باید توجه داشت که اگر از سنسورهای LDR در ربات استفاده شد، نور محیط ثابت باشد، طوری‌که نور تابیده شده به سنسورها در ابتدای و انتهای مسیر تفاوت چندانی نداشته باشد. زیرا در غیر این‌صورت در عمل‌کرد ربات اختلال ایجاد می‌شود.

برای رفع این مشکل اصولا لامپ‌های LDR یا لامپ‌های حبابی استفاده می‌شود که منجر به یکنواخت شدن نور محیط می‌گردد.

انواع مقاومت‌های نوری

اواع مقاومت‌های متغیری که در طراحی مدارهای ربات با آن سروکار داریم، عبارتند از:

1.       ترمیستور (Termistor): که مقاومت آن با تغییرات دما تغییر می‌کند و یکی از کاربردهای آن در ترموستات الکترونیکی می‌باشد.

2.       Strain gauge : که مقاومت آن با تغییرات نیرو و فشاری که به آن وارد می‌شود، تغییر می‌کند.

3.       LDR (Light Depondent Resistor): یک نوع سیستم نوری است که بر اثر تغییرات انعکاس نور بر سطح آن، مقاومتش تغییر می‌کند.

این مقاومت دارای سطحی صاف می‌باشد که به‌عنوان گیرنده عمل می‌کند. ماده‌ای که در آن استفاده می‌شود، سولفید کادمیم (cds) که یک نیمه‌هادی است، می‌باشد و عموما PhotoCell  نامیده می‌شود که در سلول‌های نوری به‌کار می‌روند.

البته که این فتوسل‌ها مانند سلول‌های خورشیدی، الکتریسیته تولید نمی‌کنند.

 از نمودار پیداست که تغییرات مقاومت در مقابل روشنایی، خطی نمی‌باشد.

این سنسورها معمولا در مقابل طیف نوری که نزدیک به نور مریی است، پاسخ می‌دهند و عکس‌العمل دارند.

هرگاه شدت نوری که به LDR می‌رسد، بیشتر شود، سرعت پالس خروجی افزایش می‌یابد.

در واقع Light Neuron می‌تواند به‌عنوان Clock Pulse در چیپ‌های کنترل‌کننده، Stepper Motor مثل UCN5804 به‌کار رود. یهنی هنگامی که شدت نور تابیده شده به LDR افزایش یابد، سرعت Stepper Motor نیز افزایش می‌یابد.

LED

یکی دیگر از المان‌هایی که در مدار تعقیب خط از آن استفاده می‌شود، LED یا Light Emitting Diode است.

LED همان‌طور که از اسمش پیداست، برای ساطع کردن نور به‌کار می‌رود.

هرگاه با اعمال ولتاژ  2ولت از کاتد به آند جریان برقرار شود، LED روشن می‌شود و اگر ولتاژی بیش از این مقدار اعمال شود، LED می‌سوزد. بهتر است یک مقاومت مناسب با آن سری کنیم تا جریان ورودی، بین 5mA و  25mA کنترل شود. (این محدوده بهترین نرج تغییرات جریان برای روشن شدن  است.)

Infrared Receiver

اگر کاغذ سفید زیر سنسورهای مادون قرمز بگذاریم، بیشترین بازتابش را داریم، و بیسreceiver فعال می‌شود.

 بر حسب اختلاف پتانسیلی که در دو سر رسیور ایجاد می‌شود، و مقایسه این اختلاف پتانسیل با ولتاژ مرجع که خودمان تنظیم کرده‌ایم، مقایسه‌گر (Comparator) خروجی 0 با 1 می‌دهد.

چنانچه این مدار به‌عنوان مدار تعقیب خط ربات در نظر گرفته شود، کامپیوتر با توجه به خروجی این سنسورها، به چرخ‌های ربات فرمان گردش به سمت جلو، عقب یا توقف را می‌دهد.

سنسورهای مادون قرمز نورهایی با فرکانس پایین را می‌توانند تشخیص دهند. اینفرارد سنسورز فقط امواج مادون قرمز را می‌بیند و این از مزیت آن‌ها است، زیرا  امواج IR -که ویلیام هرسکل آن را کشف کرد- در فرکانس 40 KHz هستند و رسیور هم طوری طراحی شده که قادر است سیگنال‌هایی که در حوزه 40 KHz می‌باشند را دریافت کند. که این به یک ارتباط قوی بین گیرنده و فرستنده منجر می‌شود.

بررسی نحوه عملکرد A/D Comparator

وقتی سنسور در ربات طراحی می‌شود، ممکن است این سوال پیش آید که: ربات چگونه سیگنال سنسورها را می‌خواند؟

ربات با مقادیر دیجیتال کار می‌کند. پس باید مقادیر آنالوگ دریافتی از سنسور را به دیجیتال تبدیل کنیم. در نتیجه نیاز به یک ADC (Analogue Digital Convertor) داریم تا مقادیر آنالوگ را دریافت کند و به‌صورت اعداد باینری به cpu ربات ارسال نماید. مبدل ADC نیاز به یک میکروکنترلر یا مدار دیجیتالی دارد تا اطلاعات در آن تجزیه و تحلیل شود. اما امروزه مقایسه‌گر (Comparator) جایگزین ADC شده است.

همان‌طور که از اسمش پیداست، مقایسه‌گر می‌تواند دو ولتاژ را به هم مقایسه کند. یکی از این دو ولتاژ، ولتاژ رفرنس است -که ما باید آن‌را تنظیم کنیم-  و ولتاژ دیگر، همان ولتاژ سنسور است.

خروجی مقایسه‌گر به ورودی کامپیوتر وصل می‌شود، و کامپیوتر با مقایسه این مقادیر، به موتورهای ربات فرمان چرخیدن یا توقف می‌دهد.

مدار تعقیب خط با استفاده از سنسورهای IR

نحوه قرارگیری سنسورها به این‌صورت است که سنسور وسط روی مسیر و دو سنسور دیگر در طرفین مسیر و نزدیک آن نصب می‌شوند. و چون از سنسور IR استفاده می‌شود، بهتر است سرهای send/receive با زاویه‌ای خاص روبه‌روی هم قرار گیرند. به‌طوری که از امتداد آن یک مثلث متساوی‌الساقین ایجاد شود. در این حالت است که رسیور بیشترین دریافت را دارد.

تعقیب خط فازی

امروزه برای بالا بردن ضریب اطمینان تعقیب خط، ربات‌ها از الگوریتم "تعقیب خط فازی" استفاده می‌کنند. به این‌صورت که مقایسه‌گر فقط مقادیر باینری را از سنسور دریافت نمی‌کند. بلکه مقادیر عددی دیگری را که در رنج 0 تا 1 قرار دارند، نیز دریافت می‌کند.

یعنی قبل از این‌‌که سنسورِ وسط کاملا از خط سیاه (مسیر) خارج شود و پیغام سفید بودن سطح زیر را به مقایسه‌گر بدهد، بر طبق ولتاژ دریافتی از خروجی سنسور، مقایسه گر موقعیت را در هر لحظه گزارش می‌دهد، و بر اساس این خروجی‌ها، موتورهای ربات فرمان چرخیدن یا توقف دریافت می‌کنند.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