حلبة مركبة بسيطة تابعة لخط المتابع باستخدام أمبير

جرب أداة القضاء على المشاكل





تشرح المقالة دائرة مركبة تتبع الخط البسيط ، والمعروفة أيضًا باسم مركبة تعقب الخط ، باستخدام بضعة مكبرات صوتية وعدد قليل من المكونات الأخرى ، دون استخدام Arduino أو متحكمات دقيقة.

ما هي مركبة تتبع الخط

مركبة تتبع الخط هي شكل من أشكال المركبات الموجهة الأوتوماتيكية (AGV) التي تعمل عن طريق اكتشاف خط أبيض مرسوم أو مضمن على الأرض. تأمر الإشارة الصادرة من الكاشفات العجلات الآلية بالدوران والتعديل تلقائيًا وفقًا للخط ، مما يعطي انطباعًا بأن السيارة تتبع الخط. ومن هنا أتباع سطر الاسم.



في الأساس ، تكون أجهزة الكشف في شكل مقاومات الصور مثل LDRs أو كاشفات الضوء أشباه الموصلات مثل الثنائيات الضوئية أو الترانزستورات الضوئية .

زوجان من هذا القبيل كاشفات الضوء تستخدم للكشف عن الضوء المنعكس من الخط الأبيض وتبديل دائرة ترانزستور أو مقارنات قائمة على أمبير ، والتي بدورها تتحكم في محركات عجلة السيارة للمناورة وفقًا لمنعطفات ومنحنيات الخط الأبيض على الأرض.



استخدام مقارنات النوافذ

في دائرة مركبة تتبع الخط المقترحة ، استخدمنا زوجًا من مقارنة أمبير كان يشرك المحركات في عملية التوازن.

تم تجهيز أمبير المرجع كنافذة المشاركين . كما يوحي الاسم ، يقارن مقارنة النافذة إشارة الإدخال من الكاشفات بمرجعي الجهد الأقصى اللذين يشكلان عتبات 'النافذة'. طالما أن مستوى إشارة الإدخال ضمن العتبات المرجعية لـ 'النافذة' هذه ، فإن إخراج كل من أمبير المرجع يحافظ على منطق عالي عبر مخرجاتهما.

ومع ذلك ، في حالة ما إذا كانت إشارة الإدخال تميل إلى عبور الحدود المرجعية ، يتحول خرج المرجع المرجع ذي الصلة إلى انخفاض ، مما يؤدي إلى مخرجات متعارضة من أمبير المرجع. هذا عدم التوازن يدفع أجهزة الإخراج إلى تصحيح الموقف عن طريق تبديل الأحمال بشكل مناسب.

كيف تعمل الدائرة

بالإشارة إلى مخطط الدائرة لمركبة أتباع الخط أدناه ، يمكننا أن نرى اثنين من مكبرات الصوت التي تم تكوينها كمؤلفي نوافذ.

يمكن أن تكون أمبير المرجع من IC LM358 أو LM324

يتم توصيل أمبير المرجع العلوي للتحكم في الحد الأعلى ، بينما يتم توصيل أمبير المرجع السفلي للتحكم في الحد الأدنى.

يتم تثبيت المدخلات العكسية لـ op amp A1 والإدخال غير المقلوب لـ op amp A2 بجهد مرجعي ثابت

يتم ربط المدخلات غير المقلوبة لـ op amp A1 ، والمدخلات العكسية لـ op amp A2 معًا وتستخدم لاستشعار الاختلافات في إشارة الإدخال من أجهزة الكشف عن الضوء.

يتم وضع اثنين من المقاومات المعتمدة على الضوء ، LDR1 و LDR2 اللذان يعملان كأجهزة حساسة للضوء ككاشفات للضوء ، بحيث يستقبلان الضوء المنعكس من الخط الأبيض بشكل موحد عليهما.

طالما كان الضوء الموجود على LDRs مرتفعًا وموحدًا بشكل كافٍ ، فإن الدبوس 3 الخاص بـ A1 يظل ​​أعلى من طرفه 2 ، نظرًا لأن LDR1 متصل بالخط الموجب. هذا يؤدي إلى ارتفاع إنتاجها.

