در اين پروژه با نحوه ساخت روبات دنبال کننده نور آشنا مي شويد :

قطعات مورد نياز :

3 عدد مقاومت نوري(LDR)
3 عدد مقاومت 1 کيلو اهم
1 عدد ميکروکنترلر PIC16F84A
10 عدد ديود 1N4007
يک عدد خازن 0.1 ميکرو فاراد
دو عدد خازن 0.01 ميکرو فاراد
دو عدد موتور 3 تا 5 ولت DC
1 عدد کريستال 4 مگا هرتز
1 عدد مقاومت 4.7 کيلو اهم
2 عدد خازن 22 پيکو فاراد
1 عدد آيسي ULN2803

مقاومت نوري

مقاومت نوري الماني الکترونيکي است.، که با تابش نور به آن مقاومتش تغيير مي کند.
تا قبل از تابش نور به آن جرياني از آن عبوي نخواهدکرد.در واقع در اين حالت مقاومت زيادي دارد.هر چه ميزان شدت نور بيشتر باشد مقدارمقاومت آن کمتر مي شود.،در واقع مقدار مقاومت با تابش نور رابطه عکس دارد.به منحنيهاي روي فتوسل توجه کنيد.ميزان حساسيت فتوسل به طور مستقيم وابسته به تعداد اينمنحني هاست.به شکل سمت چپ دقت کنيد.عملکر مقاومت نوري در واقع شبيه يا در واقع مانند مقاومت متفيير يا همان پتانسيومتر است.در پتانسيومتر شما با پيچ کوشتي مقدار مقاومت را تنظيم مي کرديد.اما در اينجا شدت نور است که ميزان مقاومت را تنظيمميکند.هرچه ميزان شدت نور بيشتر باشد مقدار مقاومت حاصل از مقاومت نوري کمتر ميشود.ودر صورت نبودن نور، مقاومت نور ي مدار باز عمل مي کند در واقع مانند سيمي استکه شما آنرا از وسط بريده باشيد.در اين هنگام ديگر جرياني ار آن عبور نخواهد کرد.

کريستال

اين قطعه الکترونيکي جهت توليد پالس براي ميکروکنترلر مورد استفاده قرار مي گيرد.در شکل زير کريستال 10 مگاهرتز را مشاهده مي کنيد.اين رالازم است بگويم که در مورد کريستال بحث قطبيت مطرح نمي باشد.لذا فرقي نمي کند.که باچه جهتي کريستال را به پايه هاي ميکرو متصل مي کنيد.

اين ميکروکنترلر از ساده ترين انواع ميکروکنترلر از لحاظ برنامه نويسي است .اما فوق العاده قدرتمند مي باشد.زبان برنامه نويسي اين ميکروکنترلرغالبا زبان برنامه نويسي سي(C)برنامه نويسي بيسيک(BASIC)
برنامه نويسي پاسکال (PASCAL) مي باشد.که شما مي توانيد با تهيه کمپايلر هر کدام از اين زبان ها،با برنامه اي که به آن تسلطداريد.، اقدام به برنامه نويسي آن کنيد.
براي کار با اين ميکروکنترلر احتياج به پروگرامر خانواده گروه PIC داريد.،به همراه کمپايلر زبان برنامه نويسي که به آن علاقه داريد.

