Jednostavni linijski sljedbeni krug vozila pomoću opcijskih pojačala

U članku se objašnjava jednostavan sklop vozila sljedbnika linije, poznat i kao vozilo za praćenje linija, koji koristi samo nekoliko opcijskih pojačala i nekoliko drugih komponenata, bez upotrebe složenih Arduina ili mikrokontrolera.

Što je vozilo s linijskim sljedbenikom

Vozilo koje prati liniju oblik je automatskog vođenog vozila (AGV) koje prolazi otkrivanjem bijele crte povučene ili ugrađene na tlu. Signal s detektora naređuje motoriziranim kotačima da se automatski okreću i podešavaju u skladu s linijom, stvarajući dojam da vozilo slijedi liniju. Otuda i sljedbenik imena.

U osnovi su detektori u obliku foto otpornici poput LDR-a ili poluvodički svjetlosni detektori kao što su foto diode ili foto tranzistori .

Par takvih detektori svjetlosti koriste se za otkrivanje reflektirane svjetlosti od bijele crte i prebacivanje tranzistoriziranog kruga ili komparatora zasnovanih na opcijskim pojačalima, koji zauzvrat kontroliraju motore kotača vozila za manevriranje u skladu s zavojima i krivuljama bijele crte na tlu.

Korištenje usporednika prozora

U predloženom krugu vozila sljedničkog pravca koristili smo nekoliko opparatora za pojačala je uključivao motore u balansiranje.

Opcijska pojačala namještena su kao prozor dioničari . Kao što i samo ime govori, usporednik prozora uspoređuje ulazni signal s detektora s dvije referentne vrijednosti ekstremnog napona koje čine pragove 'prozora'. Sve dok je razina ulaznog signala unutar ovog referentnog praga 'prozora', izlaz oba opcijska pojačala održava visoku logiku na svojim izlazima.

Međutim, u slučaju da ulazni signal nastoji prijeći referentne pragove, relevantni izlaz opcijskog pojačala postaje nizak, što rezultira suprotnim izlazima iz opcijskih pojačala. Ova neravnoteža potiče izlazne uređaje da ispravljaju situaciju odgovarajućim prebacivanjem tereta.

Kako krug radi

Pozivajući se na shemu spojeva vozila za praćenje linija u nastavku, možemo vidjeti dva opcijska pojačala konfigurirana kao usporednici prozora.

Opcijska pojačala mogu biti s IC LM358 ili LM324

Gornje opcijsko pojačalo ožičeno je za kontrolu gornje granice praga, dok je donje opcijsko pojačalo povezano za kontrolu donje granice praga.

Invertirajući ulaz op amp A1 i neinvertirajući ulaz op amp A2 stegnuti su fiksnim referentnim naponom

Neinvertirajući ulaz oppojačala A1 i invertirajući ulaz oppojačala A2 povezani su zajedno i koriste se za otkrivanje varijacija ulaznog signala iz svjetlosnih detektora.

Dva otpora ovisno o svjetlu, LDR1 i LDR2, koja djeluju poput uređaja osjetljivih na svjetlost, postavljena su kao detektori svjetlosti, tako da na njima ravnomjerno primaju odbijenu svjetlost od bijele crte.

Sve dok je svjetlo na LDR-ovima dovoljno visoko i ujednačeno, pin3 od A1 ostaje viši od svog pin2, budući da je LDR1 pričvršćen pozitivnom crtom. To dovodi do toga da njegova proizvodnja ide visoko.

Isto tako, pin6 A2 drži se niže od pin5 zbog LDR2 veze s uzemljenjem, a to omogućuje da izlaz A2 ostane visok.

Drugim riječima, kada su LDR-ovi jednoliko osvijetljeni, neinvertirajući (+) ulazi oba opcijska pojačala drže se više od njihovih invertirajućih (-) ulaza zbog čega njihovi izlazi idu visoko.

S oba izlaza visoki, pokretači tranzistora održavaju odgovarajuće motore ujednačenim, što u skladu s tim omogućuje vozilu glatku vožnju preko ravne linije.

Kako vozilo slijedi liniju

Kada se nađe zakrivljena bijela linija, jedan od LDR-a odstupa od crte uzrokujući razliku u svjetlosti u točki A kruga. To naknadno uzrokuje pad odgovarajućeg opcijskog pojačala i trenutno zaustavljanje relevantnog motora.

U ovoj situaciji, drugi bočni motor koji još uvijek radi prisiljava vozilo da se okrene prema kutu savijanja crte, što vraća zasjenjeni LDR natrag u osvijetljeno područje bijele crte. Kada se to dogodi, oba motora ponovno postaju u pogonu, što omogućava vozilu normalno rad.

Gore navedeno automatsko prebacivanje UKLJ / ISKLJUČENO preko lijevog / desnog motora kao odgovor na svjetlosne varijacije bijelih linija koje savijaju prisiljavaju vozilo da se nastavi prilagođavati i manevrirati u skladu s bijelom linijom.

