Датчики положения

Одно из преимуществ портальных роботов — простота определения точного положения Х-рамы. Это реализуют путем размещения равномерно распределенных маркеров на одной из Х-направляющих и одной из Y-направляющих.

Маркеры действуют следующим образом. В начале сеанса Х-рама возвращается в свое исходное положение (спереди справа). Начиная с этого момента, ведется подсчет маркеров, которые она проходит, а также учитывается направление ее движения. По этим данным можно вычислить позицию Х-рамы в воображаемой прямоугольной сетке. Чем больше маркеров будет использоваться, тем точнее будут координаты рамы.
Применяют маркеры двух типов: магнитные и инфракрасные. Мы воспользовались магнитными маркерами, однако инфракрасные были бы не менее эффективны.
Магнитные маркеры представляют собой небольшие ферриты, равномерно распределенные вдоль двух направляющих. Они распознаются датчиками Холла, смонтированными на рамах X и Y. Мы использовали квадратные магниты со стороной 10 мм и толщиной 4 мм. Приклеив их с одинаковыми интервалами к двум ПВХ-полосам, мы поместили одну такую полосу в желоб одной из Х-направляющих, — в желоб одной из Y-направляющих. При этом следует убедиться, что все магниты ориентированы вверх одним и тем же полюсом.
Два датчика монтируются на одном из концов Y-рамы и на одной из сторон Х-рамы.
Для этого каждый из них необходимо предварительно припаять к маленькому прямоугольнику, вырезанному из платы с плесками.
Скоба, вырезанная из латунной полосы, поддерживает Х-датчик таким образом, чтобы он был ориентирован на магниты и находился над ними на расстоянии около 2 мм.
На плату второго микроконтроллера PIC от датчика идут: О В, +3 В и выход. Там они подключаются к выводам ТР1, и TP 17 соответственно. Высота платы регулируется с помощью ее гаек. Конструкция Y-датчика аналогична, однако полоской, отходящей от Y-рамы рядом со шкивом. Провода проходят через Х-раму и подключаются к выводам ТР2, ТРЗ и TP 15.
При прокладке проводов от датчиков к плате второго микроконтроллера PIC следует планировать их маршрут таким образом, чтобы они не ограничивали движение рам. Убедитесь, что провода не провисают между рамами X и Y, поскольку они могут зацепиться за колеса и выступы наподобие скобы микропереключателя MS2. Кроме того, они не должны проходить между краем Y-рамы и микропереключателем MS1, поскольку это помешает Y-раме выйти в исходное положение.
У магнитов есть северный и южный полюса. Уровень выходного сигнала датчика повышается или падает с приближением магнита в зависимости от того, какой полюс расположен ближе. Обычно магниты приклеивают к пластмассовой полоске таким образом, чтобы вверх был обращен один и тот же полюс.
Кроме того, благодаря различиям в полярности, можно получить два типа маркеров: с ориентированным наружу северным или южным полюсом. Повышению уровня выходного сигнала соответствует один полюс, а спаду — другой.
Инфракрасные маркеры используются аналогичным образом.
Они представляют собой черные метки на полосе белого картона, размещенной внутри направляющей. При этом используются датчики, аналогичные инфракрасным датчикам робота «Искатель» (инфракрасный светодиод, освещающий полоску картона, и инфракрасный фотодиод, распознающий наличие инфракрасных лучей). Убедитесь, что на фотодиод не будет попадать инфракрасный свет непосредственно от светодиода или отраженный от алюминиевой рельсы. Может потребоваться закрыть фототодиод коротким отрезком непрозрачной пластиковой трубки, чтобы он гарантировано получал только отраженные инфракрасные лучи. Такой датчик монтируется так же, как магнитный.
Промежутки между маркерами (как магнитными, так и отражающими) зависит от требуемого разрешения и размеров рабочей области. Пожалуй, наилучшие результаты будут получены с помощью сетки 8Х8, как для шахматной доски. Вначале следует определить размеры рабочей области. Размер в направлении Y — это расстояние, проходимое Y-датчиком, когда рама перемещается из своего исходного положения до заднего края главной рамы. Измерим это расстояние и назовем его Y. Значение X определяется аналогичным образом.
Для упрощения программирования лучше всего, чтобы сетка была квадратной и покрывала рабочую область не полностью.
В игровой программе это позволяет Х-раме перемещаться за сетку (например, для того, чтобы взять или положить фигуру, которая не принимает в данный момент участия в игре в пределах сетки). В программе рисования вне области рисования можно разместить емкость с краской.
Исходное положение рамы в переднем правом углу также должно находится за пределами сетки.
Количество маркеров на каждой стороне на единицу превышает число квадратов на стороне сетки.
Первый маркер, начиная от исходного положения, сообщает роботу о том, что Х-рама вошла в игровую область.
Последующие маркеры сигнализируют о перемещении от одной строки (или столбца) к следующему.
Последний (девятый) маркер сообщает роботу о том, что он вышел за пределы сетки. Для безопасности может использоваться и десятый маркер, останавливающий раму, когда она достигает края рабочей области.
Размеры X и Y должны быть меньше, чем размеры рабочей области. В случае квадратной сетки X = Y.
Маркеры следует размещать с шагом Х/8 и Y/8 вдоль направляющих X и Y.

Источник: qwedr.com