آشنایی با الکترونیک ربات مسیریاب

[sunyboy]

الکترونیک مدار ربات مسیریاب از بخش های زیر تشکیل شده است:

1) مدار تغذیه

2) مدار درایور موتور

3) بخش خروجی ها

4) میکرو کنترلر

5) مقایسه گرهای آنالوگ

6) مدار برد سنسور



مدار تغذیه

این بخش از مدار وظیفه ولتاژ ورودی مدار به برق 5 ولت را بر عهده دارد.برق مدار شما باید 5 ولت باشد به این دلیل که میکرو کنترلر شما و اکثرالمانهای برد با برق 5 ولت کار می کند. برای این تبدیل ولتاژ از رگولاتور7805 استفاده و برای گرفتن نویز مدار یک خازن با ظرفیت بالا (2000 پیکوفاراد) و یک خازن با ظرفیت بسیار پایین با مدار موازی می کنیم. بهتر استیک led با این بخش موازی کنیم تا وضعیت روشن یا خاموش بودن مدار کاملامشخص باشد.



مدار درایور موتور

وظیفه این بخش تأمین ولتاژ و جریان مورد نیاز موتور است و توسط میکروکنترلر کنترل می شود. میکروکنترلر مستقیما نمی تواند برق موتورها را تأمینکند.



برای راه اندازی موتورها از دو روش استفاده می شود:

الف) رله: رله ها قطعات الکترومکانیکی هستند که با وصل کردن برق رله اتصال دو سیم رله برقرار می شود و برق به موتورها می رسد.

استفاده از رله چند عیب دارد، سرعت قطع و وصل شدن رله کم است و نمی تواناز آن به صورت pwm استفاده کرد و موتورها را نمی توانیم به صورت دو جهتهکنترل کنیم.

تنها حسن رله، مدار ساده آن و قدرت بالای آن در جریان دادن و ولتاژ آن است.

ب) ترازیستورها یا ic های درایور موتور: با ترانزیستورها یا ic های درایورموتور می توان موتورها را کنترل کرد. بهترین گزینه برای کنترل این نوعموتورها ic ، l293 یک آمپر و l298 سه آمپر است که می توان موتورها را بهصورت دو جهته کنترل کرد.

نکته: چرا باید موتورها را به صورت دو جهته استفاده کرد؟

چنانچه بخواهیم ربات ما مستقیما به جلو حرکت کند کافیست دو موتور را روشنکنیم و چنانچه بخواهیم ربات به سمت راست بچرخد می توانیم موتور سمت راسترا خاموش کنیم و موتور سمت چپ روشن باشد و اگر خواستیم ربات به سمت چپبچرخد موتور سمت چپ خاموش و موتور سمت راست باید روشن شود.



میکرو کنترلر avr

در اصل مغز ربات به حساب می آید و باید دارای حافظه کافی و پایدار برایبرنامه ریزی باشد که با استفاده از فرمانهایی که ما برنامه نویسی کرده ایموظیفه اش را انجام می دهد و ربات را کنترل می کند.

میکرو کنترلری که ما از آن در ساخت ربات استفاده می کنیم میکرو کنترلرatmega 32l از خانواده avr که دارای 32 کیلو بایت حافظه پایدار و قابلبرنامه ریزی می باشد در زیر به توضیحات مختصری در مورد آن می پردازد.

این میکرو دارای 40 پایه که 32 تای آن مربوط به بخش های ورودی و خروجی می باشد و 8 تای آن مربوط به تغذیه و ........ است.



بخش های ورودی و خروجی میکرو:

دارای چهار پورت می باشد که به a و b و c و d تقسیم می شوند. هر پورت آن دارای هشت pin می باشد. که به صورت زیر نامگذاری می شود:

مثلا می خواهیم پین شماره 4 از پورت a را صدا بزنیم که به این صورت نام می بریم:

Pin a.3 یا port a.3.

مثلا پورت a را به صورت pa و پورت b به صورت pb نامگذاری می شود.

معمولا پورت i را به سنسورها نصب می کند و درایور موتور هم به پورت های d نصب می شود.



Vcc:

این پایه برای تغذیه منطقی این میکرو می باشد که باید برق 5 ولت رگوله شدهکه از منبع تغذیه گرفته می شود تامین شود.( می توان از برق 2.5 یا 5.5 دراین میکرو استفاده کرد.



Gnd:

این پایه باید به سر منفی (سرزمین) منبع تغذیه وصل شود.



Reset:

این پایه برای ریست کردن میکروب بکار می رود.



Xtal1:

این پایه ورودی یک تقویت کننده اوسیلاتور یا کریستال میباشد.



Xtal2:

خروجی همان تقویت کننده است.



Avcc:

که در واقع یک adc یا همان تبدیل آنالوگ به دیجیتال می باشد که در داخلمیکرو، این مدار جاسازی شده که این پایه برق پورت a را تأمین می کند کهباید به برق 5 ولت رگوله شده وصل شود.

[sunyboy]

مقایسه گرهای آنالوگ

حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و کسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می باشد. انتخاب درست حسگرها تأثیر بسیار زیادی در میزان کارآیی ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتی که ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می توان استفاده نمود:

- فاصله

- رنگ

- نور

- صدا

- حرکت و لرزش

- دما

- دود

- و......



نکته: اما چرا از حسگرها استفاده می کنیم؟

همانطور که در ابتدای این گفتار اشاره شد حسگر ها اطلاعات مورد نیاز ربات را در اختیار آن قرار می دهند و کمیت های فیزیکی یا شیمیایی مورد نظر را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می کنند. مزایای سیگنالهای الکتریکی را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

- پردازش راحتتر و ارزانتر

- انتقال آسان

- دقت بالا

- سرعت بالا

- و..........



حسگرهای مورد استفاده در رباتیک:

- حسگرهای تماسی

مهمترین کاربردهای این حسگرها به شرح زیر می باشد:

آشکارسازی تماس دو جسم و اندازه گیری نیروها و گشتاورهای که حین حرکت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد می شود.



- حسگرهای هم جواری

آشکارسازی اشیا نزدیک به ربات مهمترین کاربرد این حسگرها می باشد.



انواع مختلف این حسگرها:

القایی

اثر هال

اولتراسونیک

نوری



- حسگرهای دوربرد

کاربرد این سنسورها :

فاصله سنج

دوربین



- حسگر نوری (گیرنده- فرستنده)

یکی از پرکاربردترین حسگرهای مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهای نوری هستند. حسگر نوری گیرنده-فرستنده از یک دیود نورانی(فرستنده) و یک ترانزیستور نوری (گیرنده) تشکیل شده است. خروجی این حسگر در صورتی که مقابل سد سفید قرار بگیرد 5 ولت و در صورتی که در مقابل سطح تیره قرار گیرد صفر ولت می باشد. در هر حال این حسگر در مواجه با دو سطح نوری مختلف ولتاژ متفاوتی تولید می کند.