Kako izraditi vozilo

U jednom od mojih ranijih postova naučili smo kako a jednostavno vozilo na daljinsko upravljanje mogao se izraditi pomoću samo nekoliko motora pričvršćenih na stražnji rub pravokutne ploče i par lažnih kotača na prednjem rubu ploče.

I za predloženi krug sljednika vozila, koristimo sličnu konstrukciju za vozilo, kao što je prikazano na gornjoj slici.

Izgled izgleda prilično jednostavno, stražnji kotači su pričvršćeni motorima kojima upravljaju tranzistorski pokretači preko izlaza opcijskog pojačala.

Kada vozilo odstupi od linije, razlika u razini svjetlosti na LDR-ovima ISKLJUČUJE jedno od opcijskih pojačala, zaustavljajući odgovarajući motor.

To prisiljava suprotni bočni motor koji radi da se okrene prema bočnoj strani zaustavljenog motora, što znači da će se, ako je kočen lijevi bočni motor, vozilo prisiliti okrenuti prema lijevoj, prilagođavajući se liniji savijanja, u istom smjeru.

To također sugerira da integraciju lijevog / desnog motora s izlazima opcijskog pojačala treba izvršiti na odgovarajući način tako da smjer savijanja vodova i motor koji se zaustavlja nalaze na istoj strani vozila.

Kako postaviti LDR-ove

Budući da bi dva LDR-a (LDR1 i LDR2) trebala jednoliko osjetiti odbijenu svjetlost od bijele crte, njihova bi orijentacija trebala biti okomita na duljinu crte, kao što je prikazano u nastavku.

Ovdje smo pretpostavili da vozilo vozi s desna na lijevo, slijedeći položenu crtu na istoj stazi.

Ukupna širina LDR-ova trebala bi biti unutar širine linije.

LDR-ovi i LED diode trebaju biti ugrađeni na donju površinu vozila, po mogućnosti na stražnju stranu, odmah ispod stražnjeg kotača.

Označena LED je bijela LED sa serijskim otpornikom 1K. Mora biti smješten blizu LDR-ova i u središtu, osiguravajući da svjetlost iz LDR-a ne dođe izravno u LDR-ove, već bi svjetlost trebala doći do LDR-a refleksijom od bijele linije ispod njih.

Specifikacije motora

Motori mogu biti bilo kojeg tipa s četkanim trajnim magnetima, ali trebao bi biti opremljen prijenosnikom kako bi se osiguralo odgovarajuće sporo i mirno kretanje vozila.

Nazivna snaga motora trebala bi odgovarati opterećenju koje bi vozilo trebalo nositi. To se može provjeriti kroz neko praktično eksperimentiranje.

Kako postaviti

Da biste postavili ovaj krug vozila koji slijedi liniju, morat ćete složiti malu traku bijele crte obojanu na ravnoj površini ili bijelu traku zalijepljenu na ravnoj površini.

Postavite sustav (bez kotača) preko crte, kako je naznačeno na prethodnom dijagramu, tako da LDR-ovi i LED su ispravno podešeni unutar širine crte.

Uključite napajanje, bijela LED dioda treba osvijetliti područje ispod nje. Podesite dvije tvorničke postavke dok se oba motora istovremeno ne uključe.

Sada pomaknite jedinicu malo udesno tako da se LDR1 pomakne iz bijele crte.

Lijevi motor bi se trebao zaustaviti. Ako se to ne dogodi, podesite P1 dok se lijevi motor jednostavno ne zaustavi.

Zatim pomaknite jedinicu malo lijevo tako da se LDR2 pomakne iz bijele crte. Ovo bi trebalo zaustaviti desni bočni motor. Ako se to ne dogodi, namjestite 10k unaprijed postavljenih dok se desni bočni motor jednostavno ne zaustavi.

Ovim ćete dovršiti postupke postavljanja, a sada možete instalirati kotače na motore i pomoću ovog vođenog vozila automatski slijediti položeni trag na tlu.

Bijela linija protiv Crne linije

Predloženi sustav vozila za sljedivo crte temelji se na bijeloj crti ugrađenoj na tlu, umjesto na crnoj crti. Prednost korištenja bijele crte umjesto crne crte su sljedeće:

Bijela linija izgleda elegantnije i pristojnije u usporedbi s crnom linijom.

Sljednik crte zasnovan na bijeloj liniji može raditi čak i u potpunom mraku ili prigušenim ambijentalnim svjetlima. Dizajn zasnovan na crnoj svjetlosti obično zahtijeva vanjsko osvjetljenje kako bi vozilo bilo funkcionalno.

AGV na bazi bijele crte djeluje preciznije bez obzira na boju pločica, osim kod pločica koje su izuzetno bijele ili ekvivalentne boji bijele linije.

Pretvaranje vozila u sljedbenika crne crte

Unatoč gore navedenim prednostima, ako korisnik više voli da vozilo slijedi crnu crtu, tada bi se sustav mogao lako transformirati u nekoliko brzih izmjena u predloženom dizajnu.

Korisnik samo da bi zamijenio ili zamijenio ulazne pin veze opcijskih pojačala s unaprijed postavljenim postavkama i uklonio LED povezanu s LDR-ovima.