در این تاپیک می خواهیم آموزش ساخت یک ربات تعقیب خط 5سنسوره با مشخصات زیر رو براتون بذاریم.
ربات تعقیب خط باید بتواند یک خط مشکی با ضخامت18mmدر زمینه سفید یا اینکه یک خط سفید در زمینه مشکی دنبال کند.و همزمان بتواندزوایای موجود درمسیرحرکت را تشخیص داده وبراساس جهت انحراف خط به همان جهت چرخش نماید .یکی دیگر ازقابلیت های ربات تعقیب خط این است که بریدگی های موجود در مسیررا تشخیص داده و به ادامه حرکت بپردازد.بهترین ربات تعقیب ، علاوه بر امکانات فوق از سرعت بالایی برخورداربوده ودر زوایای چرخش خیلی تند از مسیرخارج نمی شوند.
البته وجود تونل ها و حلقه و موانع و شیب و....درمسابقات رباتیک تعقیب خط مرسوم شده است.که با اندکی تغییر دربرنامه میکرو کنترلرربات، می توانیدبه این امکانات دست بابید.
تقریباتمامی ربات های تعقیب خط از روندنمای زیرپیروی می کنند:
سنسور:
سنسورهاحسگرهایی هستند که از زمینه زیر ربات نمونه برداری کرده ووضعیت مشکی یاسفید بودن زمینه را تشخیض داده و توسط بافر به میکرو فرستاده می شود.در ربات های تعقیب خط سنسورهای مادون قرمز irوظیفه نمونه برداری را برعهده دارند.بدین صورت که فرستنده ir امواج مادون قرمز را به زمینه زیرربات گسیل می کند.پس از برخورد به سطح زیرین مقداری از این موج ،جذب زمینه شده ومابقی آن بازتاب می شود.میزان بازتاب شده امواج ir به رنگ زمینه ای که ربات روی ان در حرکت است بستگی دارد.در بین طیف نوری ، رنگ سیاه بعلت جذب امواج،کمترین میزان بازتاب را دارد و رنگ سفید تقریبا 90 درصد موج فرستنده را بازتاب می کند.درساخت ربات تعقیب خط از این پدیده فیزیکی استفاده می کنیم.وبا توجه به ماهیت سنسورهای گیرنده در دریافت امواج بازتابی، مسیرو انحراف انرارا مشخص می کنیم.
برای درایو کردن سنسوربایدفرستنده مادون قرمز با مقاومت 220 اهم در بایاس موافق سری شود. سنسور گیرنده هم با یک مقاومت 2.7 کیلو اهم سری شده و در بایاس مخالف قرار می گیرد.
با توجه به شکل زیر هنگامی که فرستنده درزمینه سفید قراردارد،تمامی موج گسیل شده پس از برخوردبه سطح زیرربات به طرف سنسور گیرنده مادون قرمز بازتاب می شود.در این حالت ، گیرنده مادون قرمزمقاومت بسیار اندکی داردو می توان گفت که حالت اتصال کوتاه پیدا می کند ودرنتیجه ورودی بافر نزدیک به سطح صفر است.به عبارتی در این حالت بافرمنطق صفررابرای میکرو می سازد.
هنگامیکه فرستنده درموقعیت زمینه مشکی قرار میگیرد،درصد بسیاربالایی از امواج گسیل شده توسط زمینه مشکی به دام می افتدو مقدار ناچیزی از این امواج به گیرنده می رسد ودرنتیجه سنسورگیرنده به یک مقاومت با اهم بسیاربالا تبدیل می شود به گونه ای که ورودی بافر ،در محدوده منطق یک قرار می گیرد(5ولت).در این حالت بافرمنطق یک را به میکرو کنترلرتحویل می دهد.
بافر:
همانطور که گفتیم خروجی سنسورهای مادون قرمزدر هرموقعیتی که باشندیک ولتاژی برحسب شدت رنگ ان موقعیت است.این میزان ولتاژازصفر ولت شروع وتا 5 ولت تغییرمی کند.به عبارت دیگرخروجی این سنسورها یک مقدارآنالوگ است .این در حالی است که میکرو کنترلربرای پردازش بر روی این اطلاعات فقط با منطق دیجیتال صفرو یک کار می کند.بنابراین اطلاعات آنالوگ حاصل ازپایش سنسورها توسط بافرها(در اینجا 74hc573)به مقادیردیجیتال ،با منطق صفرو یک تبدیل شده وبرای پردازش به میکرو فرستاده می شود.
در رباتیک مخصوصا ساخت ربات تعقیب جهت تولید منطق دیجیتال برای میکرو از اپ امپ استفاده می شود که در این بین lm324 مرسوم تر است.
