SENSOR DE REFLECTANCIA ARRAY DE ZUMO POLOLU #1419 POLOLU

Descripción

Visión general

El conjunto de sensores de reflectancia Zumo proporciona una manera fácil de agregar detección de líneas o detección de bordes a un robot Zumo . Cuenta con seis sensores de reflectancia separados, cada uno de los cuales consta de un emisor de infrarrojos acoplado con un fototransistor que responde según la cantidad de luz del emisor que se refleja en él. Los dos sensores externos están colocados en los mismos bordes del módulo para maximizar su utilidad como detectores de bordes (por ejemplo, para ver el borde blanco de un anillo de sumo) mientras que los cuatro sensores internos están más cerca entre sí para detectar mejor las líneas. Este sensor se incluye con la versión ensamblada del robot Zumo, pero no con la versión en kit .

La matriz de sensores se conecta al encabezado de expansión frontal del protector Zumo, que le proporciona energía y las conexiones de E / S necesarias. Las conexiones de E / S predeterminadas son para pines que de otro modo no serían utilizados por el escudo Zumo, pero el módulo de sensor hace posible reasignar estos pines o desconectar sensores específicos por completo para liberar líneas de E / S. Consulte la guía del usuario de Zumo Shield para obtener información detallada sobre el montaje y uso con el robot Zumo.

Conjunto de sensores de reflectancia Zumo en un robot Zumo.

Matriz de sensores de reflectancia Zumo en un robot Zumo, vista inferior.

Componentes incluidos

El conjunto de sensores de reflectancia Zumo se envía con todos los componentes que necesita para conectarlo a un escudo Zumo:

Conjunto de sensores de reflectancia Zumo ensamblados con clavijas de cabezal macho incluidas.

Los extremos cortos de la tira de cabezal macho extendida de 2 × 12 deben soldarse a la placa como se muestra arriba (con las juntas de soldadura hechas en el lado del componente de la matriz). El cabezal hembra de 2 × 12 incluido debe soldarse al área de expansión frontal del escudo Zumo como se describe en la guía del usuario del escudo Zumo. La matriz también se envía con dos cabezales macho de 1 × 3: una versión recta y una versión en ángulo recto. Opcionalmente, puede soldar el encabezado 1 × 3 de su elección al conjunto de tres orificios a lo largo del borde de la placa y usar el bloque de cortocircuito incluido para conectar la línea de E / S apropiada al pin LEDON para el control dinámico de los emisores de infrarrojos ( nota: generalmente es más fácil instalar el cabezal de 3 pines antes que el cabezal más grande de 24 pines). Si está contento con tener los emisores de infrarrojos encendidos todo el tiempo, puede omitir la instalación del encabezado 1 × 3.

Cómo funciona

Salida QTR-1RC (amarillo) cuando 1/8 “por encima de una línea negra y sincronización del microcontrolador de esa salida (azul).

La matriz utiliza los mismos módulos de sensor que nuestros sensores de reflectancia QTR y tiene el mismo principio de funcionamiento que nuestra versión QTR-8RC . El procedimiento para leer cada sensor es el siguiente:

1. Encienda los LED de infrarrojos (opcional).
2. Haga que la línea de E / S conectada a ese sensor sea una salida y póngala en alto.
3. Espere varios microsegundos para que el nodo del condensador de 1 nF tenga tiempo para alcanzar los 5 V.
4. Convierta la línea de E / S en una entrada (con pull-up interno deshabilitado).
5. Mida el tiempo que tarda el voltaje en decaer esperando que la línea de E / S baje.
6. Apague los LED de infrarrojos (opcional).

Por lo general, estos pasos se pueden ejecutar en paralelo para los seis sensores. Nuestra biblioteca Zumo Arduino proporciona funciones para leer los sensores y controlar los emisores (así como funciones de alto nivel para tomar lecturas calibradas y determinar la posición de una línea), por lo que no tiene que programar esta secuencia de pasos usted mismo.

Con una reflectancia fuerte, el tiempo de caída puede ser tan bajo como varias docenas de microsegundos; sin reflectancia, el tiempo de caída puede ser de hasta unos pocos milisegundos. Se pueden obtener resultados significativos en 1 ms en casos típicos (es decir, cuando no se intenta medir diferencias sutiles en escenarios de baja reflectancia), lo que permite un muestreo de hasta 1 kHz de los 6 sensores. Si el muestreo de baja frecuencia es suficiente, se pueden lograr ahorros de energía sustanciales apagando los LED. Por ejemplo, si una frecuencia de muestreo de 100 Hz es aceptable, los LED pueden estar apagados el 90% del tiempo, lo que reduce el consumo de corriente promedio de 40 mA a 4 mA.

Para minimizar la corriente de emisor requerida, los LED de infrarrojos están dispuestos en dos cadenas paralelas de tres y se alimentan desde los 7,45 V reforzados del escudo Zumo. Cada cadena de emisores está cableada en serie con un LED rojo, lo que permite saber cuándo está fluyendo la corriente. a través de esa cadena (no es posible saber si los LED IR están encendidos mirándolos a simple vista). Todos los LED de los emisores de infrarrojos están controlados por un solo MOSFET que está controlado por una entrada LEDON digital que habilita los emisores cuando se dejan desconectados o en alto. Si esta entrada es baja, los emisores se desactivan. Apagar los LED puede resultar ventajoso para limitar el consumo de energía cuando los sensores no están en uso o para variar el brillo efectivo de los LED a través del control PWM. Adicionalmente, Leer los sensores con los emisores apagados permite detectar (y potencialmente compensar) cualquier IR ambiental que pueda estar interfiriendo con las lecturas. Cuando los emisores están encendidos, la matriz de sensores consume aproximadamente 40mA.

Diagrama esquemático