Placas dos sensores infravermelhos

Estas placas, são os “olhos” do nosso Robot. Cada placa monta uma unidade de detecção de infravermelhos da Sharp GP1U58Y (datasheet em anexo A), unidade esta que é normalmente utilizada nos receptores de infravermelhos de aparelhos de televisão. No entanto estes foram sujeitos a uma pequena modificação em termos de Hardware. A escolha deste sensor não foi ao acaso e deveu-se ao facto de este ser sugerido na página do Microrato, bem como o “hack”.

Diagrama de blocos do Sensor

A modificação pode ser melhor entendida se olharmos para o diagrama de blocos do sensor: Pois o que acontece é que a sua saída seria do tipo binária, ou seja, ou está a receber uma reflexão ou não. Com esta modificação é possível através do nível da tensão à saída do desmodulador fazer uma correspondência com valores de distância, o que no nosso caso vai ser importante.

                                    Fotografia da placa do Sensor alterada

Existia também outra alteração possível que nos foi sugerida, cuja principal função seria melhorar o tempo subida/descida do sinal deste. Ou seja obter uma mais rápida resposta do sensor a variações de distância. Através da alteração do condensador de um valor de 0.1 para 10000, conseguimos valores de subida/descida da ordem os 2ms, ao invés dos 100ms de origem.

O esquema da placa tem a seguinte configuração:

                                                    Placa dos Sensores

Como podemos ver a saída “digital” do sensor de infravermelhos está ligada à massa. O circuito conta ainda com um led sinalizador D2, que serve para a olho nu verificarmos se o circuito está a funcionar e também porque era uma das normas do MicroRato, e um o led de infravermelhos D1 que é o nosso emissor. Este led emissor, recebe o seu sinal através do pino 3 do socket colocado na placa, pino este que contém o sinal do oscilador de 40kHz. Existe ainda um transistor BD137, para elevar a corrente, pois como estão muitos sensores ligados à mesma saída do integrado 4047, a corrente de saída deste não era suficiente para alimentar convenientemente os emissores e uma habilidade destas poderia queimar a porta do integrado. A escolha deste transistor, não foi a melhor, pois trata-se de um transistor que tem possibilidade de debitar uma corrente excessiva dada a nossa aplicação, no entanto escolhemo-lo devido a este servir a aplicação e também devido à existência de bastantes unidades deste no nosso laboratório. Para calibração dos sensores, decidimos incluir um potênciometro de 2k que nos permite decidir qual o nível de ganho do nosso sensor, de maneira a que o seu nível de tensão seja dentro dos valores da escala do A/D.

 O acetado para executar a PCI encontra-se em Anexo 2 deste relatório.

Outro pormenor importante destas placas é a sua disposição no Robot. Através fotografia seguinte podemos ver como ficaram após um estudo feito por nós as placas no Robot.

Onde SZPF é o sensor de zona preta da frente, e SZPT é o sensor de zona preta de trás. Este sensores são utilizados para detectarem quando o Robot entra completamente na zona do farol. Utilizamos dois sensores para garantir que o Robot fica completamente dentro da zona do farol.Estes sensores “de chão”  têm um colocação vertical como é lógico para estarem apontados para baixo. Por isso, só conseguimos visualizar nesta vista os leds indicadores do seu funcionamento. Para a detecção de obstáculos, utilizamos cinco sensores,  dois perpendiculares ao deslocamento do robot, um paralelo para detecção de objectos à frente, e dois outros diagonais para permitir um raio mais vasto de varrimento e de detecção de objectos, pois dada a relativa curta distância de detecção de objectos e o curto raio de captação dos sensores, se não os utilizassemos era muito provavel que se um objecto não estivesse mesmo à frente do Robot, mas na sua diagonal, este chocasse contra o objecto. Os dois sensores perpendiculares são utilizados pois previamos para uma melhor eficiência do código e rapidez do robot, implementar rotinas de seguimento de parede, assim sendo, tendo um sensor perpendicular ao deslocamento robot, bastava-nos garantir que a distancia medida por este fosse sempre igual para obtermos um deslocamento paralelo à parede.

As propridades dos sensores para medição de distância, permitiam-nos com boa relação S/R medir distâncias máximas de 30cm, e mínimas de 5. A gama de variação do sensor para estes valores de distância era entre 1,78V para 30cm e 2,5V para 5cm.