연산 증폭기를 사용하는 간단한 라인 팔로워 차량 회로

이 기사에서는 복잡한 Arduino 또는 마이크로 컨트롤러를 사용하지 않고 몇 개의 연산 증폭기와 몇 가지 다른 구성 요소를 사용하여 라인 트래커 차량이라고도하는 간단한 라인 팔로워 차량 회로를 설명합니다.

라인 추종자 차량이란?

라인 팔로워 차량은지면에 그려 지거나 매립 된 흰색 선을 감지하여 달리는 자동 안내 차량 (AGV)의 한 형태입니다. 감지기의 신호는 전동 휠이 라인에 따라 자동으로 회전하고 조정하도록 명령하여 차량이 라인을 따라가는듯한 인상을줍니다. 따라서 이름 줄 추종자.

기본적으로 감지기는 다음과 같은 형태입니다. LDR과 같은 광 저항기 또는 반도체 광 감지기와 같은 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터 .

그런 몇 가지 빛 감지기 백색 선에서 반사 된 빛을 감지하고 트랜지스터 화 된 회로 또는 연산 증폭기 기반 비교기를 전환하는 데 사용되며, 이는 차례로 지상의 백색 선의 회전과 곡선에 따라 차량의 휠 모터를 조종하도록 제어합니다.

창 비교기 사용

제안 된 라인 팔로워 차량 회로에서 우리는 몇 가지 연산 증폭기 비교기 밸런싱 작업에 모터를 사용했습니다.

연산 증폭기는 창으로 조작됩니다. 공유자 . 이름에서 알 수 있듯이 윈도우 비교기는 검출기의 입력 신호를 '윈도우'임계 값을 구성하는 두 개의 극한 전압 레퍼런스와 비교합니다. 입력 신호 레벨이이 '윈도우'기준 임계 값 내에있는 한 두 연산 증폭기의 출력은 출력에서 ​​높은 로직을 유지합니다.

그러나 입력 신호가 기준 임계 값을 교차하는 경향이있는 경우 관련 연산 증폭기 출력이 낮아져 연산 증폭기의 반대 출력이 발생합니다. 이 불균형은 출력 장치가 부하를 적절하게 전환하여 상황을 수정하도록 유도합니다.

회로 작동 방식

아래 라인 팔로워 차량의 회로도를 참조하면 두 개의 연산 증폭기가 윈도우 컴 파터로 구성된 것을 볼 수 있습니다.

연산 증폭기는 IC LM358 또는 LM324에서 제공 될 수 있습니다.

상위 연산 증폭기는 상위 임계 값 제한을 제어하기 위해 연결되고 하위 연산 증폭기는 하위 임계 값 제한을 제어하기 위해 연결됩니다.

연산 증폭기 A1의 반전 입력과 연산 증폭기 A2의 비 반전 입력은 고정 기준 전압으로 클램핑됩니다.

연산 증폭기 A1의 비 반전 입력과 연산 증폭기 A2의 반전 입력은 함께 연결되어 광 검출기의 입력 신호 변화를 감지하는 데 사용됩니다.

빛에 민감한 장치처럼 작동하는 두 개의 빛 의존 저항기 인 LDR1 및 LDR2는 빛 감지기로 배치되어 흰색 선에서 반사 된 빛을 균일하게 수신합니다.

LDR의 빛이 충분히 높고 균일 한 한, LDR1이 양의 선으로 연결되어 있기 때문에 A1의 핀 3은 핀 2보다 높게 유지됩니다. 이로 인해 출력이 높아집니다.

마찬가지로 A2의 6 번 핀은 접지선과의 LDR2 연결로 인해 5 번 핀보다 낮게 유지되며,이를 통해 A2의 출력을 높게 유지할 수 있습니다.

즉, LDR이 균일하게 켜지면 두 연산 증폭기의 비 반전 (+) 입력이 반전 (-) 입력보다 높게 유지되어 출력이 높아지게됩니다.

두 출력이 모두 높으면 트랜지스터 드라이버가 각 모터가 균일하게 작동하도록하여 차량이 직선으로 원활하게 주행 할 수 있도록합니다.

차량이 라인을 따라가는 방법

휘어진 흰색 선이 발견되면 LDR 중 하나가 선에서 벗어나 회로의 A 지점에서 빛의 차이가 발생합니다. 이로 인해 관련 연산 증폭기 출력이 낮아지고 관련 모터가 일시적으로 중지됩니다.

이 상황에서 여전히 작동중인 다른 쪽 모터는 차량이 라인의 굽힘 각도를 향해 회전하도록하여 음영 처리 된 LDR을 흰색 라인의 조명 영역으로 되돌립니다. 이 경우 두 모터가 다시 작동하여 차량이 정상적으로 작동합니다.

구부러진 흰색 선의 빛 변화에 대응하여 왼쪽 / 오른쪽 모터를 가로 지르는 위의 자동 ON / OFF 전환은 차량이 흰색 선에 따라 조정 및 기동을 유지하도록합니다.

