- Concepte de robot Line Follower
- Explicació del circuit
- Funcionament del robot Line Follower amb 8051
- Circuit de robot seguidor de línia basat en 8051
- Explicació de la programació
- Disseny de PCB
Seguidor de línia El robot és una màquina que segueix una línia, pot ser una línia negra o una línia blanca. Bàsicament, dos tipus de robots seguidors de línia són: un és el seguidor de línia negre que segueix la línia negra i el segon és un seguidor de línia blanca que segueix la línia blanca. El seguidor de línia detecta la línia i la travessa. En els nostres projectes anteriors, hem creat un robot seguidor de línia negre amb arduino, però aquesta vegada farem seguidor de línia blanca mitjançant microcontrolador 8051. En aquest tutorial, també analitzarem com fer una placa de circuit imprès per al robot seguidor de línia a casa a un preu baix.
Concepte de robot Line Follower
El concepte de seguidor de línia està relacionat amb la llum. Hem utilitzat el comportament de la llum a la superfície en blanc i negre. Quan la llum cau sobre una superfície blanca, es reflecteix gairebé completament i, en cas de superfície negra, la llum és absorbida per la superfície negra. Aquest comportament explicat de la llum s'utilitza en aquest robot seguidor de línia.
En aquest projecte de robot seguidor de línia hem utilitzat transmissors i receptors IR també anomenats díodes fotogràfics per enviar i rebre llum. L’IR transmet llums infraroges. Quan els rajos infrarojos cauen sobre la superfície blanca, es reflecteixen cap enrere i són captats pel fotodiode i generen alguns canvis de tensió. Quan la llum IR cau sobre la superfície negra, la llum és absorbida per la superfície negra i els raigs no es reflecteixen, de manera que el díode fotogràfic no va rebre llum ni raigs. Aquí, en aquest robot seguidor de línia, quan el sensor detecta la superfície blanca, el microcontrolador obté 0 com a entrada i quan el microcontrolador de línia negra detecta 1 com a entrada.
Explicació del circuit
Podem dividir tot el robot seguidor de línia en diverses seccions, com ara la secció del sensor, la secció de control i la secció del controlador.
Secció del sensor: aquesta secció conté díodes IR, potenciòmetre, comparador (Op-Amp) i LED. El potenciòmetre s’utilitza per configurar el voltatge de referència en un terminal del comparador i els sensors IR detecten la línia i proporcionen un canvi de tensió en el segon terminal del comparador. A continuació, el comparador compara ambdues tensions i genera un senyal digital a la sortida. En aquest circuit hem utilitzat dos comparadors per a dos sensors. LM358 s'utilitza com a comparador. LM358 ha incorporat dos amplificadors operatius de baix soroll.
Secció de control: el microcontrolador 8051 s'utilitza per controlar tot el procés del robot seguidor de línia. Les sortides dels comparadors estan connectades al número de pin P0.0 i P0.1 de 8051. 8051 llegeix aquests senyals i envia ordres al circuit del controlador per conduir el seguidor de línia.
Secció de controlador: la secció de controlador consta de controlador de motor i dos motors de corrent continu. El controlador de motor s'utilitza per conduir motors perquè el microcontrolador no subministra prou tensió i corrent al motor. Per tant, hem afegit un circuit de controlador de motor per obtenir prou tensió i corrent per al motor. El microcontrolador envia ordres a aquest controlador de motor i després acciona motors.
Funcionament del robot Line Follower amb 8051
El robot seguidor de línia detecta la línia blanca mitjançant el sensor i, a continuació, envia senyals al microcontrolador. A continuació, el microcontrolador condueix el motor segons la sortida dels sensors.
En aquest projecte estem fent servir dos parells de sensors IR. Suposem que estem trucant al sensor esquerre i dret del sensor IR Parell, llavors els sensors esquerre i dret no detecten res ni la línia negra i el robot avança.
I quan el sensor esquerre detecta la línia blanca, el robot gira cap a l'esquerra.
i quan el sensor esquerre detecta la línia blanca, el robot gira cap al costat dret fins que el sensor arriba a la línia negra o no detecta res de superfície.
I quan els dos sensors apareixen en línia blanca, el robot s’atura.
Circuit de robot seguidor de línia basat en 8051
El circuit és molt senzill per a aquest robot seguidor de línia. La sortida dels comparadors està connectada directament al número de pin P0.0 i P0.1 del microcontrolador. I el pin d’entrada 2, 7, 10 i 15 del conductor del motor està connectat al pin número P2.3, P2.2, P2.1 i P2.4 respectivament. I un motor està connectat al pin de sortida del controlador de motors 3 i 6 i un altre motor està connectat a les 11 i 14.
Explicació de la programació
Primer de tot, al programa definim el pin d’entrada i sortida. I després, en la funció principal, comprovem les entrades i envia la sortida segons les entrades al pin de sortida per accionar el motor. Per comprovar el pin d'entrada, hem utilitzat sentències "if".
Hi ha quatre condicions en aquest seguidor de línia. Hem utilitzat dos sensors: el sensor esquerre i el dret.
|
Entrada |
Sortida |
Moviment del robot |
||||
|
Sensor esquerre |
Sensor dret |
Motor esquerre |
Motor dret |
|||
|
LS |
RS |
LM1 |
LM2 |
RM1 |
RM2 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Endavant |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Giri a la dreta |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Giri a l'esquerra |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Atura |
Hem escrit el programa segons les condicions de la taula anterior. Consulteu el codi complet d’aquest robot seguidor de línia basat en el 8051 al final d’aquesta pàgina per entendre el concepte.
Disseny de PCB
Aquí teniu el disseny de PCB per al robot seguidor de línia dissenyat al Dip Trace Software.
En aquest disseny de PCB hem dissenyat una placa de circuit per a seguidors de línia i 2 varetes per col·locar sensors IR. Consulteu aquí el tutorial pas a pas per fer que el robot seguidor de línia del PCB: Com fabricar un PCB a casa