Оборудование и программное обеспечение.

Следование линии, или наблюдение за линией является популярным заданием при изучении робототехники. Целью выполнения такого задания является изучение работы с аналоговыми датчиками. В составе оборудования для лабораторной работы используется tracker, который содержит три оптические пары TCR5000, рис.4, работающие в инфракрасном диапазоне волн. Этот трэкер и будет глазами робота для отслеживания линии.

Ширина линии должна соответствовать расстоянию между оптопарами трэкера, которое составляет 11 мм, так что между крайними датчиками расстояние составляет 22мм. Таким образом, центральной оптопарой можно контролировать линию, а боковыми оптопарами - съезд робота с линии и направление съезда.

На рис. 4 представлен датчик для обнаружения близких предметов с помощью инфракрасного (ИК) излучения, чувствительным элементом которого является оптическая пара TCR5000. Позади прозрачного синего окошка датчика расположен ИК излучающий диод, а позади черного окошка - инфракрасный фототранзистор. Когда ИК излучение, испущенное светодиодом, отражается от поверхности и возвращается обратно, попадая на черное окошко, оно воздействует на базу фототранзистора, заставляя его проводить электрический ток. Чем более сильный поток ИК-излучения попадает на базу фототранзистора, тем больший ток течет через него.

Микросхема U10 – 74HC14D на рис. 4,б представляет из себя 6 инвертирующих триггеров Шмидта. Примененная микросхема U10 выполняет три задачи. Во-первых повышает помехозащищенность схемы tracker, во вторых усиливает сигнал фототранзистора для обработки микроконтроллером и, в третьих, обеспечивает работу красных светодиодов индикации. Если оптопара находится над белой поверхностью – светодиод светится. Попала оптопара на черную линию – светодиод погас. Подобное решение позволит программисту визуально  наблюдать момент появления TTL сигнала.

При использовании в аналоговом режиме (рис. 4,а) датчик может обнаруживать оттенки серого на бумаге и расстояние до близкорасположенных объектов, если освещенность в аудитории остается постоянной.

В конструкции с мобильным роботом расстояние от датчика до линии, нарисованной на полу или на листе бумаги, должно составлять от 3 до 8 мм. Напряжение на аналоговом выходе может меняться от 0,1 В до 4.8 В, а его оцифрованное значение в окошке СОМ-порта от 20 до 1023.

В ходе выполнения лабораторной работы необходимо произвести настройку чувствительности датчика, исследовать его эффективность в системе управления роботом для различной толщины наблюдаемой линии и для различной насыщенности черного цвета линии.

Порядок проведения работы.

1. Подключить два из трех модулей трэкера к плате микропроцессора, набрать программу и «залить» скэтч в контроллер, произвести компиляцию, подключить последовательный порт и приступить к замерам аналоговых сигналов датчиков линии. Появление сигнала на выходе TTL определяется по факту загорания красного фотодиода на модуле.

2. Передвигая образцы линий разной толщины и плотности черного цвета, заполнить таблицы по образцу на рис. 7.

Рис. 7. Образцы линий для наблюдений датчиком TCR5000.