وبالمثل ، يتم تثبيت pin6 of A2 على مستوى أقل من pin5 الخاص به نظرًا لاتصال LDR2 بالخط الأرضي ، وهذا يتيح لمخرج A2 أن يظل مرتفعًا.

بمعنى آخر ، عندما تكون LDRs مضاءة بشكل موحد ، فإن المدخلات غير المقلوبة (+) لكل من مضخمات المرجع تكون أعلى من المدخلات المقلوبة (-) مما يؤدي إلى ارتفاع مخرجاتها.

مع كلا المخرجات عالية ، تحافظ محركات الترانزستور على تشغيل المحركات المعنية بشكل موحد ، مما يسمح بالمقابل للمركبة بالعمل بسلاسة على خط مستقيم.

كيف تتبع السيارة الخط

عند مواجهة خط أبيض منحني ، ينحرف أحد LDRs عن الخط مما يتسبب في اختلاف الضوء عند النقطة A من الدائرة. يؤدي هذا بعد ذلك إلى انخفاض خرج المرجع ذي الصلة والتوقف المؤقت للمحرك ذي الصلة.

في هذه الحالة ، يجبر المحرك الجانبي الآخر الذي لا يزال قيد التشغيل السيارة على الالتفاف نحو زاوية الانحناء للخط ، مما يعيد LDR المظلل إلى المنطقة المضيئة من الخط الأبيض. عندما يحدث هذا ، يصبح كلا المحركين جاهزًا للعمل مرة أخرى مما يتيح تشغيل السيارة بشكل طبيعي.

إن مفتاح التشغيل / الإيقاف التلقائي أعلاه عبر المحركات اليسرى / اليمنى استجابة للاختلافات في الضوء من الخطوط البيضاء المنحنية يجبر السيارة على الاستمرار في التعديل والمناورة وفقًا للخط الأبيض.

كيف تصنع المركبة

في إحدى مشاركاتي السابقة ، تعلمنا كيف أ مركبة بسيطة يتم التحكم فيها عن بعد يمكن بناؤها باستخدام اثنين فقط من المحركات المتصلة بالحافة الخلفية للوحة مستطيلة ، وزوج من العجلات الوهمية في الحافة الأمامية للوحة.

بالنسبة لدائرة مركبة تتبع الخط المقترحة أيضًا ، فإننا نستخدم بنية مماثلة للمركبة ، كما هو موضح في الشكل أعلاه.

يبدو الترتيب بسيطًا جدًا ، والعجلات الخلفية متصلة بمحركات يتم التحكم فيها بواسطة محركات الترانزستور عبر مخرجات المرجع أمبير.

عندما تنحرف السيارة عن الخط ، يؤدي الاختلاف في مستوى الضوء في LDRs إلى إيقاف تشغيل أحد مضخمات التشغيل ، مما يوقف المحرك المعني.

هذا يفرض على المحرك الجانبي المقابل الذي يعمل ، أن يتجه نحو جانب المحرك المتوقف ، مما يعني أنه إذا كان محرك الجانب الأيسر مكبحًا ، فستضطر السيارة إلى الانعطاف نحو اليسار ، والتكيف مع خط الانحناء ، في نفس الاتجاه.

يشير هذا أيضًا إلى أن تكامل المحرك الأيسر / الأيمن مع مخرجات op amp يجب أن يتم بشكل مناسب بحيث يكون اتجاه الانحناء للخط والمحرك الذي يتم إيقافه على نفس الجانب من السيارة.

كيفية وضع LDRs

نظرًا لأنه من المفترض أن يستشعر LDRs (LDR1 و LDR2) الضوء المنعكس من الخط الأبيض بشكل موحد ، يجب أن يكون اتجاههما عموديًا على طول الخط ، كما هو موضح أدناه.

هنا ، افترضنا أن السيارة تسير من اليمين إلى اليسار ، متبعة خطًا مرسومًا في نفس المسار.

يجب أن يقع إجمالي عرض LDRs ضمن عرض الخط.