با فر از فواید بسیار بالایی نسبت به مقایسه کننده ها(lm324)برخوردار می باشد ، زیرا بافر ها از سرعت ودقت بالایی برخوردار بوده و همچنین برای راه اندای ان نیاز به هیچ قطعه جانبی نیست و باعث کوچک شدن فیبرو معماری خاص آن باعث طراحی راحت pcbمی شود.توصیه می کنم حتما از بافراستفاده کنید.
این آی سی از خانواد TTL می باشد.و 20 پایه دارد که پایه 10 زمین GND و پایه 20 تغذیهVCC است. پایه های 2 تا 9 ورودی های D0 تا D7 و پایه های 19 تا 12 خروجی های Q0 تا Q7 می باشند. از طرفی این آی سی دارای دو پایه کنترلی به نام های LE که همان فعال ساز لچ و OE که فعال ساز خروجی هستند می باشد.
در این آی سی تا زمانی که ورودی LE را در سطح یک نگه داریم مقادیر ورودی های D0 تا D7 در خروجی ظاهر میشوند، و هر تغییری در ورودی باعث تغییر در خروجی های Q0 تا Q7 خواهد شد.ولی اگر پایه LE را به سطح صفر برگردانیم دیگر اطلاعات خروجی از ورودی تبعیت نمی*کنند و آخرین وضعیت خود را حفظ می*کنند. د راین حالت ای سی دارای خروجی لچ می شود.
میکرو کنترلر
یک میکرو کنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری نظیر نوسان ساز کریستالی، تایمر، پورتها ورودی و خروجی و حافظه تشکیل شده*است. سخت*افزارهایی مانند پردازنده، RAM، ROM از دیگرقابلیت های میکرو ها می باشند.
از مهمترین قابلیت میکرو هامی توان به واحد تبدیل انالوگ به دیجیتال adc اشاره کرد.از دیگر اجزای معمول و پرکاربرد در میکروکنترلرها، تایمرها هستند.
بسیاری از میکروکنترلرها از واحدهای مدولاسیون عرض پالسpwm نیز برخوردارند. این واحدکنترلی به خصوص در کاربردهای الکترونیک قدرت و کنترل موتور و نیز به عنوان مبدل دیجیتال به آنالوگ کاربرد دارند.در این پروژه مااز واحد pwm برای کنترل سرعت موتوردرسرپیچ ها استفاده می کنیم.
درایور موتور(l293d)
ادامه دارد...
*********
سورس برنامه به زبان بیسیک و با کامپایلربسکام از اینجا دانلود کنید.
فایل pcb طراحی شده با پروتیوس
لینک فیلم ازمایش مدارربات
**********
ربات تعقیب خط باید بتواند یک خط مشکی با ضخامت18mmدر زمینه سفید یا اینکه یک خط سفید در زمینه مشکی دنبال کند.و همزمان بتواندزوایای موجود درمسیرحرکت را تشخیص داده وبراساس جهت انحراف خط به همان جهت چرخش نماید .یکی دیگر ازقابلیت های ربات تعقیب خط این است که بریدگی های موجود در مسیررا تشخیص داده و به ادامه حرکت بپردازد.بهترین ربات تعقیب ، علاوه بر امکانات فوق از سرعت بالایی برخورداربوده ودر زوایای چرخش خیلی تند از مسیرخارج نمی شوند.
البته وجود تونل ها و حلقه و موانع و شیب و....درمسابقات رباتیک تعقیب خط مرسوم شده است.که با اندکی تغییر دربرنامه میکرو کنترلرربات، می توانیدبه این امکانات دست بابید.
تقریباتمامی ربات های تعقیب خط از روندنمای زیرپیروی می کنند:
سنسور:
سنسورهاحسگرهایی هستند که از زمینه زیر ربات نمونه برداری کرده ووضعیت مشکی یاسفید بودن زمینه را تشخیض داده و توسط بافر به میکرو فرستاده می شود.در ربات های تعقیب خط سنسورهای مادون قرمز irوظیفه نمونه برداری را برعهده دارند.بدین صورت که فرستنده ir امواج مادون قرمز را به زمینه زیرربات گسیل می کند.پس از برخورد به سطح زیرین مقداری از این موج ،جذب زمینه شده ومابقی آن بازتاب می شود.میزان بازتاب شده امواج ir به رنگ زمینه ای که ربات روی ان در حرکت است بستگی دارد.در بین طیف نوری ، رنگ سیاه بعلت جذب امواج،کمترین میزان بازتاب را دارد و رنگ سفید تقریبا 90 درصد موج فرستنده را بازتاب می کند.درساخت ربات تعقیب خط از این پدیده فیزیکی استفاده می کنیم.وبا توجه به ماهیت سنسورهای گیرنده در دریافت امواج بازتابی، مسیرو انحراف انرارا مشخص می کنیم.
برای درایو کردن سنسوربایدفرستنده مادون قرمز با مقاومت 220 اهم در بایاس موافق سری شود. سنسور گیرنده هم با یک مقاومت 2.7 کیلو اهم سری شده و در بایاس مخالف قرار می گیرد.
