Scheda Sonar

ultimo aggiornamento 25 aprile 2012


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La scheda qui mostrata racchiude i circuiti per il funzionamento di due tipi di sensori: il primo è formato da una coppia di capsule ultrasoniche (una trasmittente e una ricevente) che formano il sensore ad ultrasuoni, il secondo formato da un fototransistor rappresenta il sensore di luce.
Per il montaggio sono necessari i componenti allegati ai fascicoli dal n° 56 al n°65.


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LABORATORIO PRATICO

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COSTRUZIONE DEL PATHFINDER

 


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LABORATORIO PRATICO
ESERCIZI ULTRASUONI

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LABORATORIO PRATICO
ESERCIZI SENSORE LUCE

 

Fascicolo n°56 Fascicolo n°57 Fascicolo n°58 Fascicolo n°59 Fascicolo n°60
Copertina_fascicolo_n°-056.jpg Copertina_fascicolo_n°-057.jpg Copertina_fascicolo_n°-058.jpg Copertina_fascicolo_n°-059.jpg Copertina_fascicolo_n°-060.jpg
fascicolo_56.jpg fascicolo_57.jpg fascicolo_58.jpg fascicolo_59.jpg fascicolo_60.jpg

1 Circuito stampato circuito per sensori cod. RV506r6
1 Cavo da cablaggio

4 Resistenza  1Mohm
1 Resistenza  220Kohm
1 Resistenza  2K2ohm
1 Resistenza  1Kohm
1 Resistenza  560 ohm
1 Resistenza  47Kohm
4 Diodi 1N4148

3 Resistenza  100Kohm
3 Resistenza  10Mohm
2 Resistenza  1M2ohm
4 Resistenza  10Kohm

1 Trimmer 1Mohm
1 Trimmer 10Kohm
1 Transistor BC548 O BC547
2 Condensatori 100pF ceramici

3 Condensatori 10nF ceramici
3 Condensatori 470nF ceramici
4 Condensatori 100nF ceramici

 

Fascicolo n°61 Fascicolo n°62 Fascicolo n°63 Fascicolo n°64 Fascicolo n°65
Copertina_fascicolo_n°-061.jpg Copertina_fascicolo_n°-062.jpg Copertina_fascicolo_n°-063.jpg Copertina_fascicolo_n°-064.jpg Copertina_fascicolo_n°-065.jpg
fascicolo_61.jpg fascicolo_62.jpg fascicolo_63.jpg fascicolo_64.jpg fascicolo_65.jpg

1 Led ROSSO
1 Connettore 14x2
1 Jumper 3 PIN
1 Chiudi jumper

2 Connett.maschio 2 poli per c.s.
1 Fotodiodo per ricezione

1 Circuito integrato 4011
1 Circuito integrato 4047
1 Circuito integrato LM324

1 Trasmettitore ultrasonico
1 Tubetto termorestringente
1 Cavetto 2 pin femmina

1 Ricevitore ultrasonico
1 Cavetto 2 pin femmina

Schema elettrico della scheda


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Nota: nel mio montaggio anche se non forniti dalla Peruzzo ho utilizzato per il  montaggio degli integrati degli zoccoli, contrariamente a come viene richiesto di montarli direttamente sulla scheda.

Elenco dei componenti

C1 100pF ceramico
C2 10nF
C3 470nF
C4 470nF 
C5 100nF
C6 100nF
C7 100nF
C8 100nF
C9 470nF
C10 10nF
C11 10nF
C12 100pF
D1 1N4148 
D2 1N4148
D3 led
D4 1N4148
D5 1N4148
D6 BPW40
IC1 LM324N
IC2 4047N
IC3 4011N
JP1 connettore a 2 pin
JP2 connettore a 2 pin
JP3 connettore a 3 pin
JP4 connettore a 14+14 pin 90°
R1 220k ¼W
R2 2k2 ¼W
R3 1M ¼W
R4 100k ¼W
R5 10M ¼W
R6 1k ¼W
R7 10M ¼W
R8 1M ¼W
R9 100k ¼W
R10 560 ¼W
R11 1M ¼W
R12 10M ¼W
R13 1M2 ¼W
R14 1M ¼W
R15 10k ¼W
R16 1M2 ¼W
R17 10k ¼W
R18 100k ¼W
R19 1M ¼W
R20 10k ¼W
R21 10k ¼W
R22 47k ¼W
R23 10k ¼W
TR1 BC548

3 zoccoli 14+14 pin
1 chiudi jumper

 

Schema elettrico emettitore di ultrasuoni

Lo schema dell'immagine forma un circuito oscillatore per l'emettitore degli ultrasuoni. Questo schema si basa su di un circuito integrato multivibratore 4047 e genera un'onda quadra da 40 KHz, che si applica all'emettitore di ultrasuoni. L'integrato 4011 svolge la funzione di amplificatore e condizionatore del segnale.

 

Schema elettrico ricevitore di ultrasuoni

In questo secondo schema vediamo il circuito di condizionamento per la capsula di ricezione degli ultrasuoni. Si basa su di un amplificatore operazionale LM324N; è composto da quattro stadi, i primi due hanno il compito di condizionare e amplificare il segnate generato da( ricevitore di ultrasuoni, quando vibra sotto l'azione degli impulsi inviati dall'emettitore di ultrasuoni. Gli ultimi due stadi implementano un rilevatore di movimento. In questo modo, quando la capsula di ricezione rileva un movimento, il risultato elettronico sarà uno '0' digitale inviato a RA2. Quando questo succede, si illuminerà anche il diodo LED D3.

