ربات تعیب تور

سلام بر همه.
این اولین پست من هست و درش ساخت یک ربات تعقیب نور بسیار ساده و آنالوگ رو توضیح میدم.
این ربات آنالوگ بوده و در اون از هیچ میکروکنترلری استفاده نشده و با استفاده از ترانزیستور ها و قطعات الکترونیکی عملیات تعقیب نور رو انجام میده.
نمونه مشابه این ربات با استفاده از مدار دیجیتال و میکروکنترلر AVR در گوگل فراوان هست. با یه سرچ ساده میتونید پیدا کنید. :0013:
مدار این ربات رو خودم ساختم و در انتها فایل Pdf کاملشو براتون میذارم.
امید وارم که به دردتون بخوره. :mrgreen:

ساخت ربات تعقیب نور
ربات تعقیب نور چیست ؟
ربات تعقیب نور رباتی است که با استفاده از سنسور های خود نور را تعقیب کرده و به صورت پیوسته در
صورت تغیر مسیر نور تغیر جهت میدهد.
طرز کار این ربات به صورت تمام هوشمند و بدون دخالت دست می باشد. این ربات همانند ربات تعقیب
خط و ربات حل ماز از قسمت های مختلف تشکیل شده است. در این پروژه ربات تعقیب نور به صورت
تمام انالوگ و بدون دخالت از مدار های مجتمع یا IC ساخته شده است.
بدیهی است در چنین رباتی با مدارات الکتریکی و مکانیکی مختلفی آشنا خواهیم شد و به برسی هر یک
از آنها خواهیم پرداخت. به همین جهت قسمت های مختلف این ربات به شرح ذیل است.
قسمت های تشکیل دهنده ربات :
1- قسمت حسگر ها یا سنسور ها
2- قسمت مقایسه گر و پردازش
3- قسمت الکترونیکی متور ها
4- قسمت نیرو محرکه و دینامیک ربات
5- قسمت تغذیه
1- قسمت حسگر ها یا سنسور ها :
حسگر یا سنسور وسیله ای است که میتواند تغیر شرایط محیطی را تشخیص داده و در مقابل تغیرات شرایط محیطی عکس العمل نشان دهد. این عکس العمل ها میتواند با کاهش یا افزایش جریان و یاکاهاش یا افزایش ولتاژ صورت گیرد.
حسگر های حساس به شدت نور در سه نوع اصلی فتو دیود ها – فتو ترانزیستور ها – فتوسل ها طبقه بندی میشوند که ما به شرح فتوسل ها می پردازیم.
حسگر های فتوسل (فتورزیستور):
این حسگر ها از خانواده ی مقاومت های متغیر هستنند و دارای دو پایه ورودی و خروجی جریان میباشند. در صورت عدم تابش نور به صفحه فتوسل مقاوت داخلی آن بسیار زیاد می باشد. طبق قانون اهم ولتاژ خروجی فتوسل بسیار کم بوده و قادر به راه اندازی ربات نخواهد بود. بنابر این حالت منطقی 0
پدید می آید و ربات هیچ حرکتی نخواهد کرد. اما به هنگام تابش نور به صفحه فتوسل مقاومت داخلی آن کاهش پیدا کرده و طبق قانون اهم ولتاژخروجی فتوسل متناسب بوده و می توان از پایه خروجی آن جهت راه اندازی ربات استفاده نمود. بنابر این حالت منطقی 1 پدید می آید و ربات شروع به حرکت می کند.
بدیهی است چنین مقاومتی شدت جریان الکتریکی را کاهش می دهد و نمیتوان از آن جهت فعال سازیقسمت های دیگر ربات استفاده کرد. بنابر این با اتصال فتوسل قسمت مقایسه گر ربات می توان جریانخروجی از فتوسل را بهبود بخشید. شماتیک علمی فتوسل به صورت زیر است. این مقاومت در اندازه هاو مقدار های مختلف یافت می شود. در این پروژه ما از فتوسل های 200 کیلو اهمی استفاده کردیم.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]
V=E - I(r+R)  if R is high  V is low
V=E - I(r+R)  if R is low  V is high

برای بهبود کار و یافتن نور در جهت های مختلف از 5 فتوسل 200 کیلو اهمی یکسان در 5 جهت مختلف جغرافیایی استفاده میکنیم. زاویه بین هر یک از فتوسل ها 30 درجه و زاویه کلی آن برابر 120 درجه
می باشد که به صورت زیر است.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]

2- قسمت مقایسه گر و پردازش :
همانطور که گفته شد هنگامی که فتوسل نور را رویت نکند مقاومت داخلی زیاد بوده و ولتاژ کمی را از خود عبور می دهد. در صورت رویت نور مقاومت داخلی کاهش یافته و ولتاژ مناسبی را از خود عبود می
دهد. این ولتاژ خروجی جریان بسیار کمی را دارد که قادر به روشن کردن متور ها یا سایر قسمت های ربات نیست. به همین جهت باید از مدار الکتریکی استفاده کنیم تا این افت جریان را بهبود بخشید و در پایه های خروجی اش حالت های منطقی 0 یا 1 را پدید آورد.