차량 제작 방법

이전 게시물 중 하나에서 우리는 간단한 원격 조종 차량 직사각형 보드의 후면 가장자리에 부착 된 두 개의 모터와 보드의 전면 가장자리에있는 한 쌍의 더미 휠을 사용하여 만들 수 있습니다.

제안 된 라인 팔로워 차량 회로의 경우에도 위 그림에 표시된 것과 유사한 차량 구조를 사용합니다.

배열은 매우 간단 해 보이며, 뒷바퀴에는 연산 증폭기 출력을 통해 트랜지스터 드라이버에 의해 제어되는 모터가 부착되어 있습니다.

차량이 라인에서 벗어나면 LDR의 조명 수준 차이로 인해 연산 증폭기 중 하나가 꺼지고 관련 모터가 중지됩니다.

이렇게하면 작동중인 반대쪽 모터가 정지 된 모터 쪽을 향해 회전하게됩니다. 즉, 왼쪽 모터가 제동되면 차량이 동일한 방향으로 구부러진 선에 맞춰 왼쪽으로 회전하게됩니다.

이는 또한 라인의 굽힘 방향과 정지중인 모터가 차량의 같은쪽에 있도록 연산 증폭기 출력과 왼쪽 / 오른쪽 모터 통합이 적절하게 이루어져야 함을 시사합니다.

LDR을 배치하는 방법

두 LDR (LDR1 및 LDR2)은 흰색 선에서 반사 된 빛을 균일하게 감지해야하므로 아래 그림과 같이 방향이 선의 길이에 수직이어야합니다.

여기서 우리는 차량이 같은 경로에 늘어선 선을 따라 오른쪽에서 왼쪽으로 달리는 것으로 가정했습니다.

LDR의 총 너비는 선 너비 내에 있어야합니다.

LDR과 LED는 차량 바닥면에 설치해야하며, 가급적이면 뒷바퀴 세트 바로 아래의 뒷쪽에 설치해야합니다.

표시된 LED는 직렬 1K 저항이있는 흰색 LED입니다. LDR에 가깝고 중앙에 위치해야 LDR의 빛이 LDR에 직접 도달하지 않고 대신 빛이 LDR 아래의 흰색 선에서 반사되어 LDR에 도달해야합니다.

모터 사양

모터는 영구 자석 브러시 유형이 될 수 있지만 차량의 움직임이 적절하게 느리고 안정적으로 이루어 지도록 기어 박스를 장착해야합니다.

모터의 정격 전력은 차량이 운반해야하는 부하에 따라야합니다. 이것은 실제 실험을 통해 테스트 할 수 있습니다.

설정 방법

이 라인 팔로워 차량 회로를 설정하려면 평평한 표면에 그려진 작은 흰색 선을 배치하거나 평평한 표면에 흰색 테이프를 붙여야합니다.

앞의 다이어그램에 표시된대로 시스템 (휠 없음)을 선 위에 배치하여 LDR 및 LED 선 너비 내에서 올바르게 조정됩니다.

전원을 켜면 흰색 LED가 그 아래 영역을 밝게 비춰 야합니다. 두 모터가 동시에 켜질 때까지 두 개의 사전 설정을 조정합니다.

이제 장치를 약간 오른쪽으로 이동하여 LDR1이 흰색 선에서 벗어나도록합니다.

왼쪽 모터가 정지해야합니다. 그렇지 않으면 왼쪽 모터가 멈출 때까지 P1을 조정하십시오.

다음으로 LDR2가 흰색 선에서 벗어나도록 장치를 약간 왼쪽으로 이동합니다. 이것은 오른쪽 모터를 정지시켜야합니다. 그렇지 않으면 오른쪽 모터가 멈출 때까지 10k 사전 설정을 조정하십시오.

이렇게하면 설정 절차가 완료되고 이제 모터에 바퀴를 설치하고이 안내 차량을 사용하여지면에 내려 놓은 트랙을 자동으로 따라갈 수 있습니다.

화이트 라인 vs 블랙 라인

제안 된 라인 추종자 차량 시스템은 검은 선이 아닌지면에 매립 된 흰색 선을 기반으로합니다. 검은 색 선 대신 흰색 선을 사용하는 이점은 다음과 같습니다.

화이트 라인은 블랙 라인에 비해 더 우아하고 품위있게 보입니다.

화이트 라인 기반 라인 팔로워는 완전히 어둡거나 어두운 주변 조명에서도 작동 할 수 있습니다. 블랙 라이트 기반 설계는 일반적으로 차량 작동을 유지하기 위해 외부 조명이 필요합니다.

흰색 선 기반 AGV는 타일 색상에 관계없이 더 정확하게 작동합니다. 단, 매우 흰색이거나 흰색 선 색상과 동일한 타일을 제외하고는 예외입니다.

차량을 Black Line Follower로 변환

위의 장점에도 불구하고 사용자가 차량이 검정색 선을 따르는 것을 선호한다면 제안 된 설계에서 몇 가지 빠른 수정을 통해 시스템을 쉽게 변형 할 수 있습니다.

사용자는 연산 증폭기의 입력 핀 연결을 사전 설정과 교환하거나 교체하고 LDR과 관련된 LED를 제거하기 만하면됩니다.