براي بالا بردن ضريب اطمينان تعقيب خط ربات ها از الگوريتم« تعقيب خط فازي » استفاده مي كنند. به اين صورت كه مقايسه گر فقط مقادير باينري را از سنسور دريافت نمي كند. بلكه مقادير عددي ديگري را كه در رنج صفر تا يك قرار دارند ، نيز دريافت ميكند.
يعني قبل از اين كه سنسور وسط كاملا از خط سياه ( مسير ) خارج شود و پيغام سفيد بودن سطح زير را به مقايسه گر بدهد ، برطبق ولتاژ دريافتي از خروجي سنسور ، مقايسه گر موقعيت را در هر لحظه گزارش مي دهد ، و براساس اين خروجي ها ، موتورهاي ربات فرمان چرخيدن يا توقف دريافت مي كنند.
