Les capteurs de lignes blanches

 

 

Année de développement : 2002   Dimensions : 120 x 70 mm   Composants utilisés : NE567, CNY70

 

C'est la carte chargée de gèrer les capteurs de lignes blanches et d'éviter qu'ils ne se fassent brouiller par la lumière ambiante. On ne l'a vraiment essayée sur le robot qu'après la coupe (pas eu le temps avant), mais elle donne de bons résultats. Le seul problème c'est qu'elle prend vraiment trop de place : 120x70 mm pour seulement deux capteurs ! Nous la réutiliseront surement cette année, mais on essayera de faire plus petit en utilisant des composants CMS et en multiplexant les capteurs avec un microcontrôleur.

 

 

Les capteurs CNY70 Pour détecter les lignes nous avons utilisé des capteurs très répandus : les CNY 70. Ils sont constitués d'une Led et d'un phototransistor infrarouge (IR). La Led émet de la lumière IR en direction de la table, si le capteur est au-dessus d'un objet de couleur claire (comme une ligne blanche) la lumière se reflète et vient frapper le phototransistor qui devient passant et le robot sait que ce capteur est au-dessus d'une ligne blanche. Pour fonctionner correctement, les CNY 70 doivent rester à moins de 5 mm du sol. Nous les avons montés sur une plaque à trous pourvue de lames ressort.

 

 

	Le schéma
	On pourrait tout simplement alimenter la Led du CNY en continu et brancher le phototransistor sur un AOP en comparateur, ainsi il suffirait de régler un seuil de détection pour savoir si le capteur est sur une ligne ou pas. Si on fait l'expérience dans une pièce normalement éclairée ça marche, mais lors de la Coupe c'est moins simple, la forte lumière des projecteurs se reflète sur la table et éblouit les capteurs (en 2001, nous avons eu une expérience malheureuse avec des PMI suiveuses de lignes qui devenaient folles à cause des lumières parasites). On va donc utiliser une modulation pour que le capteur ne soit pas sensible aux parasites.
	Le composant principal c'est un NE567, c'est une PLL, une boucle à verrouillage de phase (phase lock loop en anglais), il fait à la fois la modulation et la démodulation. Normalement il n'est pas fait pour ça mais ça marche très bien quand même ! Le mieux c'est qu'il fait une démodulation synchrone, c'est-à-dire qu'il vérifie que le signal qu'il reçoit est bien le même que celui qu'il envoie, du coup les capteurs ne peuvent pas se brouiller entre eux. La résistance de 10 K et le condensateur de 100 nf reliés aux pattes 5 et 6 du NE567 servent d'horloge et génèrent un signal en créneaux qui est envoyé à un transistor relié à la Led du CNY pour faire la modulation. Le phototransistor reçoit la lumière reflétée, son signal de sortie est amplifié par un autre transistor et filtré par le condensateur de 10 nf.

 

	Le signal modulé en entrée du CNY
	Le signal en sortie du filtre

 

En sortie du filtre, le signal est un peu déformé, à cause du condensateur, mais la fréquence reste la même que celle du signal en entrée du CNY 70, l'amplitude varie en fonction de la couleur sur laquelle se trouve le capteur et de sa distance par rapport à la table. Pour régler le seuil de détection, le signal issu ainsi récupéré est envoyé dans un trigger de Schmit maison réalisé avec 2 AOP et une bascule RS (on aurait pu utiliser un trigger tout fait, mais on voulait pouvoir régler indépendamment les seuils haut et bas pour chaque capteur). Le signal en sortie de la bascule est le même que celui en entrée du CNY.

 

 

	La boucle à verrouillage de phase
	Le NE567 reçoit en entrée sur sa patte 3 le signal mis en forme par le trigger de Schmit. Il le compare avec le signal qu'il envoie au CNY 70 et vérifie que les deux sont bien en phase. Si tel est le cas, il en déduit qu'il n'y a aucun brouillage et que le capteur se trouve bien sur une ligne blanche. La sortie du NE567 sur la patte 8 est à collecteur ouvert, elle est donc au niveau bas lorsque le capteur détecte.
	Le signal en sortie du NE567

 

ET VOILA ! Maintenant on a un capteur qui marche à tous les coups. Une fois que les seuils sont bien réglés plus besoin d'y toucher. Pour interfacer la carte avec notre microcontrôleur nous avons utilisé un optocoupleur et une Led pour visualiser l'état des capteurs (pour les réglages ça aide !).