המאמר מסביר מעגל רכב עוקב אחר של קווים, המכונה גם רכב קו עוקב אחר, תוך שימוש בכמה מגברי אופ וכמה רכיבים אחרים, מבלי להשתמש בארדואינו מורכבים או במיקרו-בקרים.

מהו רכב עוקב קו

רכב עוקב אחר קו הוא סוג של רכב מונחה אוטומטי (AGV) אשר פועל על ידי זיהוי קו לבן שנמשך או מוטבע על הקרקע. האות מהגלאים מצווה על הגלגלים הממונעים להסתובב ולהסתגל באופן אוטומטי בהתאם לקו, ומעניק רושם שהרכב עוקב אחר הקו. מכאן חסיד שורות השמות.

בעיקרון הגלאים הם בצורה של נגדי צילום כגון LDR או גלאי אור מוליכים למחצה כגון דיודות צילום או טרנזיסטורי צילום .

כמה כאלה גלאי אור משמשים המאתרים את האור המוחזר מהקו הלבן ומעבירים מעגל טרנזיסטורי או משווים מבוססי מגבר, אשר בתורם שולטים על מנועי הגלגלים של הרכב לתמרון בהתאם לסיבובים ולעיקולים של הקו הלבן על הקרקע.

שימוש בהשוואת חלונות

במעגל הרכב העוקב אחר הקו השתמשנו בכמה משווים מגברים אופ היה מעורב במנועים בפעולת האיזון.

מגברי ה- OP מחולקים כחלון משתפים . כפי שהשם מרמז, משווה חלונות משווה את אות הכניסה מהגלאים עם שתי הפניות מתח קיצוניות המהוות את סף 'החלון'. כל עוד רמת אות הקלט נמצאת בסף התייחסות 'חלון' זה, הפלט של מגברי ה- OP שומרים על היגיון גבוה על פני הפלט שלהם.

עם זאת, במקרה שאות הקלט נוטה לחצות את סף הייחוס, יציאת המגבר האופטי הרלוונטית הופכת נמוכה, וכתוצאה מכך יציאות מנוגדות ממגברי ה- OP. חוסר איזון זה גורם להתקני הפלט לתקן את המצב על ידי החלפת העומסים כראוי.

איך עובד המעגל

בהתייחס לתרשים המעגל של רכב העוקב אחר להלן, אנו יכולים לראות שני מגברי אופציה שהוגדרו כמכשירי חלון.

מגברי ה- OP יכולים להיות מה- IC LM358 או LM324

מגבר האופציה העליון מחובר לשליטה בגבול הסף העליון, ואילו מגבר ה- OP התחתון מחובר לשליטה בגבול הסף התחתון.

הקלט ההופך של מגבר אופ A1 וקלט שאינו הופך של מגבר אופ A2 מהודקים במתח ייחוס קבוע

הקלט הלא-הפוך של מגבר אופ A1, והקלט ההפוך של מגבר ה- OP A2 נקשרים יחד ומשמשים לחישת הווריאציות של אות הכניסה מגלאי האור.

שני הנגדים התלויים באור, LDR1 ו- LDR2 הפועלים כמו מכשירים רגישים לאור ממוקמים כגלאי אור, כך שהם מקבלים את האור המוחזר מהקו הלבן עליהם באופן אחיד.

כל עוד האור על ה- LDR גבוהים ואחידים מספיק, pin3 של A1 נשאר גבוה יותר מאשר pin2 שלו, מכיוון ש- LDR1 מחובר עם הקו החיובי. זה גורם לתפוקתו להיות גבוהה.

כמו כן, pin6 של A2 מוחזק נמוך יותר מאשר pin5 שלו בגלל חיבור LDR2 עם קו הקרקע, וזה מאפשר לפלט של A2 להישאר גבוה.

במילים אחרות, כאשר ה- LDR מוארים באופן אחיד, הכניסות הלא + הפוכות (+) של מגברי ה- OP הן מוחזקות גבוהות יותר מאשר תשומות ההפוך שלהן (-) וגורמות לפלטים שלהן להגיע גבוהים.

כאשר שתי התפוקות גבוהות, מנהלי הטרנזיסטור שומרים על מנועים בהתאמה באופן אחיד, מה שבאופן מתאים מאפשר לרכב לעבור בצורה חלקה על קו ישר.

“עקרון העבודה של המנוע החשמלי ”

איך הרכב עוקב אחר הקו

כאשר נתקל בקו לבן מעוגל, אחד ה- LDRs חורג מהקו וגורם להבדל באור בנקודה A במעגל. זה גורם בהמשך ליציאת המגבר הרלוונטי לרמה נמוכה ולעצירה רגעית של המנוע הרלוונטי.