نقشه مدار

پايه 9 آيسي uln2803 را به زمين و پايه 10 را به مثبت منبع تغذيه يا باطري متصل نماييد.دو سر هر دو موتور را با يک خازن 0.01 ميکروفاراد موازي کنيد. همانطور که در نقشه و برنامه ميکرو مشخص است.آيسي ULN2803 و ميکرو ولتاژزمين را در يک سر موتور ايجاد مي کنند و سر ديگر موتور نيز به صورت مستقيم به مثبتولتاژ وصل است.هر زماني که يک مقاومت نوري ،نور را سنس کند .ولتاژ نزديک به 5 ولترا در پايه هاي RB1 , RB2, RB3 ايجاد مي شود.نحوه تصميم گيري ميکرو با توجه بهولتاژ دار شدن پايه هاي آن در برنامه و نقشه مشخص است.مقاومت هاي موجود در پايه هايميکرو نيز تعيين کننده ميزان حساسيت مدار مي باشد.مي توانيد با قرار دادن مقاومت هاي مختلف حساسيت مدارتان را آزمايش کنيد.با مقاومت 1 کيلو مدار عملکرد مطلوبي دارد.
اين روبات،روبات ساده اي است.شما حتي مي توانيد آنرا با گيتهاي منطقي AND نيز پياده سازي کنيد.آيسي مربوط به گيت منطقي AND مي تواند 74HC08 باشد.آيسي هاييکه مربوط به گيت AND باشد.زيادند.من تنها يک نمونه از آنرا براي شما عزيزان مثالزدم.که اين آيسي از خانواده مي باشد.
تا قبل از تابش نور به مقاومت نوري اين المان به صورت مدار باز عمل مي کند ومانع رسيدن ولتاژ 5 ولت به پايه هاي مربوط به تصميم گيري ميکرو کنترلرمي شود.به محض تابش نور به اين المان،ولتاژ 5 ولت که در يک سر اين المان قرار دارد به سر ديگرنيز هدايت مي شود.البته ميزان انتقال ولتاژ يا سطح پتانسيل بستگي به شدت نور داردهر چه قدر شدت نور بيشتر باشد.ما سهم بيشتري از ولتاژ 5 ولت در سر ديگر مقاومت نوريکه به ميکرو منتهي مي شود خواهيم داشت.براي تست اين مدار از يک چراغ قوه استفادهکنيد.و اين را بگويم که هر چه قدر چراغ قوه شما داراي نور متمرکز تري باشد عملکردمدارتان مطلوب تر خواهد بود.مي توانيد براي تست مدارتان از يک سري LED که در بازارتحت عنوان LED سفيد است استفاده کنيد اين نوع LED داراي قيمتي بيشتر از LED معمولياست.و نوري که از سر آن متصاعد مي شود آنقدر زياد است.که شما نمي توانيد از روبروبه آن نگاه کنيد.وچشم شما را اذيت مي کند.در رنگهاي مختلفي موجود است.اما براي تستاين مدار از نوع سفيد آن استفاده کنيد.در واقع در اين حالت اين LED براي شما کارچراغ قوه را انجام مي دهد.براي روشن شدن آن از يک باطري 1.5 تا 3 ولت استفاده کنيد.وبسته به ميزان روشنايي LED اي که خريداري مي کنيد.حتما در هنگام اتصال به باطري يک مقاومت را با آن سري کنيد اين مقاومت نيز از 100 اهم تا 1 کيلو اهم ميتواند متغيير باشد.

برنامه ميکروکنترلر

برنامه به زبان بيسيک نوشته شده است.، مقدارحساسيت و پاسخگويي فتوسل ها به منبع نوري هر لحظه در سه پورت RB1,RB2,RB3 بارگذاريمي شود.ميکرو کنترلر بر اساس اين بارگذاريها تصميم گيري مي کند .،و به سمت راست ياچپ منحرف مي شود.
در سه خط ابتدايي متغيير هاي m ، l و r باگذاي مي شوند.درواقع مقادير پورتهايي که به مقاومت هاي نوري متصل هستند.در اين پين هاي ميکروبارگذاري مي شوند.وبسته به مقادير اين متغغيرها مدار شما عمل مي کند.نحوه تصميمگيري ميکرو نيز با استفاده از دستورات شرطي if به طور ساده در برنامه مشخص هستند.درخط انتهايي برنامه به طور مثال گفته شده اگر هر سه سنسور نور را دريافت کردند.هر دوموتور روشن شود. در واقع در اين حالت روبات به سمت جلو مي رود.عملکر به اين صورتاست.،که زمانيکه اين سنسورها نور را دريافت مي کنند.در وقع مقاومت آنه کم مي شود. و ولتاژ 5 ولت را که در يک سر آنها قرار دارد.به سر ديگر منتقل مي کنند.سر ديگر پاههاي ورودي ميکرو است.ميکرو هم بسته به اينکه چه سنسوري نور را دريافت کرده و باتوجه به برنامه پين هاي RB7 و RB6 را HIGH يا LOW مي کند.در اين حالت شما شاهد حرکتموتور به طرفين راست و چپ و يا جلو خواهي بود :
1:
2: m var byte
3: l var byte
4: r var byte
5: m=portb.2
6: l=portb.1
7: r=portb.3
8: if m=1 and l=0 and r=0 then
9:                  high portb.6
10:                high portb.7
11: endif
12: if r=0 and l=1 and (m=0 or m=1) then
13:                high portb.7
14:                low portb.6
15: endif
16: if l=0 and r=1 and (m=0 or m=1) then
17:                high portb.6
18:                low portb.7
19: endif
20: if m=0 and l=0 and r=0 then
21:              low portb.6
22:              low portb.7
23: endif
24: if m=1 and l=1 and m=1 then
25:              high portb.6
26:              high portb.7   
27: endif
28:
29:

