Попытка сделать простой ИК-бампер робота

Продолжение проектирование датчиков - 20.08.2004г.

Я достаточно долго экспериментировал с различными типами "ИК-бамперов" и пришел к тому же выводу, что и зарубежные любители робототехники: ИК-датчики несовершенны. На их работу влияет множество факторов и сделать хороший, качественный датчик весьма непросто, а иногда даже дороговато. Конечно, «у них» можно купить датчик расстояния SHARP и использовать его без каких-либо доработок – он показывает расстояние до объекта и этого достаточно для робота. Поэтому в разработках используется сразу несколько видов датчиков, а именно: ИК-датчик в качестве «бампера», ультразвуковой сонар для определения дальних расстояний и датчик поворота колеса (encoder) для определения пройденного расстояния.
По большому счету, достаточно датчика поворота колеса. Если робот «уткнулся» в какой-либо предмет, колеса перестанут вращаться с нужной скоростью (программа может сделать вывод, что робот дальше идти не может), и нужно искать другой путь.
С датчиками поворота колеса (оси) я еще не начал экспериментировать, поэтому хочу предложить идею – достаточно простой и совсем недорогой ИК-бампер.
Вот схема:

Краткое описание: ИК- светодиод светится постоянно. ИК- фототранзистор подключен ко входу компаратора. Отрегулировав подстроечным резистором напряжение на положительном входе компаратора, можно добиться того, что датчик будет срабатывать при приближении к препятствию. НО! На работу схемы влияют множество внешних факторов. Чтобы обойти эту проблему я использовал все компараторы, которые находятся в одной микросхеме LM339. Теперь падение напряжения на ИК-фототранзисторе оценивают 4 компаратора, с разным напряжением сравнения. В итоге схема может достаточно гибко реагировать на окружающую среду и различные виды препятствий.
Осталось мелочь- запрограммировать микроконтроллер таким образом, чтобы он «расшифровывал» сигналы с этого датчика.
Одну проблему я пока не решил- фототранзистор очень сильно реагирует на обычный дневной свет. Видимо, нужно найти красное оргстекло (как в телевизорах) и закрыть им приёмник. Ну и следующим этапом должно быть подключение генератора, я уже купил микросхемы NE555 (они стоят копейки, за поездку на маршрутке можно купить 2 штуки) - посмотрим, какая будет реакция на импульсный источник ИК-излучения. Я использовал подстроечные резисторы, но, естественно, в будущем нужно будет заменить их на постоянные. Ещё одна идея- построить 6 или 8 каналов и сделать более плотную сетку опорного напряжения- от 1 до 4,5В. Также можно использовать какой-нибудь селектор-мультиплексор для увеличения количества датчиков.

Продолжение проектирования датчиков- массив датчиков

Вот, сделал попытку собрать массив датчиков.

Схема:

Номиналы я не ставлю, потому что пока экспериментирую и практически везде стоят подстроечные.

Плата датчиков подключается к плате МК. Программно генерируются импульсы, отслеживаются ответы. Я пробовал разные алгоритмы, пока остановился на том. что программа выдает пачки по 8 импульсов с паузой, количество пачек- 10, потом переходит к следующему датчику, и так по кругу. По моим расчётам, это занимает много времени и скорее всего придется или ставить отдельный МК на работу с датчиками, или ставить другие схемы- генератор (555) + сдвиговый регистр + логические элементы+буферный элементы (240) вместо транзисторов, может даже шифратор. С ноги МК можно снять синхронизирующие импульсы.