برای این منظور می توان از آمپلی فایر های عملیاتی یا op-amp استفاده نمود. اما در این پروژه قصد داریم خودمان با استفاده از قطعات الکترونیکی یک آمپلی فایر عملیاتی کوچکبرای هر سنسور فتوسل بسازیم و با اتصال آن به خروجی رله حالت منطقی 0 یا 1 را جهت راه اندازی متور ها به وجود آوریم.
قسمت اصلی مقایسه گر را ترانزیستور های bjt که به صورت npn هستنند تشکیل می دهد.
خاصیت این ترانزیستور چنین است که یک جریان 6 ولتی از طرف منبع تغذیه به پایه کلکتور آنها وارد میشود. این ترانزیسور را در حالت تغذیه به عقب یا feedback قرار می گیرند.
یعنی با استفاده از فتوسل 200 کیلو اهمی پایه بیس ترانزیستور را به پایه کلکتور آن وصل می کنیم. در این حالت دو وضعیت زیر برای ترانزیستور به وجود خواهد آمد :
الف) اگر فتوسل نور را رویت نکند مقاومتش زیاد بوده و ولتاژ کمی را از خود عبود می دهد. ولتاژ عبوری کم از فتوسل به پایه بیس ترانزیستور وارد شده و ترانزیستور در حالت بایاس قرار نمیگیرد.
ب) اگر فتوسل نور را رویت کند مقاومتش کم شده و ولتاژ مناسبی را از خود عبود می دهد. ولتاژ عبوری مناسب از فتوسل به پایه بیس ترانزیستور وارد شده و ترانزیستور در حالت بایاس قرار میگیرد. با اتصال دو پایه اصلی رله به کلکتور ترانزیستور می توان خروجی رله که حالت 0 یا 1 منطقی برای قسمت متور ها را ایجاد می کنید کنترل کرد. بنابر این برای این که این قسمت تکمیل شود پایه امیتر ترانزیستور را به قطب منفی منبع تغذیه 6 ولتی متصل کرده تا در صورت رویت نور توسط فتوسل ترانزیستور بایاس شده و جریان توسط پایه کلکتور به رله وارد شده و توسط پایه امیتر خارج شده و به
منبع تغذیه باز گردد. در این حالت رله فعال شده و حالت منطقی 1 را به وجود می آود.
همچنین برای تنظیم میزان حساسیت فتوسل نسبت به نور می توان پایه بیس ترانزیستور را توسط یک مقاوت پتانسومتر 100 کیلو اهمی به پایه امیتر ترانزیستور وصل نمود. در این حالت با تغیر پتانسومتر می توان ولتاژ مورد نیاز برای بایاس شدن ترانزیستور را تغیر داد و بدین ترتیب حساسیت فتوسل به نور تغیر می یابد.
همچنین برای جلو گیری از نویز ایجاد شده در حالت برگشت رله یا غیر فعال شدن رله و آسیب رساندن به ترانزیستور ها می توان یک عدد دیود ساده را به دو پایه اصلی رله به صورت موازی در حالت بایاس
معکوس متصل نمود.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]

برای بهبود کار و بیشتر شدن دقت فتوسل ها می توان از 2 ترانزیستور مشابه استفاده نمود بدین صورت که پایه امیتر ترانزیستور اول را توسط یک مقاومت 1 کیلو اهمی به پایه بیس ترانزیستور دوم وصل کرده و رله را به جای قرار دادن در کلکتور ترانزیستور اول در کلکلتور ترانزیستور دوم قرار دهیم.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]

مشابه چنین مداری 5 مدار را به صورت متوالی می سازیم تا مدار قسمت حسگر ها و مقایسه و پردازش تکمیل شود.
دقت کنید به فتوسل شماره ی 3 که در وسط قرار دارد و با افق زاویه 00 درجه را می سازد 2 رله متصل است. زیرا این سنسور هدایت هر دو متور در سمت راست و در سمت چپ را به عهده دارد.
اما سنسور های شماره ی 1 و 2 فقط هدایت متور سمت راست و سنسور های شماره ی 4 و 5 فقط هدایت متور سمت چپ را بر عهده دارد.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]

3- قسمت الکترونیکی متور ها :
در این ربات ما از 2 عدد متور DC استفاده کرده ایم. ولتاژ کاری این متور ها 3 تا 12 ولت است.
به همین جهت ولتاژ ورودی برای هر یک از متور ها 1 ولت است. این متور ها توسط 1 رله ای که به 1 سنسور مدار فتوسل متصل است راه اندازی می شوند.
در این مدار بهتر است از 4 عدد دیود به صورت پل مربعی برای هر متور که به صورت بایاس معکوس بسته شده است استفاده کنیم. استفاده از 4 عدد دیود به این جهت است که تا جریان القایی ایجاد شده در متور ها به هنگام قطع شدن جریان از آنها به منبع تغذیه بر نگردد و به آن آسیب نرساند. به همین جهت متور و 4 عدد دیود را به صورت زیر به هم متصل می کنیم.

[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]
4- قسمت نیرو محرکه و دینامیک ربات :
همانطور که میدانید سرعت چرخش متور ها بسیار بالا است و نمی توان آنرا مستقیما به چرخ ها وصل نمود. به همین جهت از دو عدد جعبه چرخ دنده استفاده می کنیم. با اتصال متور ها به آن ها و اتصال چرخ ها سیستم حرکتی ربات را راه اندازی می کنیم. در قسمت چرخ ها ما از 1 عدد چرخ معمولی به قطر 1 اینچ استفاده می کنیم.
5- قسمت تغذیه :
در این قسمت ما از 1 منبع تغذیه استفاده کرده ایم. یک منبع تغذیه به صورت باتری 1 ولتی برای راه اندازی فتوسل و رله ها و یک منبع تغذیه به صورت باتری 1 ولتی برای راه اندازی متور ها. همچنین از یک عدد کلید بر سر راه منبع تغذیه 1 ولتی که به مدار سنسور های فتوسل و رله متصل است وصل می کنیم.



پیوست : دانلود این مقاله [Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register] (به علاوه توضیحات بیشتر)