 

La scheda dei sensori dispone del jumper JP3, con cui potremo configurare due modi di funzionamento. Se il jumper si trova nella stessa posizione rappresentata dell'immagine il circuito di emissione di ultrasuoni starà funzionando in modo continuo, quindi potrà essere rilevato qualsiasi movimento dinanzi al robot. Se il jumper è sulla posizione contraria, l'emettitore di ultrasuoni funzionerà solamente quando sul piedino RA1 del microcontroller verrà inviato uno '0' logico. Grazie ad esso potremo implementare nuove applicazioni.

 

 

Il sensore di Luminosità della scheda dei sensori si basa su un fototransistor. Il circuito di condizionamento è semplice, dispone di una resistenza sul collettore da 10 KW collegata a 5 V; l'emettitore del fototransistor è collegato a massa. Quanta più Luce incide sulla base del fototransistor, maggiore sarà la conduzione elettrica fra emettitore e collettore. Per questo motivo quando la Luminosità sarà nulla, il segnale inviato al microcontroller tramite RA0 sarà di 5 V e per la massima luminosità il segnale tenderà a 0 V.
A differenza del resto dei sensori del robot il sensore di luminosità è un sensore analogico: il segnale inviato da RA0 non disporrà dei due valori, "1" e "0” logico, ma di qualsiasi valore compreso fra 0 e 5 V. Quando la scheda dei sensori viene inserita sulla scheda di interfaccia, il fototransistor rimarrà nella zona superiore del robot, in modo da poter captare perfettamente la luce ambientate.

 

In questa immagine possiamo vedere l'ultima parte dello schema della scheda dei sensori. Si tratta del connettore JP4, che servirà per il. collegamento delta scheda dei sensori atta scheda di interfaccia. Su di esso passano i segnali di alimentazione da 5 V necessari per l'elettronica Si implementano anche i tre pin di comunicazione con il microcontroller: RA0 è il. pin che riceve il segnale analogico del sensore di luminosità, RA1 controlla l'attivazione e l'arresto della capsula di emissione degli ultrasuoni e RA2 è la ricezione del segnale di risposta degli ultrasuoni.

 

Le capsule a ultrasuoni si collegano alla scheda dei sensori tramite i connettori femmina JP1 e JP2.
La capsula di ricezione verrà collegata a JP1 e quella di emissione a JP2.
Le capsule a ultrasuoni possono rimanere collegate alla scheda anche quando al loro posto si utilizzano i finecorsa.
Il fototransistor D6 non ha bisogno di connettori, dato che è saldato direttamente sulla scheda dei sensori.

 

Nella parte anteriore del telaio di Pathfinder troviamo due alloggiamenti specifici per l'inserzione delle capsule a ultrasuoni.
E’ importante che queste capsule siano separate fra loro di alcuni centimetri, che siano ben allineate e che guardino in avanti. Se collochiamo in questa posizione le capsule a ultrasuoni, qualsiasi movimento dinanzi al robot sarà rilevato dalla scheda dei sensori.

 

Nella scheda di interfaccia di Pathfinder c'è un commutatore molto importante, SW2. Se questo commutatore è posizionato come mostra nell'immagine, il segnate digitale inviato dalla scheda dei sensori verso il microcontroller sarà abilitato.
Se al contrario, il commutatore si trova nella posizione opposta, abiliteremo i finecorsa. 
In questo modo il robot potrà funzionare con gli ultrasuoni oppure con i finecorsa, e la selezione dell'uno o dell'altro metodo si realizza tramite il commutatore SW2 della scheda di interfaccia.

 

Collaudo

Per collaudare la scheda il primo passo consiste nel collocare la scheda nella sua posizione corrispondente sulla scheda di interfaccia. Dovrà essere collegata al connettore JP16.
Il sensore di ricezione a ultrasuoni (40R) sarà collegato al connettore JP1 della scheda dei sensori, e la capsula di emissione degli ultrasuoni (40T) sul connettore JP2 detta stessa scheda.
A questo punto per avere il modulo a ultrasuoni continuamente attivato, posizioneremo il jumper JP3 in modo che siano cortocircuitati i pin 1 e 2 , in questo modo circuito oscillatore della scheda dei sensori rimarrà costantemente attivo e la capsula di emissione genererà il segnale.
Il passo successivo consisterà nell'alimentare il robot, cosa che faremo tramite la scheda di alimentazione.
Possiamo utilizzare un insieme di pile collegate nel portabatterie di Pathfinder, però per le fasi di prova è consigliatile utilizzare un alimentatore esterno in continua.
Le capsule a ultrasuoni devono essere posizionate nella parte anteriore del telaio del robot, nelle sedi predisposte a questo scopo.
In questo momento la scheda dei sensori sta funzionando come un rilevatore di movimento; per verificare i funzionamento dei sensori, faremo muovere qualcosa davanti alle capsule a ultrasuoni, ad esempio la  mano.
Ogni volta che il circuito a ultrasuoni rileva del movimento davanti alle capsule, si illuminerà il diodo LED D3 della scheda, che si spegnerà quando il movimento cessa.
Il potenziometro R8 della scheda a ultrasuoni permette di regolare la distanza di rilevamento; possiamo ruotare il potenziometro a destra o a sinistra per verificare le soglie massime e minime di rilevazione di movimento dei sensori a ultrasuoni. 
Per ruotare il potenziometro utilizzeremo un piccolo cacciavite a taglio.

 

Circuito stampato

Scheda di controllo montata lato saldatura

 

 

Elenco revisioni
25/04/2012 Aggiornato pagina
16/06/2006 Aggiornato pagina inserimento file PDF Costruzione e Laboratorio
09/09/2004 Emissione preliminare