במצב זה, המנוע הצדדי שעדיין פועל מכריח את הרכב לפנות לכיוון זווית הכיפוף של הקו, מה שמחזיר את ה- LDR המוצלל לאזור המואר של הקו הלבן. כאשר זה קורה שני המנועים שוב הופכים לפעילים ומאפשרים לרכב לפעול כרגיל.

מיתוג הפעלה / כיבוי האוטומטי שלעיל על פני המנועים הימניים / ימניים בתגובה לשינויים קלים מהקווים הלבנים המתכופפים מאלץ את הרכב להמשיך להתאים ולתמרן בהתאם לקו הלבן.

כיצד לבנות את הרכב

באחד מהפוסטים הקודמים שלי למדנו כיצד א רכב בשלט רחוק פשוט ניתן לבנות בעזרת כמה מנועים המחוברים לקצה האחורי של לוח מלבני, וזוג גלגלי דמה בקצה הקדמי של הלוח.

גם עבור מעגל הרכב העוקב אחר קו המוצעים אנו משתמשים במבנה דומה לרכב, כפי שמוצג באיור לעיל.

הסידור נראה די פשוט, הגלגלים האחוריים מחוברים עם מנועים הנשלטים על ידי נהגי הטרנזיסטור על פני יציאות המגבר.

כאשר הרכב חורג מהקו, ההבדל ברמת התאורה ב- LDR מכבה את אחד ממגברי ה- OP, ועוצר את המנוע הרלוונטי.

זה מאלץ את המנוע הצדדי הנגדי הפועל, להסתובב לכיוון הצד של המנוע העצור, כלומר אם המנוע בצד שמאל נבלם, הרכב ייאלץ להסתובב לכיוון שמאל, ולהסתגל לקו הכיפוף, באותו כיוון.

זה גם מציע כי שילוב המנוע השמאלי / הימני עם יציאות המגבר אופ צריך להתבצע כראוי כך שכיוון כיפוף של הקו והמנוע שעוצר נעוצים באותו צד של הרכב.

כיצד למקם את ה- LDR

מכיוון ששני ה- LDRs (LDR1 ו- LDR2) אמורים לחוש את האור המוחזר מהקו הלבן באופן אחיד, כיוון כיוון שהם צריכים להיות בניצב לאורך הקו, כפי שמוצג להלן.

הנה, הנחנו שהרכב פועל מימין לשמאל, בעקבות קו מונח באותו נתיב.

הרוחב הכולל של ה- LDR אמור ליפול ברוחב הקו.

יש להתקין את ה- LDR ואת ה- LED במשטח התחתון של הרכב, ורצוי בצד האחורי, ממש מתחת לגלגל האחורי.

נורית ה- LED המצוינת היא נורית LED לבנה עם נגד 1K מסדרת עליו להיות ממוקם קרוב ל- LDR ובמרכזו, ולהבטיח שהאור מה- LDR לא יגיע ישירות ל- LDR, במקום זאת האור צריך להגיע ל- LDR על ידי השתקפות מהקו הלבן שמתחתיו.

מפרט מנוע

המנועים יכולים להיות מכל סוג מוברש מגנט קבוע, אך עליו להיות מצויד בתיבת הילוכים כדי להבטיח שתנועת הרכב תהיה איטית ויציבה כראוי.

דירוג ההספק של המנוע צריך להיות בהתאם לעומס שהרכב אמור לשאת. ניתן לבדוק זאת באמצעות ניסויים מעשיים.

איך להציב

כדי להגדיר את מעגל הרכב העוקב אחר הקו, יהיה עליכם לסדר רצועה קטנה של קו לבן צבוע על משטח ישר, או סרט לבן שננעץ על המשטח השטוח.

מקם את המערכת (ללא גלגלים) מעל הקו, כפי שצוין בתרשים הקודם, כך שה- LDRs ו- LED מותאמים כהלכה בתוך רוחב הקו.

הפעל את ההפעלה, הנורית הלבנה אמורה להאיר את האזור שמתחתיו בצורה בהירה. כוונן את שתי ההגדרות הקדימות עד ששני המנועים יופעלו בו זמנית.

כעת העבירו את היחידה מעט ימינה כך שה- LDR1 יעבור מחוץ לקו הלבן.

המנוע השמאלי צריך לעצור. אם זה לא אז כוון את ה- P1 עד שהמנוע השמאלי פשוט נעצר.

לאחר מכן, הזז את היחידה מעט בצד שמאל כך שה- LDR2 יעבור מהקו הלבן. זה אמור לעצור את המנוע הימני. אם לא, כוונן את ההגדרה המוקדמת של 10k עד שהמנוע בצד ימין פשוט נעצר.

זה ישלים את הליכי ההגדרה וכעת תוכלו להתקין את הגלגלים על המנועים ולהשתמש ברכב המודרך הזה כדי לעקוב אוטומטית אחר מסלול מונח על הקרקע.