
ne555作為一款較為經典的控制IC,從發售之日開始一直被沿用至今。期間雖然有過更新,但整體架構并未做出過大的修改,目前仍有很多設計者對其青睞有加,并用來進行電源產品設計。在下面的內容中,小編將為大家介紹一款基于ne555的趣味尋光機器人的設計過程。
相信很多機器人愛好者都曾經研究和實際制作過尋光機器人。常見的設計思路是采用一對光電傳感器檢測環境光,傳感器的輸出信號送入單片機I/O口,或者AD口(進行AD變換,視傳感器輸出信號而定),經過程序算法,電機驅動電路來驅動一對減速電機或者步進電機做差速運轉,帶動機器人向著光線強的位置運動。
這類解決方案,從機器人電子部分的造價來看,現在市場上機器人專用光電傳感器大概在20元一只。單片機,常見的51、AVR、PIC在5~10元,與之配套的PCB工程板在50元左右;雙電機驅動芯片L293、L298在8元左右;此外還有單片機編程所需的配套軟件,下載燒錄硬件等。
那么,用低技術的設計思路來制作一個尋光機器人,可以把電路簡化到什么程度呢?它的造價又可以做到多低呢?答案是只需要三個元件:一片NE555和一對光敏電阻。這個低技術機器人的電子部分,造價將小于1元。NE555尋光機器人的線路如圖1所示。
圖1
從圖1中可以看出,NE555工作在雙穩態,第2腳和6腳連接在一起構成施密特觸發器模式。光敏電阻構成機器人的虛擬視野,用來檢測機器人前方的環境光。機器人的左眼與右減速電機、右眼與左減速電機,是彼此協同工作的,根據雙眼檢測到的環境光線的差異,由NE555驅動兩只電機做差速運轉,驅動小車向著光線的方向前進。從電路的角度來看,非常簡單,但是其實質上是一部可以移動的模擬計算機,光敏電阻是這部計算機的輸入設備,電機是輸出設備。注意機器人在物理結構上對兩個光敏電阻和減速電機的安裝位置有嚴格要求,圖1中所示的左右方位是從車尾向車頭看的,還需要注意兩只電機的極性不可接反,否則會出現機器人運轉紊亂的現象。
表1
表1歸納了機器人在不同環境光下的運動特性。受光敏電阻夾角位置,元件電氣對稱性,環境光的變化,電機和車體的結構的影響,實際機器人的運動方式非常復雜。筆者制作的這只機器人,放在中廳會尋著光線自己跑到陽臺,在陽光下是做一種不規則的8字轉動。在無光的環境下做順時針轉動。最奇妙的是,因為使用了高靈敏度快速響應的光敏元件,這部機器人甚至可以“感覺”到墻壁的反光,對墻壁,衣柜,桌子腿這些淺色高反光物體表現出一種避障特性(靠近墻壁會自己拐彎)。
表2所有所需用料
本文主要介紹了一種基于ne555的尋光機器人,對其設計思路及主要部件構成及成本進行了講解。對于ne555的使用提供了一種新的思路。對于稍有基礎并且對機器人制作感興趣的朋友,不妨按照文中所建議的方法和材料自行進行機器人制作。
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