توضيحات مدار

همانطور که در نقشه مي بينيد.،يک پايه فتوسل ها بهتغذيه 5 ولت ويک پايه ديگر آن به ورودي هاي RB1,RB2,RB3از ميکروکنترلر متصلاست.پايه هاي فتوسل که به ورودي ميکروکنترلر متصل است از همان اشتراک با مقاومت 1کيلو اهم به منفي منبع تغذيه نيز متصل مي شود.،هرچه قدر مقدار اين مقاومت بيشترباشد جريان کمتري از طريق آن به منفي مي رود.،و حساسيت بيشتري از فتوسل را ميکرودريافت مي کند.
به طور مثال اگر شما مقاومت 1 مگا اهم به بالا قرار دهيد حتي با نورمحيط نيز روبات حرکت خواهد کرد.، و هر چه قدر مقدار مقاومت کم شود.،حساسيت روباتکمتر مي شود.،و براي حرکت روبات مي بايست منبع نوري را به فتو سل بيشتر نزديک کرد.،از سه عدد سنسور يکي را در جلوي مدار يکي را سمت چپ و يکي ديگر را سمت راست بردخود قرار دهيد.هر بار که منبع نوري مثل چراغ قوه را به سمت جلوي مدار خود مي گيريد روبات به سمت جلو حرکت مي کند در اين حالت هر دو موتور کار مي کنند.، اگر منبع نوريرا به سمت چپ يا راست منحرف کنيد روبات به سمت چپ و راست ،در واقع در هر سمتي کهمنبع نوري باشد منحرف مي شود.ديودهاي موجود در مدار جهت حفاظت مدار از جريان برگشتيموتور مورد استفاده قرار مي گيرد.همانطور که در نقشه ملاحظه مي کنيد.سر مثبت ديودهاي محافظ در زمين و سر منفي آن در مثبت ولتاژ براي هر موتور قرار گرفته است.
علاوه بر اين 4 ديود که براي هر موتور به کار رفته و جمعا 8 ديود مي شود.،دو عدد ديو ديگرنيز وجود دارد.اين ديودها نيز براي حفاظت آيسي ULN2803 از جريان برگشتي موتور بهکار مي رود.که به صورت برعکس قرار مي گيرد سر مثبت اين دو ديود نيز در پايه هاي خروجي آيسي ULN2803 قرار گرفته اند.چرا که اين سرها ولتاژ زمين يا صفر ايجاد ميکنند.و سر ديگر موتور به صورت مستقيم به مثبت ولتاژ متصل مي شود.که در اينجا نيز سرمنفي يا کاتد را مشاهده مي کنيد. البته آيسي ULN2803 داري ديود محافظ دروني نيز مي باشد.

نکته

براي عملکرد مدار و جلوگيري از تاثير نورهاي ديگر محيط بر مدارتان از وارنيش استفاده کنيد.قطر وارنيش به انداذه قطر مقاومت نوري بايست انتخابشود.مقاومت هاي نوري را نيز به گونه اي خم کنيد.تا نسبت به راستاي چپ ، راست و جلوعمود باشد.منظورم اين است که سرهاي مقاومت هاي نوري به سمت بالا نباشد بلکه به سمتجلو خم باشد.
خازن هاي دو سر موتور را حتما قرار دهيد.اگر خازن ها را قرارندهيد موتورها قدرت لازم براي به حرکت انداختن گيربکس ها را ندارند.
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سايت با نام کاربري : mohsen_nasseh
/خ