Найпростіший робот своїми руками - radiomaster - твій гід в світі електроніки

Зробити робота можна, використовуючи лише одну мікросхему драйвера моторів і пару фотоелементів. Залежно від способу з'єднання моторів, мікросхеми і фотоелементів робот буде рухатися на світло або, навпаки, ховатися в темряву, бігти вперед в пошуках світла або задкувати, як кріт, тому. Якщо додати в схему робота пару яскравих світлодіодів, то можна домогтися, щоб він бігав за рукою і навіть слідував по темній або світлій лінії.

Принцип поведінки робота грунтується на "фоторецепції" і є типовим для цілого класу BEAM-роботів. У живій природі, якій буде наслідувати наш робот, фоторецепції - одне з основних фотобиологических явищ, в якому світло виступає як джерело інформації.

В якості першого досвіду звернемося до пристрою BEAM-робота. рухається вперед, коли на нього падає промінь світла, і зупиняється, коли світло перестає його висвітлювати. Поведінка такого робота називається фотокінезісом - ненаправленим збільшенням або зменшенням рухливості у відповідь на зміни рівня освітленості.

У пристрої робота, крім мікросхеми драйвера моторів L293D, буде використовуватися тільки один фотоелемент і один електромотор. Як фотоелемента можна застосувати не тільки фототранзистор, але і фотодіод або фоторезистор.
У конструкції робота ми використовуємо фототранзистор n-p-n структури як фотосенсора. Фототранзистори на сьогоднішній день є, мабуть, одним з найпоширеніших видів оптоелектронних приладів і відрізняються гарною чутливістю і цілком прийнятною ціною.

Схема робота з одним фототранзистором

На малюнку наведені монтажна і принципова схеми робота, і якщо Ви ще не дуже добре знайомі з умовними позначеннями, то, виходячи з двох схем, нескладно зрозуміти принцип позначення і з'єднання елементів. Провід, що з'єднує різні частини схеми з "землею" (негативним полюсом джерела живлення), зазвичай не зображують повністю, а на схемі малюють невелику риску, що позначає, що це місце з'єднується з "землею". Іноді поруч з такою рискою пишуть три літери "GND", що означає "землю" (ground). Vcc позначає з'єднання з позитивним полюсом джерела живлення. Замість букв Vcc часто пишуть + 5V, показуючи тим самим напругу джерела живлення.

У фототранзистор емітер
(На схемі зі стрілкою)
довше колектора.

Принцип дії схеми робота дуже простий. Коли на фототранзистор PTR1 впаде промінь світла, то на вході INPUT1 мікросхеми драйвера двигунів з'явиться позитивний сигнал і мотор M1 почне обертатися. Коли фототранзистор перестануть освітлювати, сигнал на вході INPUT1 зникне, мотор перестане обертатися і робот зупиниться.

Щоб компенсувати проходить через фототранзистор ток, в схему введений резистор R1, номінал якого можна вибрати близько 200 Ом. Від номіналу резистора R1 буде залежати не тільки нормальна робота фототранзистор, але і чутливість робота. Якщо опір резистора буде великим, то робот буде реагувати тільки на дуже яскраве світло, якщо - невеликим, то чутливість буде вищою. У будь-якому разі не слід використовувати резистор з опором менше 100 Ом, щоб оберегти фототранзистор від перегріву і виходу з ладу.

Зробити робота, що реалізує реакцію фототаксису (спрямованого руху до світла або від світла), можна з використанням двох фотосенсорів.

Коли на один з фотосенсорів такого робота потрапляє світло, включається відповідний сенсора електромотор і робот повертає в бік світла до тих пір, поки світ не освітить обидва фотосенсора і не включиться другий мотор. Коли обидва сенсора висвітлені, робот рухається назустріч джерелу світла. Якщо один з сенсорів перестає висвітлюватися, то робот знову повертає в бік джерела світла і, досягнувши положення, при якому світло падає на обидва сенсора, продовжує свій рух на світло. Якщо світло перестає падати на фотосенсори, робот зупиняється.

Принципова схема робота з двома фототранзисторами

Схема робота симетрична і складається з двох частин, кожна з яких управляє відповідним електромотором. По суті, вона є як би подвоєною схемою попереднього робота. Фотосенсори слід розташовувати навхрест по відношенню до електромоторів так, як показано на малюнку робота вище. Також можна розташувати мотори навхрест щодо фотосенсорів так, як показано на монтажній схемі нижче.

Монтажна схема найпростішого робота з двома фототранзисторами

Якщо ми розташуємо сенсори відповідно до лівим малюнком, то робот буде уникати джерел світла і його реакції будуть схожі на поведінку крота, яка ховається від світла.

Зробити поведінку робота більш живим можна, подавши на входи INPUT2 і INPUT3 позитивний сигнал (підключити їх до плюса джерела живлення): робот буде рухатися за відсутності падаючого на фотосенсори світла, а "побачивши" світло, буде повертати в бік його джерела.

Щоб зробити робота, "бігає" за рукою, нам знадобляться два яскравих світлодіода (на схемі LED1 і LED2). Підключимо їх через резистори R1 і R4, щоб компенсувати протікає через них струм і оберегти від виходу з ладу. Розташуємо світлодіоди поряд з фотосенсором, направивши їх світло в ту ж сторону, в яку орієнтовані фотосенсори, і приберемо сигнал з входів INPUT2 і INPUT3.

Схема робота, що рухається на відбите світло

Завдання отриманого робота - реагувати на відбите світло, яке випромінюють світлодіоди. Включимо робота і поставимо долоню перед одним з фотосенсорів. Робот поверне в бік долоні. Перемістимо долоню трохи в сторону так, щоб вона зникла з поля "зору" одного з фотосенсорів, у відповідь робот слухняно, як собачка, поверне за долонею.
Світлодіоди слід підбирати досить яскраві, щоб відбите світло стійко вчувався фототранзисторами. Хороших результатів можна досягти при використанні червоних або помаранчевих світлодіодів з яскравістю більше 1000 МКД.

Якщо робот реагує на вашу руку тільки тоді, коли вона майже стосується фотосенсора, то можна спробувати поекспериментувати з листочком білого паперу: відображають здатності чистого аркуша набагато вище, ніж у людської руки, і реакція робота на білий листок буде набагато краще і стійкіше.

Білий колір володіє найвищими відбиваютьвластивостями, чорний - найменшими. Грунтуючись на цьому, можна зробити робота, наступного по лінії. Сенсори при цьому слід розташувати так, щоб вони були спрямовані вниз. Відстань між сенсорами має бути трохи більше, ніж ширина лінії.

Схема робота, наступного по чорній лінії, ідентична попередньої. Щоб робот не втрачав чорну лінію, намальовану на білому полі, її ширина повинна бути близько 30 мм або ширше. Алгоритм поведінки робота досить простий. Коли обидва фотосенсора вловлюють відбитий від білого поля світло, робот рухається вперед. Коли один з сеносоров заїжджає на чорну лінію, відповідний електромотор зупиняється і робот починає повертатися, вирівнюючи своє становище. Після того як обидва сенсора знову знаходяться над білим полем, робот продовжує свій рух вперед.

Примітка:
На всіх малюнках роботів мікросхема драйвера двигунів L293D показана умовно (тільки керуючі входи і виходи).

скачати datasheet на
Подивитися онлайн файл: l293d.pdf У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера