Articolo

RIVELATORE  IR  DIGITALE  DI OSTACOLI
(06.05.2012)

 

Il PNA è un rivelatore di luce infrarossa modulata a impulsi a 38KHz e dà in uscita un livello logico basso quando questi vengono ricevuti dal sensore. Nella figura sottostante è visibile lo schema a blocchi sensore. Il funzionamento è banale: il segnale IR trasformato dal diodo PD viene amplificato e dopo essere stato filtrato dal filtro B.P.F. (band pass filter) che ne fa passare solo la componente a 38KHz, viene demodulato e passato in uscita (open collector).

 

Fig.1 – Schema a blocchi del circuito interno del sensore.

 

Il sensore dovrebbe dare in uscita un livello logico stabile quando la distanza rispetto ad un emettitore di IR con una determinata potenza si abbassa ad 8-10 metri. Nel nostro caso usiamo una illuminazione indiretta e ci aspetteremmo una distanza nettamente inferiore ma stabile.
Di fatto però pur inviando verso l'obiettivo un treno continuo di impulsi, quando questo inizia ad essere rivelato, in uscita al PNA non c'è un livello stabile a “0” bensì una serie di impulsi a livello logico “0” di larghezza variabile o jittered non triggerabili purtroppo con un normale oscilloscopio analogico.

 


Fig.2 – f.d.o. All'uscita del sensore.

 

Man mano che l'obiettivo si avvicina, gli stati a “0” logico diventano sempre di più o più larghi fino a diventare un livello logico “0” stabile.

 


Fig.3 - Il segnale in uscita al PNA (Ch1) è stato visualizzato usando come segnale di sincronismo  l'impulso presente sul diodo emettitore IR (Ch2).

 

Questa caratteristica, deprecabile in ambito b.e.a.m. che è un ambiente digitale asincrono, può però essere usata come “preallarme” di obiettivo in avvicinamento usando un monostabile retriggerabile tarato su una certa frequenza di impulsi.

 

 

Fig.4 – Schema elettrico iniziale degli “occhi” a infrarossi.

 

Di fatto in questo modo può venire esteso il range di riconoscimento dell'obiettivo. Usando diversi monostabili retriggerabili con soglie progressive, è possibile generare diverse distanze di riconoscimento da immettere ed elaborare nella logica combinatoria successiva.
Per il momento ci accontentiamo di una integrazione del segnale effettuata usando un neurone Nu+ il cuoi schema è visibile nello schema sottostante.

 

 


Fig.5 – Schema elettrico del condizionatore di segnale.

 

Questo circuito fa si che l'uscita scatti a “1” logico quando la frequenza/larghezza degli impulsi superi una certa soglia. I valori scelti inizialmente con due valori di uso comune (1Mohm + 10nF) si sono rivelati ottimali per lo scopo ma possono essere cambiati per avere comportamenti diversi.
Tanto per fare un esempio, sostituendo il condensatore da 10nF con uno da 2.2uF, per enfatizzare il comportamento della rete RC, si può vedere che il tempo di ritardo prima della segnalazione dell'ostacolo aumenta a 2-3 secondi. Allo stesso modo, il segnale rimane “memorizzato” per alcuni secondi dopo che l'ostacolo non c'è più.
Questo può essere utile per la rilevazione di ostacoli discontinui come ad esempio le ringhiere semplicemente collocando un diodo in parallelo alla resistenza di carica in modo da consentire il passaggio diretto della corrente nel condensatore (eccitazione rapida) per farlo poi scaricare lentamente sulla resistenza (rilascio ritardato).
Se invece invertiamo il diodo avremo l'effetto inverso. Il C si caricherà lentamente e si scaricherà velocemente attivando così un comportamento “anti-bouncing” a discapito però della velocità di reazione.
I due diodi collocati in ingresso non sono indispensabili, ma possono essere usati come ingresso inibitore (diodo a conduzione diretta se collegato al Vcc) e come ingresso eccitatore (diodo a conduzione inversa se collegato a Gnd). Entrambi forzano l'uscita ad un livello logico non modificabile dall'ingresso normale.


Montaggio: Tutto il circuito è stato montato su tre basette diverse per poter essere più facilmente aggiornabile e per un eventuale utilizzo futuro per funzioni separate.


Osservazioni:  Il sistema funziona abbastanza bene e secondo le aspettative ma ha dovuto subire delle modifiche che sono elencate di seguito:

  1. Il led IR posto in comune al centro dei rilevatori non ha abbastanza angolo di emissione per cui non poteva illuminare correttamente l'oggetto da rilevare. Al suo posto sono stati messi due diodi IR uno per sensore e posti al loro fianco. Adesso l'illuminazione è corretta e i sensori sono molto sensibili, anche troppo. Volendo si potrebbero aggiungere/togliere diodi IR per aumentare o diminuire l'illuminazione dell'ostacolo e quindi la distanza di rilevamento dell'ostacolo.
  2. I sensori sono stati angolati a 45 gradi per poter vedere anche lateralmente e ogni sensore è stato schermato dal relativo emettitore per mezzo di una spugnetta nera antistatica posta tra i due, anche se non è la soluzione migliore.
  3. Anteriormente, la distanza di rilevazione è inferiore di diversi centimetri a causa dell'angolazione dei due sensori e della parziale schermatura dell'angolo di visuale dovuta alle due spugnette.
  4. Non tutti e due i sensori hanno la stessa sensibilità (varia di diversi centimetri la distanza di rilevazione) per cui in futuro si caratterizzeranno i sensori per poterli selezionare opportunamente. Eventualmente si doteranno di oscillatore separato per poter agire anche sulla frequenza di oscillazione.

 

Fig.6 – Le tre basette (in senso antiorario): Fotorivelatori, Generatore 38KHz, Condizionatore Nu+.

 

 

Fig.7 – Schema elettrico definitivo.

 

 

 





Questo sito fa uso di cookies. Se non sei daccordo con l'uso di questi non proseguire la navigazione in questo sito. http://www.aboutcookies.org

All news

Google site search
imageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimageimage

Top Ten
wall-G cacciatore1 cora servolin beaminpillole teoservi cosasonoidatasheet basetondaperrobot easybotchassis circuitistampati
TECHNO-RING










gammitalia.org



Locations of visitors to this page


Do NOT follow this link or you will be banned from the site!Do NOT follow this link or you will be banned from the site!