Датчик слежения за линией Arduino
Описание
Датчик слежения за линией (рисунок 1), входящий в состав ARDUINO SENSOR KIT, является оптическим модулем предназначенным для обнаружения препятствий в виде белых или чёрных линий. Основным элементом датчика является оптопара TCRT5000, состоящая из инфракрасного светодиода и фототранзистора. Для исключения взаимного влияния светодиода и фототранзистора они конструктивно разделены перегородкой. Также в состав модуля входят компаратор, подстроечный резистор и контрольный светодиод. Подстрочный резистор предназначен для регулировки порога срабатывания датчика на разный оттенок чёрного цвета (при минимальном сопротивлении датчик отреагирует только на чёрный цвет, при максимальном – на серый). При срабатывании датчика загорается контрольный светодиод и подается логический нуль на сигнальный вывод датчика. Технические характеристики датчика слежения за линией представлены в таблице.
Рисунок 1 - Датчик слежения за линией Arduino.
Таблица – Технические характеристики датчика слежения за линией Arduino.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное рабочее напряжение | от 3.3 В до 5 В |
| Тип используемого компаратора | LM393 |
| Максимальная нагрузка на выход компаратора | 15 мА |
| Тип используемого ИК датчика | TCRT5000 |
| Длина волны излучения | 950 нм |
| Расстояние уверенного определения препятствия | от 1 мм до 25 мм |
| Габаритные размеры | 40 мм x 11 мм x 11 мм |
Принцип работы датчика состоит в том, что при подаче питания на модуль, инфракрасный светодиод начинает излучать свет, который отражаясь от белой поверхности попадает на фототранзистор, на вывод OUT при этом подается логическая единица. При попадании в зону видимости датчика черного объекта, световой поток, поглощается объектом, не попадает на фототранзистор и компаратор переключает вывод OUT на подачу логического нуля.
Подключение датчика слежения за линией
Распиновка датчика слежения за линией представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Распиновка датчика слежения за линией Arduino.
Для его подключения потребуются:
- плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
- провода типа «папа-мама»;
- датчик слежения за линией;
- USB кабель для подключения платы Arduino к персональному компьютеру с установленной средой Arduino IDE.
Схема подключения датчика слежения за линией к плате Arduino представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Подключение датчика слежения за линией к Arduino UNO.
Схемы подключения датчика слежения за линией к микроконтроллерам Arduino Uno, Arduino Nano или Arduino Mega принципиально ничем не отличаются.
Подключается датчик слежения за линией к Arduino Uno следующим образом:
- GND - GND;
- VCC - 5V;
- OUT, вывод – к пину 2 (любой цифровой пин платы Arduino).
После сборки электрической схемы, необходимо загрузить управляющую программу (скетч) в микроконтроллер. Затем можно открыть монитор порта и понаблюдать за получаемыми значениями при наличии чёрной линии в области видимости фотоэлемента, и при её отсутствии.
Применение
Датчики слежения за линией широко применяются в отраслях связанных с автоматизацией процессов таких как ЧПУ и робототехника. В ЧПУ датчики слежения за линией применяются в качестве оптических концевых выключателей, энкодеров, детекторов препятствий и т.п. В области робототехники основным применением датчиков является направление, когда мобильный робот должен следовать по определённой траектории, например, их имеют бытовые роботы пылесосы. Датчики данного типа нашли широкое применение в соревнованиях роботов типа Roborace. В таких проектах, могут использоваться, не один, а группа датчиков, с помощью которых робот определяет границы маршрута.