Egyszerű vonalkövető jármű áramkör Op erősítőkkel

A cikk egy egyszerű vonalkövető jármű áramkört, más néven vonalkövető járművet ismertet, amely csupán néhány op erősítőt és néhány egyéb alkatrészt használ, összetett Arduino vagy mikrokontrollerek használata nélkül.

Mi az a vonalkövető jármű

A vonalkövető jármű az automatikus vezetett jármű (AGV) egy olyan formája, amely a földre húzott vagy beágyazott fehér vonal észlelésével fut. Az érzékelők jelzése arra utasítja a motoros kerekeket, hogy automatikusan forduljanak és állítsanak be a vonallal összhangban, azt a benyomást keltve, hogy a jármű követi a vonalat. Ezért a névsor követő.

A detektorok alapvetően fotóellenállások, például LDR-k vagy félvezető fényérzékelők, mint pl fotódiódák vagy fotótranzisztorok .

Pár ilyen fényérzékelők olyan módszereket alkalmaznak, amelyek érzékelik a visszavert fényt a fehér vonalról, és átkapcsolnak egy tranzisztoros áramkört vagy op amp alapú komparátorokat, amelyek viszont a jármű kerékmotorjait irányítják, hogy manőverezzenek a földön lévő fehér vonal kanyarulatai és görbéi szerint.

Ablak-összehasonlítók használata

A javasolt vonalkövető járműkörben használtunk párat op amp komparátorok bekapcsolta a motorokat a kiegyensúlyozó akcióba.

Az op erősítők ablakként vannak felszerelve megosztók . Ahogy a neve is mutatja, egy ablak-összehasonlító összehasonlítja az érzékelők bemenő jelét két szélsőséges feszültségreferenciával, amelyek az „ablak” küszöbértékeket képezik. Amíg a bemeneti jelszint ezen az 'ablak' referencia küszöbértéken belül van, mindkét op erősítő kimenete magas logikát tart fenn a kimeneteiken.

Abban az esetben azonban, ha a bemeneti jel hajlamos átlépni a referencia küszöbértékeket, a vonatkozó op erősítő kimenete alacsonyra fordul, ami az op erősítők ellentétes kimenetét eredményezi. Ez az egyensúlyhiány arra készteti a kimeneti eszközöket, hogy a terhelés megfelelő átkapcsolásával korrigálják a helyzetet.

Hogyan működik az áramkör

Az alábbi vonalkövető jármű kapcsolási rajzára hivatkozva két op erősítőt láthatunk, amelyek ablak kompartorokként vannak konfigurálva.

Az op erősítők az IC LM358 vagy LM324 IC-ből származhatnak

A felső op erősítőt a felső küszöbérték vezérléséhez vezetik be, míg az alsó op erősítőt az alsó küszöbérték ellenőrzéséhez.

Az A1 erősítő invertáló bemenetét és az A2 erősítő nem invertáló bemenetét fix referenciafeszültséggel rögzítik

Az A1 erősítő nem invertáló bemenetét és az A2 erősítő inverteres bemenetét összekötjük és felhasználjuk a fényérzékelőkről érkező bemeneti jel változásainak érzékelésére.

A két fényfüggő ellenállás, az LDR1 és az LDR2, amelyek fényérzékeny eszközként működnek, fényérzékelőként vannak elhelyezve, így a visszavert fényt a rajtuk lévő fehér vonaltól egyenletesen fogadják.

Amíg az LDR-ek fénye megfelelően magas és egyenletes, az A1 pin3-ja magasabb marad, mint pin2-je, mivel az LDR1 a pozitív vonallal kapcsolódik. Emiatt a kimenete magasra megy.

Hasonlóképpen, az A2 pin6-ja alacsonyabban van, mint a pin5 az LDR2 és a földvezeték közötti kapcsolat miatt, és ez lehetővé teszi, hogy az A2 kimenete magas maradjon.

Más szavakkal, ha az LDR-ek egyenletesen világítanak, akkor a két op erősítő nem invertáló (+) bemenetei magasabbak lesznek, mint az invertáló (-) bemeneteik, ami kimeneteik magasra emelkedését eredményezi.

Ha mindkét kimenet magas, a tranzisztor-meghajtók egyenletesen működtetik a megfelelő motorokat, ami ennek megfelelően lehetővé teszi, hogy a jármű zökkenőmentesen haladjon egy egyenesen.

Hogyan követi a jármű a vonalat

Ha görbe fehér vonallal találkozunk, az egyik LDR eltér az egyenestől, és az áramkör A pontjában fénykülönbséget okoz. Ez azt eredményezi, hogy a megfelelő op amp kimenet alacsonyra süllyed, és a megfelelő motor pillanatnyi leállást okoz.

Ebben a helyzetben a még üzemelő másik oldalsó motor arra kényszeríti a járművet, hogy a vonal hajlítási szöge felé forduljon, ami visszaviszi az árnyékolt LDR-t a fehér vonal megvilágított tartományába. Amikor ez megtörténik, mindkét motor ismét működőképessé válik, lehetővé téve a jármű normális működését.

A fenti automatikus be- és kikapcsolás a bal / jobb motoron a hajlító fehér vonalak fényváltozására reagálva arra kényszeríti a járművet, hogy a fehér vonallal összhangban álljon és manőverezzen.

