Giới thiệu về cảm biến đi theo dòng kẻ dành cho mBot

Tổng quan cảm biến đi theo dòng kẻ dành cho mBot

Cảm biến đi theo dòng kẻ được thiết kế cho các robot đi theo dòng. Có hai cảm biến, mỗi cảm biến có đèn LED truyền hồng ngoại và một bóng bán dẫn quang cảm ứng tĩnh IR.

mBot có thể di chuyển dọc theo đường màu đen trên nền trắng hoặc đường trắng trên nền đen. Nó có tính năng phát hiện nhanh và các mạch đơn giản. Thẻ màu xanh lam trên giao diện của mô-đun này cho biết đây là giao diện kỹ thuật số kép và phải được kết nối với một cổng có thẻ màu xanh lam trên bảng điều khiển chính.

Thông số kỹ thuật cảm biến đi theo dòng kẻ dành cho mBot

• Điện áp hoạt động: 5 V DC
• Nhiệt độ hoạt động: 0–70oC
• Phạm vi phát hiện: 1–2 cm
• Góc phát hiện: <120°
• Chế độ điều khiển: Giao diện kỹ thuật số kép
• Kích thước (L x W x H): 51 mm x 24 mm x 22 mm

Đặc trưng cảm biến đi theo dòng kẻ dành cho mBot

• Vùng màu trắng trên mô-đun dùng để kết nối với dầm kim loại.
• Hai đèn LED báo cáo trạng thái của dòng.
• Kết nối ngược nguồn điện không gây hại cho IC.

• Cảm biến nhạy cảm với ánh sáng tự nhiên nên có thể không hoạt động tốt ở những nơi có ánh sáng xung quanh thay đổi nhiều.
• Cảm biến hỗ trợ lập trình trong Arduino IDE và đơn giản hóa quá trình lập trình bằng thư viện thời gian chạy.
• Cảm biến hỗ trợ mã hóa dựa trên khối trên mBlock 5 và mBlock 3, phù hợp với mọi lứa tuổi.

• Kết nối dễ dàng với đầu nối RJ25.
• Nó có tính năng lắp đặt theo mô-đun, tương thích với các bộ phận LEGO.
• Nó có các chân S1, S2, VCC và GND, hỗ trợ hầu hết các bảng điều khiển chính của Arduino.

Định nghĩa ghim

Đầu nối của mô-đun theo dõi dòng có 4 chân. Các tính năng của các chân được thể hiện trong bảng sau.

SN	Pin	Tính năng
1	GND	Kết nối điện cực nối đất
2	VCC	Kết nối dây nguồn
3	S1	Xuất dữ liệu của cảm biến 1
4	S2	Xuất dữ liệu của cảm biến 2

Chế độ nối dây

• Cáp RJ25

Màu thẻ trên giao diện của cảm biến theo dõi dòng là màu xanh lam. Khi sử dụng đầu nối RJ25, bạn cần kết nối nó với một cổng có thẻ màu xanh trên bảng điều khiển chính. Lấy Makeblock Orion làm ví dụ. Bạn có thể kết nối nó với cổng 3, cổng 4, cổng 5 hoặc cổng 6 như minh họa trong hình dưới đây.

Kết nối cảm biến theo dõi với cáp RJ25

• Cáp Dupont

Khi bạn sử dụng cáp Dupont để kết nối với Arduino Uno, chân S1 và chân S2 của mô-đun phải được kết nối với các giao diện kỹ thuật số như trong hình sau.

Kết nối Arduino Uno với cáp Dupont

Hướng dẫn lập trình

• Lập trình với mBlock 5

Mô-đun theo dõi dòng hỗ trợ lập trình với mBlock 5. Sau đây là mô tả ngắn gọn về một khối trên mô-đun này:

Khối	Tính năng
	Chọn một cổng Đọc giá trị trạng thái của cảm biến theo dõi dòng

• Lập trình với mBlock 3

Mô-đun theo dõi dòng hỗ trợ lập trình với mBlock 3. Sau đây là mô tả ngắn gọn về một khối trên mô-đun này:

Khối	Tính năng
	Chọn một cổng Đọc giá trị trạng thái của cảm biến theo dõi dòng

Chương trình này có thể giúp gấu trúc xác định và cho biết trạng thái hoạt động của cảm biến theo dõi dòng.

Chương trình giúp Panda biết được trạng thái hoạt động của cảm biến theo dõi dòng

• Chương trình trong Arduino

Nếu bạn lập trình bằng Arduino, bạn cần sử dụng Makeblock-Library-master để điều khiển mô-đun theo dõi dòng.

Sử dụng Makeblock-Library-master để điều khiển mô-đun theo dõi dòng nếu lập trình bằng Arduino

MeLineFolwer(uint8_t port) xác định cổng được kết nối:

Chức năng	Tính năng
MeLineFolwer(cổng uint8_t)	Xác định cổng được kết nối
uint8_t readSensors()	Đọc giá trị trạng thái của cảm biến

Chức năng của đoạn mã là đọc liên tục các kết quả được phát hiện bởi cảm biến theo dõi dòng và xuất kết quả ra màn hình nối tiếp trong Arduino IDE cứ sau 200ms. Tải đoạn mã lên mCore và nhấp vào màn hình nối tiếp Arduino, bạn sẽ thấy kết quả đang chạy như sau:

Kết quả từ màn hình nối tiếp

Nguyên tắc làm việc của cảm biến theo dõi dòng

Cảm biến theo dõi dòng là một bộ phận robot được phát triển theo nguyên lý cảm biến quang điện phản xạ. Vì IR có cường độ phản xạ khác nhau trên các vật thể có màu sắc khác nhau nên ánh sáng hồng ngoại có thể liên tục phát ra sàn khi mBot di chuyển.

Khi ánh sáng hồng ngoại chiếu xuống sàn giấy trắng sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ khuếch tán và ánh sáng phản xạ được hấp thụ bởi ống hấp thụ lắp trên mBot. Khi ánh sáng hồng ngoại gặp vạch đen sẽ bị hấp thụ và không có ánh sáng phản xạ nào bị hấp thụ bởi ống hấp thụ lắp trên mBot.

Vị trí của vạch đen và đường di chuyển của mBot được xác định bằng việc có ánh sáng phản xạ được hấp thụ bởi ống hấp thụ hay không. Giá trị đầu ra của cảm biến theo dõi dòng là 0 khi phát hiện đường màu đen và giá trị đầu ra là 1 khi phát hiện đường trắng.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến theo dõi dòng

Chương trình theo dõi dòng trên mBlock 5

Hình dưới đây cho thấy chương trình theo dõi dòng trên mBlock 5, đạt được hiệu quả theo dõi dòng thông qua việc phát hiện bằng đầu dò hồng ngoại. Giá trị đầu ra là 0 khi cảm biến theo dõi dòng phát hiện đường màu đen và giá trị đầu ra là 1 khi phát hiện đường màu trắng.

Theo dõi dòng trên mBlock 5