يجب تثبيت LDRs و LED على السطح السفلي للسيارة ، ويفضل أن يكون ذلك في الجانب الخلفي ، أسفل مجموعة العجلة الخلفية.

مؤشر LED المشار إليه هو مصباح LED أبيض بمقاوم سلسلة 1K. يجب وضعه بالقرب من LDRs وفي الوسط ، مما يضمن عدم وصول الضوء من LDR إلى LDRs مباشرة ، وبدلاً من ذلك يجب أن يصل الضوء إلى LDRs عن طريق الانعكاس من الخط الأبيض تحتها.

مواصفات المحرك

يمكن أن تكون المحركات من أي نوع مصقول بمغناطيس دائم ، ولكن يجب أن تكون مزودة بصندوق تروس لضمان أن تكون حركة السيارة بطيئة وثابتة بشكل مناسب.

يجب أن يكون تصنيف قوة المحرك حسب الحمولة التي من المفترض أن تحملها السيارة. يمكن اختبار ذلك من خلال بعض التجارب العملية.

كيفيه التنصيب

لإعداد دائرة مركبة تتبع الخط هذه ، سيكون عليك ترتيب شريط صغير من الخط الأبيض مرسومًا على سطح مستو ، أو شريط أبيض عالق على سطح مستو.

ضع النظام (بدون عجلات) فوق الخط ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي السابق ، بحيث يكون ملف LDRs و LED يتم ضبطها بشكل صحيح داخل عرض الخط.

قم بتشغيل الطاقة ، يجب أن يضيء مؤشر LED الأبيض المنطقة الموجودة تحته بشكل مشرق. اضبط الإعدادين المسبقين حتى يتم تشغيل كلا المحركين في وقت واحد.

الآن قم بتحويل الوحدة قليلاً إلى اليمين بحيث يتحرك LDR1 خارج الخط الأبيض.

يجب أن يتوقف المحرك الأيسر. إذا لم يحدث ذلك ، فاضبط P1 حتى يتوقف المحرك الأيسر.

بعد ذلك ، حرك الوحدة قليلاً إلى اليسار بحيث يتحرك LDR2 خارج الخط الأبيض. هذا يجب أن يوقف محرك الجانب الأيمن. إذا لم يحدث ذلك ، فقم بضبط الإعداد المسبق 10 كيلو حتى يتوقف محرك الجانب الأيمن.

سيؤدي ذلك إلى إكمال إجراءات الإعداد ، والآن يمكنك تثبيت العجلات على المحركات واستخدام هذه السيارة الموجهة لتتبع مسارًا تم وضعه على الأرض تلقائيًا.

وايت لاين مقابل بلاك لاين

يعتمد نظام مركبة تتبع الخط المقترح على خط أبيض مضمن على الأرض ، بدلاً من خط أسود. تتمثل ميزة استخدام الخط الأبيض بدلاً من الخط الأسود فيما يلي:

يبدو الخط الأبيض أكثر أناقة ولائقة مقارنة بالخط الأسود.

يمكن لمتابع الخط الأبيض العمل حتى في الظلام الدامس أو الأضواء المحيطة الخافتة. تتطلب التصميمات القائمة على الضوء الأسود عادةً إضاءة خارجية للحفاظ على عمل السيارة.

يعمل AGV المستند إلى الخط الأبيض بشكل أكثر دقة بغض النظر عن لون البلاط ، باستثناء البلاط شديد البياض أو ما يعادل لون الخط الأبيض.

تحويل السيارة إلى متابع للخط الأسود

على الرغم من المزايا المذكورة أعلاه ، إذا كان المستخدم يفضل أن تتبع السيارة خطًا أسود ، فيمكن تحويل النظام بسهولة للقيام بذلك من خلال بعض التعديلات السريعة في التصميم المقترح.

يقوم المستخدم فقط بتبديل أو تبديل اتصالات دبوس الإدخال الخاصة بمكبر الصوت مع الإعدادات المسبقة ، وإزالة LED المرتبط بـ LDRs.




زوج من: دائرة UPS 50 وات جيبية الموجة التالي: شرح الدوائر الإلكترونية الأساسية - دليل المبتدئين للإلكترونيات