A jármű felépítése

Az egyik korábbi bejegyzésemben megtudtuk, hogyan lehet a egyszerű távirányítós jármű csak néhány téglalap alakú deszka hátsó széléhez rögzített motorral és a tábla elülső oldalán lévő próbabábu segítségével lehetett felépíteni.

A javasolt vonalkövető jármű-áramkör esetében is hasonló konstrukciót alkalmazunk a járműre, amint azt a fenti ábra mutatja.

Az elrendezés elég egyszerűnek tűnik, a hátsó kerekeket motorokkal rögzítik, amelyeket a tranzisztoros meghajtók vezérelnek az op amp kimeneteken keresztül.

Amikor a jármű eltér a vonaltól, az LDR-ek fényszintkülönbsége kikapcsolja az egyik op erősítőt, leállítva a megfelelő motort.

Ez arra kényszeríti a működőképes szemközti oldali motort, hogy a leállított motor oldala felé forduljon, vagyis ha a bal oldali motort fékezik, a jármű kénytelen lesz balra fordulni, a hajlítási vonalhoz igazodva, ugyanabban az irányban.

Ez azt is sugallja, hogy a bal / jobb motor integrációját az op amp kimenetekkel megfelelően kell elvégezni úgy, hogy a vezeték és a leállított motor hajlítási iránya a jármű ugyanazon oldalán legyen.

Az LDR-ek elhelyezése

Mivel a két LDR-nek (LDR1 és LDR2) feltételezhetően egyenletesen érzékeli a fehér vonal visszavert fényét, orientációjuknak merőlegesnek kell lennie a vonal hosszára, amint az alább látható.

Itt feltételeztük, hogy a jármű jobbról balra halad, egy lefektetett vonal mentén, ugyanazon az úton.

Az LDR-ek teljes szélességének a vonal szélességének kell lennie.

Az LDR-ket és a LED-et a jármű alsó felületére, lehetőleg a hátsó oldalára kell telepíteni, közvetlenül a hátsó kerékkészlet alá.

A jelzett LED egy fehér LED, sorozatú 1K ellenállással. Az LDR-ek közelében és középpontjában kell elhelyezni, biztosítva, hogy az LDR-től érkező fény ne érje el közvetlenül az LDR-eket, ehelyett a fénynek az alattuk lévő fehér vonaltól visszaverődve kell elérnie az LDR-eket.

Motor specifikációk

A motorok bármilyen típusú, állandó mágneses kefés típusúak lehetnek, de felszerelni kell sebességváltóval, hogy biztosítsák a jármű megfelelő lassú és stabil mozgását.

A motor névleges teljesítményének meg kell felelnie annak a terhelésnek, amelyet a járműnek el kell viselnie. Ez néhány gyakorlati kísérlet segítségével kipróbálható.

Hogyan kell beállítani

Ennek a vonalkövető járműkörnek a felállításához el kell rendeznie egy kis fehér vonalat, amelyet sík felületre festenek, vagy egy fehér szalagot ragaszt a sík felületre.

Helyezze a rendszert (kerekek nélkül) a vonal fölé, az előző ábra szerint, úgy, hogy LDR-k és a LED megfelelően vannak beállítva a vonal szélességén belül.

Kapcsolja be az áramellátást, a fehér LED-nek világosan meg kell világítania az alatta lévő területet. Állítsa be a két presetet addig, amíg mindkét motor egyszerre bekapcsol.

Most kissé tolja az egységet jobbra, hogy az LDR1 kimozduljon a fehér vonalból.

A bal motornak le kell állnia. Ha nem állítja be a P1-et addig, amíg a bal motor csak le nem áll.

Ezután kissé mozgassa az egységet balra, hogy az LDR2 kimozduljon a fehér vonalból. Ennek le kell állítania a jobb oldali motort. Ha nem állítja be, akkor állítsa be a 10k beállítást, amíg a jobb oldali motor csak le nem áll.

Ez befejezi a beállítási eljárásokat, és most felszerelheti a kerekeket a motorokra, és ezzel az irányított járművel automatikusan követheti a földön lefektetett pályát.

Fehér vonal vs fekete vonal

A javasolt vonalkövető járműrendszer a földre ágyazott fehér vonalon alapszik, fekete vonal helyett. A fehér vonal használata a fekete vonal helyett a következő:

A fehér vonal elegánsabbnak és tisztességesebbnek tűnik a fekete vonalhoz képest.

A fehér vonalvezetésű vonalkövető akár teljes sötétségben vagy gyenge környezeti fényekben is képes dolgozni. A fekete fény alapú kialakítások általában külső megvilágítást igényelnek a jármű működésének fenntartásához.

A fehér vonalon alapuló AGV a csempe színétől függetlenül pontosabban működik, kivéve a rendkívül fehér vagy a fehér vonal színével egyenértékű lapokat.

A jármű átalakítása fekete vonal követővé

A fenti előnyök ellenére, ha a felhasználó azt akarja, hogy a jármű fekete vonalat kövessen, akkor a javasolt konstrukció néhány gyors módosításával a rendszer könnyen átalakítható.

A felhasználó csak azért, hogy kicserélje vagy kicserélje az op erősítők bemeneti csatlakozóit az előre beállított értékekkel, és eltávolítsa az LDR-ekhez társított LED-et.