Robot suiveur de ligne

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  • Publié le : 11 mai 2010
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INTRODUCTION
Dans le cadre de ce projet ''Robot suiveur de ligne'' , nous nous contenterons d'étudier toute la partie commande électrique en laissant de côté la partie mécanique.

CAHIER DES CHARGES

On se propose de réaliser un robot mobile suiveur de ligne .
La ligne sera matérialisée par un ruban adhésif de couleur blanche par rapport à la couleur du sol (foncé) .
Le robot est de type« char » : il est constitué de deux moto-réducteurs latéraux indépendants.
La détection de ligne se fera par deux capteurs optiques à infrarouges situés à l'avant du robot situés de part et d'autre de la ligne et espacés d'une largeur supérieure à celle de la ligne.
Chaque capteur commandera le moteur situé de son coté.
Si les deux moteurs tournent à la même vitesse , le robot avance en lignedroite. Si l'un des deux moteurs ralentit, le robot va pivoter du coté du moteur le plus lent. Le changement de direction se fait donc en ralentissant un des deux moteurs.
En ligne droite les deux capteurs ne coupent pas la ligne blanche, donc leurs signaux de sortie permettent de commander les moteurs en vitesse maximale : le robot avance droit. Si l'un des deux capteurs chevauche la ligne, lamodification de son signal entraîne une diminution de la vitesse du moteur, donc un pivotement du robot et son recentrage.

ETUDE FONCTIONNELLE

Le projet sera réalisé en analogique, c'est à dire à base d'amplificateurs opérationnels.

Les capteurs detectent où se situe la ligne, communiquent l'information grâce aux tensions Vcapteur_droite et Vcapteur_gauche. Cette information doit servir àcommander les deux moteurs à courant continue.
Sachant que les moteurs fonctionnent en tout ou rien (TOR) il faut donc un signal MLI (Modulation Largeur d'Impulsion) ayant un rapport cyclique qui puisse varier pour les commander.
Il faut donc faire une fonction qui convertit l'information tension des capteurs en information temps.
Pour cela nous devons créer une rampe , qui sera un signaltriangulaire, que nous devons comparer aux tensions des capteurs. Ainsi nous aurons créé un signal périodique de rapport cyclique variable.
Nous devons enfin amplifier la puissance de ce signal afin de commander de façon optimal les moteurs.

Découpage fonctionnel :

Description de chaque fonction :

Étude de FP1 : détecter la ligne

La détection de la ligne est réalisé par deux capteursoptiques à infrarouges OPB704 (datasheet en annexe).
La diode électroluminescente émet en permanence des infrarouges vers le sol.
Lorsque le capteur détecte la ligne blanche, les infrarouges se reflètent , le phototransistor est saturé. Lorsqu’il ne la détecte pas , les infrarouges se diffusent , le phototransistor est bloqué.
Les capteurs peuvent aussi détecter une partie de la ligne , dans cecas le phototransistor ne fonctionne plus en commutation.
On met une résistance de 100kΩ au niveau du phototransistor pour limiter le courant qui va dans les AOP de la fonction « comparer »(Ic max= Vcc/100k = 0,12 mA) .
On met aussi une résistance Rd au niveau de la LED pour limiter le courant. Sur les courbes de la datasheet on voit que pour Icmax=0,12 mA on a If=10mA , de plus Vf=1,7V (Vf et Ifè tension et courant de la LED).
Rd=(Vcc-1,7)/10mA=1kΩ.

Si le capteur ne détecte pas la ligne, le phototransistor est bloqué et donc Vcapteur_droite = Vcc = 12V si c’est le capteur droit , Vcapteur_gauche = Vcc = 12V si c’est le capteur gauche.
Au contraire, si le capteur détecte la ligne blanche, le phototransistor est saturé donc la tension Vcapteur_droite = Vcc = 0V si c’est le capteurdroit , Vcapteur_gauche = Vcc = 0V si c’est le capteur gauche.
Dans le cas où le capteur ne détecte qu'une partie de la ligne, Vcapteur_droite ou Vcapteur_gauche est compris entre 0V et Vcc.
Ce qui nous donne ce tableau :

Robot | Vcapteur_gauche | Vcapteur_droit |
Sur la ligne | Vcc | Vcc |
Décalé à gauche | Vcc | 0 |
Décalé à droite | 0...
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