Este sensor tem a função de fazer com que o seu robô móvel pare ao detectar um obstáculo, o que pode ser muito útil para determinadas modalidades de competição. Trata-se de um circuito analógico adicional que pode ser implementado na unidade robótica, a fim de torná-la ainda mais sofisticada.

 


Autor: Wagner Rambo


Área: Eletrônica / Robótica


Nível: Principiante

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1 – Introdução

 

Robôs móveis autônomos necessitam de sensores confiáveis para que possam executar as tarefas em ambiente desconhecido. Uma forma de se construir um sensor é a partir de um transdutor como o LDR. O LDR (light dependent resistor) varia a resistência entre seus terminais de acordo com a luminosidade recebida em seu topo, tornando-se uma excelente alternativa para implementação de sensores em robôs. A resistência dos terminais do LDR é inversamente proporcional à luz recebida, em outras palavras, quanto maior luz menor a resistência e vice-versa.

 

2 – Funcionamento do circuito, aplicações e montagem

 

É bem simples de entender como o sensor de obstáculo funciona. Ele é alimentado com uma tensão de 6V, que pode ser oriunda de 4 pilhas AA comuns ou alcalinas. O sensor óptico do circuito, um LDR, irá variar sua resistência, a partir da iluminação do ambiente em que este se encontrar. Quando o LDR for exposto à escuridão, levará o transistor Darlington npn TIP120 (ou TIP122) à saturação, fornecendo energia para a bobina do relé, e o mesmo irá disparar. O chaveamento do relé pode ser utilizado de diversas formas pelo projetista.


A chave do relé (se for do tipo H-H) pode ser utilizada para inverter o sentido de rotação de um dos motores, fazendo o robô contornar um obstáculo; pode ser utilizada acionando cargas maiores como um alarme indicando que o robô detectou um obstáculo; acendendo lâmpadas; desligando os motores ou até mesmo alterando o nível lógico de entrada de um microcontrolador. O leitor com um pouco mais experiência terá ainda mais ideias para aplicação deste sensor em robôs móveis autônomos.


O ajuste de sensibilidade consiste em um trimpot de 1kΩ, que será muito útil para determinar o ponto de disparo do relé, já que alguns obstáculos produzirão mais sombra que outros. O diodo 1N4007 protege o circuito contra correntes reversas provocadas pela bobina do relé. O diagrama esquemático deste referido circuito é apresentado na Figura 01.

 

 

Figura 01: Diagrama esquemático sensor de obstáculo.

 

Como pode ser observado no diagrama esquemático da Figura 01, as chaves do relé não tem ligação, pois cabe ao projetista determinar qual ligação a ser feita, para controle do robô. Entretanto podemos sugerir algumas ligações para as chaves do relé.

 

a) Inversão do sentido de rotação de um motor

 Este exemplo é muito útil, pois permite a mudança de direção de um motor DC. Para o comando de 2 motores (no caso de robôs que utilizem esta configuração), deve-se construir dois circuitos sensores (Figura 02).

 

 

Figura 02: inversão do sentido de rotação de um motor.

 

K1-S1 e K1-S2 são as chaves do relé H-H do diagrama da Figura 01 e são comutadas simultaneamente com o disparo do relé.

 

b) Desligando os motores ao detectar obstáculo

 Apresentamos uma interessante aplicação na Figura 03. Quando o robô detecta um obstáculo, o sensor desliga ambos os motores fazendo-o parar. Isto é obtido intercalando as chaves do relé entre os motores e o sistema de controle do robô. Este sistema pode ser implementado, por exemplo, no Robô Seguidor de Linha (http://www.wrkits.com.br/catalog/show/2).

 


 

 

Figura 03: Desligando os motores ao detectar obstáculo.

 

 

 c) Troca de nível lógico

 Como sugere a Figura 04, as chaves do relé podem ser aproveitadas para troca de nível lógico na entrada de um microcontrolador. Tratando-se de um robô programável, pela simples troca de nível lógico em uma entrada do microcontrolador, pode-se implementar funções mais complexas de acordo com a detecção de obstáculo.

 

 

Figura 04: Troca de nível lógico.

 

Um cuidado importante que deve ser tomado é com a tensão de nível alto para este circuito. Como a maioria dos microcontroladores trabalha com 5V, deve-se utilizar esta tensão na chave do relé. No exemplo só foi utilizada uma das chaves, mas ambas podem ser empregadas em 2 entradas distintas do microcontrolador.

 

d) Alarme de aviso

 Pode-se utilizar uma das chaves do relé para acionar um alarme quando o robô detectar um obstáculo, como mostra a Figura 05.

 

 

Figura 05: Alarme de aviso.

 

Como já comentamos as aplicações para um sensor deste tipo são muitas, cabendo ao projetista determinar em quais situações poderá utilizá-lo. Uma sugestão de placa de circuito impresso para o exemplo (b) pode ser vista na Figura 06.

 

Figura 06: Placa de circuito impresso (exemplo b).

 

 Na Figura 07, apresentam-se as trilhas de cobre para o tracejado do circuito. O projetista pode confeccionar a placa pelo método artesanal, térmico, silkscreen etc.

 

 

Figura 07: Trilhas do circuito impresso.

 

3 – Conclusão

 

 O circuito proposto no presente artigo, apesar de simples, demonstra uma faixa bastante grande de aplicações práticas para o mesmo. Sendo implementado em robôs móveis autônomos, poderá tornar o mesmo ainda mais sofisticado, executando uma função extra ou várias dependendo do modo de utilização.

 

 

 

Todos os componentes necessários para a montagem deste e de outros experimentos, você encontra aqui na wrkits.com.br!

 


 


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