Este módulo matriz de sensor de reflectancia está diseñado para usarse con el shield Zumo para Arduino. Tiene seis LED IR y seis fototransistor que se pueden utilizar para seguimiento de líneas o detección de bordes; Cada sensor proporciona una salida de I/O digital independiente y medible. La matriz consume aproximadamente 40 mA cuando los emisores están encendidos y una entrada opcional permite apagar los emisores para opciones adicionales de detección o ahorro de energía.

El módulo de matriz de sensores de reflectancia Zumo proporciona una forma sencilla de agregar detección de líneas o de bordes a un Robot Sumo. Cuenta con seis sensores de reflectancia separados, cada uno de los cuales consta de un emisor de infrarrojos acoplado con un fototransistor que responde en función de la cantidad de luz del emisor que se refleja en él. Los dos sensores exteriores están ubicados en los bordes del módulo para maximizar su utilidad como detectores de bordes (por ejemplo, para ver el borde blanco de un anillo de sumo, Dojo), mientras que los cuatro sensores internos están más cerca entre sí para detectar mejor las líneas.

El conjunto de sensores se conecta al cabezal de expansión frontal del shield Zumo, de esta forma se energiza y le provee las conexiones de E/S necesarias. Las conexiones de E/S predeterminadas son para pines que de otro modo no serían utilizados por el escudo Zumo, pero el módulo sensor permite reasignar estos pines o desconectar sensores específicos por completo para liberar líneas de E/S. Consulte la guía del usuario de Zumo Shield para obtener información detallada sobre el montaje y el uso con el robot Zumo.

módulo matriz de sensor de reflectancia en un robot sumo

Cómo Funciona

La matriz utiliza los mismos módulos de sensores que los sensores de reflectancia QTR y tiene el mismo principio de funcionamiento que la versión QTR-8RC. El procedimiento para la lectura de cada sensor es el siguiente:

Encienda los LED IR (opcional).
Haga que la línea de E/S conectada a ese sensor sea una salida y llévela a nivel alto.
Espere varios microsegundos para que el nodo del condensador de 1 nF tenga tiempo de alcanzar los 5 V.
Convierta la línea de E/S en una entrada (con el pull-up interno deshabilitado).
Mida el tiempo que tarda el voltaje en caer esperando que la línea de E/S baje.
Apague los LED IR (opcional).

Por lo general, estos pasos se pueden ejecutar en paralelo para los seis sensores. La Librería de Pololu para Zumo con Arduino proporciona funciones para leer los sensores y controlar los emisores (así como funciones de alto nivel para tomar lecturas calibradas y determinar la posición de una línea), por lo que no tiene que programar esta secuencia de pasos usted mismo.

Con una fuerte reflectancia, el tiempo de caída puede ser tan bajo como varias docenas de microsegundos; sin reflectancia, el tiempo de caída puede ser de hasta unos pocos milisegundos. Se pueden obtener resultados significativos en 1 ms en casos típicos (es decir, cuando no se intentan medir diferencias sutiles en escenarios de baja reflectancia), lo que permite un muestreo de hasta 1 kHz de los 6 sensores. Si el muestreo de baja frecuencia es suficiente, se pueden lograr ahorros sustanciales de energía apagando los LED. Por ejemplo, si una frecuencia de muestreo de 100 Hz es aceptable, los LED pueden estar apagados el 90 % del tiempo, lo que reduce el consumo de corriente promedio de 40 mA a 4 mA.

Para reducir la corriente de emisor (Ie) requerida, los LED IR están dispuestos en dos lineas paralelas de tres y se alimentan desde los 7.45 V del shield Zumo. Cada linea de emisores está conectada en serie con un LED rojo, lo que permite saber cuándo pasa corriente a través de esa linea (no es posible saber si los LED IR están encendidos mirándolos a simple vista). Todos los LED de los emisores de infrarrojos están controlados por un único MOSFET que está activado por una entrada LEDON digital que habilita los emisores cuando se dejan desconectados o en estado alto. Si ésta entrada se reduce, los emisores se desactivan. Apagar los LED puede resultar ventajoso para limitar el consumo de energía cuando los sensores no están en uso o para variar el brillo de los LED mediante un control de PWM. Además, leer los sensores con los emisores apagados permite detectar (y potencialmente compensar) cualquier IR ambiental que pueda estar interfiriendo con las lecturas. Cuando los emisores están encendidos, el conjunto de sensores consume aproximadamente 40 mA.