Conjunto de sensores de refletância Zumo

Este conjunto de sensores de refletância foi desenvolvido para ser usado com o Kit para robô Zumo. Ele tem seis paraes de LED e fototransítores infravermelhos que pode ser utilizados para seguir linhas ou detecção de bordas. Cada sensor tem uma saída digital independente. O conjunto consome aproximadamente 40mA quando os emissores estão ligados, e enradas opcionais permitem que os emissores sejam desligados para uso de outros sensores ou economia de energia.

O conjunto de sensores de refletância Zumo fornece um modo fácil de adicionar funcionalidades de segmento de linhas ou detecção de bordas a um robô. Ele tem seis sensores de refletância separados, cada um sendo constitído de emissor de infravermelhos acoplado a um fototransistor que tem resposta baseada na quantidade de luz do emissor que é refletida de volta. Os dois sensores mais externos estão posicionados nos limites físicos do módulo para maximizar seu uso como detectores de bordas (e.g. para detectar a borda branca de um ringue de sumô), e os quatro sensores externos estão mais juntos para melhor detecção de linhas. Este sensor é incluído com o Robô Zumo montadomas não no Kit.

O conjunto se conecta diretamente na parte frontal do shield Zumo que fornece a ele alimentação e as conexões de entrada e saída necessárias. As conexões de E/S padrão são para pinos que de outra maneira não seriam utilizados pelo shield Zumo, mas o módulo permite que estes pinos sejam remapeados ou desconectar  sensores específicos, ou todo o conjunto para liberar linhas de E/S.

Componentes incluídos

O Conjunto de sensores de refletância Zumo é enviado com todos os componentes necessários para a conexão ao shield Zumo:

A parte mais curta da barra de pinos de 2x12 macho deve ser soldada à placa como mostrado acima (com as soldas feitas do lado dos componentes do PCB). O conector 2x12 fêmea incluído deve ser soldado na parte de expansão frontal do shield Zumo. Este conjunto também é enviado com duas barras de pinos macho de 1x3, uma de 90º e outra de 180º. Você pode, opcionalmente, soldar uma delas na borda da placa e utilizar o jumper, que também está incluído, para conectar a linha digital apropriada ao pino LEDON para controle dinâmico dos emissores de infravermelho. Se para sua aplicação for suficiente manter todos os emissores ligados o tempo todo você pode precindir da instalação do conector 1x3.

Funcionamento

Este conjunto utiliza os mesmos modulos e tem os mesmo princípio de operação que o Conjunto de sensores de refletância - digital. O procedimento para leitura destes sensores é o seguinte:

1. Ligar os LEDs infravermelhos (opcional).
2. Tornar a linha de E/S conectada ao sensor uma saída e colocar no estado elevado (output high).
3. Esperar muitos microsegundos para dar tempo ao capacitor de 1ηF para que chegue a 5V..
4. Tornar a linha de E/S uma saída (com a elevação interna desabilitada).
5. Medir o tempo para a voltagem decaia esperando que a linha de E/S esteja rebaixada.
6. Desligar os LEDs infravermelhos (opcional).

Estes paços podem tipicamente ser executados em paralelo para todos os seis sensores. A biblioteca Zumo Arduino fornece funç~øes para leitura dos sensores e controle dos emissores, bem como funções de alto nível para a toma de leituras calibradas e determinação da posição de linhas. Deste modo você não necessita programar esta sequência de passos.

Com uma refletância forte o tempo de decaimento pode ser de dezenas de microsegundos, sem refletância o tempo de decaimento pode ser de alguns milisegundos. Resultados significativos podem ser obtidos em 1ms em casos típicos (i.e. quando não se está tentando medir diferenças subtas em cenários de baixa refletância), permitindo amostras na faixa de 1kHz para todos os 6 sensores. Se uma menor taxa de amostragem for suficiente uma economia substancial de energia pode ser conseguida desligando os LEDs. Por exemplo se uma taxa de amostragem de 100Hz for aceitável os LEDs podem estar desligados 90% do tempo diminuindo o consumo de corrente de 40 para 4mA.

Para minimzar a corrente consumida pelos emissores, os LEDs infravermelhos estão arranjados em duas cadeias paralelas de três e alimentados pelo shield Zumo com 7,45V. Cada cadeia de emissores está ligada em série com um LED vermelho que indica quando corrente está fluindo (a luz dos LEDs infravermelhos não está dentro do nosso espectro visível). Todos os emissores são controlados por um MOSFET que é controlado pelo pino LEDON que habilita os emissores quando desconectado ou em estado elevado. Se este ppino estiver rebaixado os emissores são desabilitados. Leituras dos sensores com os LEDs desligados tornam possível a detecção (e posterior compensção) de infravermelho do ambiente.

Esquema

O conteúdo desta página é uma tradução para o português a partir do site originalda Pololu.