با توجه به شکل زیر هنگامی که فرستنده درزمینه سفید قراردارد،تمامی موج گسیل شده پس از برخوردبه سطح زیرربات به طرف سنسور گیرنده مادون قرمز بازتاب می شود.در این حالت ، گیرنده مادون قرمزمقاومت بسیار اندکی داردو می توان گفت که حالت اتصال کوتاه پیدا می کند ودرنتیجه ورودی بافر نزدیک به سطح صفر است.به عبارتی در این حالت بافرمنطق صفررابرای میکرو می سازد.
هنگامیکه فرستنده درموقعیت زمینه مشکی قرار میگیرد،درصد بسیاربالایی از امواج گسیل شده توسط زمینه مشکی به دام می افتدو مقدار ناچیزی از این امواج به گیرنده می رسد ودرنتیجه سنسورگیرنده به یک مقاومت با اهم بسیاربالا تبدیل می شود به گونه ای که ورودی بافر ،در محدوده منطق یک قرار می گیرد(5ولت).در این حالت بافرمنطق یک را به میکرو کنترلرتحویل می دهد.
بافر:
همانطور که گفتیم خروجی سنسورهای مادون قرمزدر هرموقعیتی که باشندیک ولتاژی برحسب شدت رنگ ان موقعیت است.این میزان ولتاژازصفر ولت شروع وتا 5 ولت تغییرمی کند.به عبارت دیگرخروجی این سنسورها یک مقدارآنالوگ است .این در حالی است که میکرو کنترلربرای پردازش بر روی این اطلاعات فقط با منطق دیجیتال صفرو یک کار می کند.بنابراین اطلاعات آنالوگ حاصل ازپایش سنسورها توسط بافرها(در اینجا 74hc573)به مقادیردیجیتال ،با منطق صفرو یک تبدیل شده وبرای پردازش به میکرو فرستاده می شود.
در رباتیک مخصوصا ساخت ربات تعقیب جهت تولید منطق دیجیتال برای میکرو از اپ امپ استفاده می شود که در این بین lm324 مرسوم تر است.
با فر از فواید بسیار بالایی نسبت به مقایسه کننده ها(lm324)برخوردار می باشد ، زیرا بافر ها از سرعت ودقت بالایی برخوردار بوده و همچنین برای راه اندای ان نیاز به هیچ قطعه جانبی نیست و باعث کوچک شدن فیبرو معماری خاص آن باعث طراحی راحت pcbمی شود.توصیه می کنم حتما از بافراستفاده کنید.
این آی سی از خانواد TTL می باشد.و 20 پایه دارد که پایه 10 زمین GND و پایه 20 تغذیهVCC است. پایه های 2 تا 9 ورودی های D0 تا D7 و پایه های 19 تا 12 خروجی های Q0 تا Q7 می باشند. از طرفی این آی سی دارای دو پایه کنترلی به نام های LE که همان فعال ساز لچ و OE که فعال ساز خروجی هستند می باشد.
در این آی سی تا زمانی که ورودی LE را در سطح یک نگه داریم مقادیر ورودی های D0 تا D7 در خروجی ظاهر میشوند، و هر تغییری در ورودی باعث تغییر در خروجی های Q0 تا Q7 خواهد شد.ولی اگر پایه LE را به سطح صفر برگردانیم دیگر اطلاعات خروجی از ورودی تبعیت نمی*کنند و آخرین وضعیت خود را حفظ می*کنند. د راین حالت ای سی دارای خروجی لچ می شود.
میکرو کنترلر
یک میکرو کنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری نظیر نوسان ساز کریستالی، تایمر، پورتها ورودی و خروجی و حافظه تشکیل شده*است. سخت*افزارهایی مانند پردازنده، RAM، ROM از دیگرقابلیت های میکرو ها می باشند.
از مهمترین قابلیت میکرو هامی توان به واحد تبدیل انالوگ به دیجیتال adc اشاره کرد.از دیگر اجزای معمول و پرکاربرد در میکروکنترلرها، تایمرها هستند.
بسیاری از میکروکنترلرها از واحدهای مدولاسیون عرض پالسpwm نیز برخوردارند. این واحدکنترلی به خصوص در کاربردهای الکترونیک قدرت و کنترل موتور و نیز به عنوان مبدل دیجیتال به آنالوگ کاربرد دارند.در این پروژه مااز واحد pwm برای کنترل سرعت موتوردرسرپیچ ها استفاده می کنیم.
درایور موتور(l293d)
ادامه دارد...
*********
سورس برنامه به زبان بیسیک و با کامپایلربسکام از اینجا دانلود کنید.
فایل pcb طراحی شده با پروتیوس
لینک فیلم ازمایش مدارربات
**********
دیدگاه