Microrobotica Monty Peruzzo Editore - 03 - Sensori e Attuatori by Monty Microrobot

Commutatori meccanici n

questa sezione presenteremo le principali caratteristiche dei sensori attuatori, che sono

abitualmente impiegati nelle applicazioni di robotica e microroooilca.

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE Gli interruttori e i commutatori, sono dispositivi che aprono e chiudono Ia continuità del circuito tra diversi pun-

ti, in seguito all'azione meccanica esercìtata su un comando. Esistono vari modelli, da quelli che controllano solo la continuità tra due

punti sino a quelli che controllano

lnterruttore con indicatore incorporato per conferma re la con

n essi one.

punti multipli di ingresso e di uscita. Si utilizzano per trasmettere ordini o comandi di funzronamento in modo meccanico. I prezzi sono molto vari, dipendono dalla complessità e dalla qualità, e sono reperibili da numerosi fornitori e

produttofl.

FRESTNTAZIONE E COLLTGAMENTO L'interruttore dello schema della pagina qtrfluente anre e chiude rl circuìto

fraAeB. Se si snosta il commutatore verso Commutatore a leva da due vie e due posizioni

un estremo chiude il circuito di A e

lnlerruttori e rommulsfori

---€Vo-{Vr-

o---o A À

sinistra si rappresenta lo schema elettrico di un interruttore e a destra quello di un commutatore doaaio

con i punti 1 e se lo si sposta a destra con 2, come illustrato nella figura.

FUNZIOhIAMTNTO Questo tipo di trasduttorj traducono un movimento di tipo meccanico, in apertura e chiusura del circuito tra

due punti che controllano. Sono molto semplici da utilizzare e rollenarp rnnoscendo il diagramma dei contatti. La loro durata si misura in numero di attuazioni, e questo è un dato importante, visto che

airrt:: splczinn:ro intu '"'-'f,

APPLICAZIOÍ{I E CTRCUTTT REAI-I tutti i sistemi in cui dobbiamo controllare un'azione o un ordine manuale.

Si utilizzano in

La maggior parte dei circuiti dispone di un interrut-

tore d'accensrone, che collega Ia tensione d'alimentazione, e le caratteristiche dipendono dalla corrente che dorio l:<ri:ro n:<<rra

con-

venienti. Devono nermettere un contatto molto buono tra le srrnerfiri mptalliche inoltre sr devono controllare le condizioni ambientali, riferite a temperatura e umidita Ci sono due parametri de-

terninanti nell'applicazione di nrrocii dicnncitirri ,,, rl-, ìe sono la tensione e la corrente massima ammissibile. Devono passare rapidamente da uno stato all'altro, oer evitare i rimbalzr che si pro-

ducono nel momento dell'azionamento e che consistono

in ranidp sefirtrn7p di connessioni

e disconnessioni, fino

raggiungere lo stato definitivo.

En*erru*fsrE e

Fotografia di un tiptco interruttore d'alimentazione

€ÉffiriffiaFÈsÈerÍ

Relé

e Micro-relé n nllesta seTtone

nre-

senteremo le nrincinali Y"ii"'r. caratteristiche dei sensori e attuatori impiegati abitualmente nelle applicazioni di robotica e microrobotica.

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE Questr attuatori aprono e chiudnno rirrr rititra ,inrrnti Y",,., che controllano. L'elemento attivatore è una bobina che, quando e attraversata da una corrente elettrica,

crea un campo magnetco cne sposta la posizione dei contatti.

Esistono molti tipi di rele,

seconda del numero dei contatti da controllare e della corrente

Struttura interna di un relé commutatore

masSrma

cne

sopportano.

que5tl prezzi

sono in f unzione delle --.-++^.i-+i-L-^ ^e ..J^llLdtdiLe|5LtLtìe ueild ^,, -li+\ -J^l pTUUULLU. UCr ^"^^l^++^ 9UdilLO

Un modello comnolto popo-

merciale

e il

"K'lS-1'120" che è un micro-relé ad un contatto, venduto

lare

:l ur

-l:"Fo*, ,%,+E

dotf:nì uLLLuyilv

:d uu

rho rnntrnll:

e^nn^r-

tano una corrente Dit pr<i tini

di rclp p mirrn-rglg

rurln

nrp77a:nnrnssim:to dr 2,5 Euro. La bobina è alimentata da una tensione di 12 VDC e i contatt d

10 A a 250 VAC o 30 VDC.

Relè e flllicro-relé

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTI

33OO

LED VISUALIZZAToRE

*SV

P-:î'l'^9ooo: ' i g.)"

CONTROLLARE

N4007

DIODO DI PROTEZIONE

rok 2N390ó

USCITA DEL MICROCONTROLLER

AMPLIFICATORE

Collegamenti di relé e mrcro-relé a semplrce e doppio contatto

FUNZIONAMENTO E GESTIONE

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI

Applicando ai capi della bobina la tensione necessaria, circola attraverso questa una corrente la quale crea un campo magnetico che attrae le lamine del contatto e apre il circuito NC (Normalmente Chiuso), chiudendo il punto comune con il contatto NA (Nor-

ln robotica e microrobotica è molto frequente l'im^----^ nionn ur di rElE reló E o rilLrv, mirrn-roló nor rnntrnll:ro:l prEgu , il pd))d9gio di grandi correnti, pilotandole con piccoli se-

malmente Aperto). Applicando una piccola tensione, e con un ridotto consumo, la bobina controlla ìl passaggio di una grande

gnali a bassa potenza (vedi figura).

CONTATTO SEMPTICE

corrente attraverso i contattr che comanda.

Nella conservazione dei relé si deve tenere conto della polve-

re che sporca icontatti,

della

temperatura, dell'umidità e del ciclo di vita del dispositivo, che garantisce la corretta unione dei

suoi contatti, e del deterioramento dovuto al continuo azion;mento Deve semnre essercl un isolamento elettrico perfetto tra il circuito della bobina e quello controllato dai contatti che la bobina stessa gestisce.

Relé e llllitrn-relé

DOPPIO CONTATTO

coMUNEo--9<t'tc

îóróî*o

1ql

O O rrìMr

rNF

HNA

coMUNEoJ'-9<tttc

P.l

Circuito tipico usato in microrobotica per controllare grandi correnti di bassa potenza, partendo da linee di uscita di un microcontroller.

a partire da segnali

I1 finecorsa:

Sensore

di contatto

n nro(tr qoTrnno nro<96{g;gmo le prrncipali caratteristiche dei sensori e attuatori che si utilizzano abitualmente nelle applicazioni di robotica

AMINA

MOBILE CONTATTO

e mrcroro00Itca.

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE Si tratta di un disoositivo di struttura meccanica, con funzionamento semplice ed economico, molto apprezzalo e utilizzato in microroboti-

(coMUNE)

ca, perché premette di rilevare quan-

do si produce un contatto fra la superficie del robot mobile e qualunnrro n<f:rnln Orientativamente il orezzo di uno

A AFTT (AITIVATO) A 'ATAI '

Collegamenti del contatto di finecorsa mostrato nella fotografia

di questi sensori di

contatto

puo essere di circa 2 Euro, facendo riferimento al modelìo commerciale "dh 11.503" capace or sopporuare sur suol contattr una tensione da 250 VACe3A.

FUNZIONAMENTO E GESTIONE Come si può vedere dallo schema della figura, il terminale comune (C) del finecorsa è per-

manentemente collegato

contatto di riposo (R), questa e la condizione di riposo Quando si preme la leva e si chiude il contatto, il terminale C si r^ollpoa al terminale

Fotografia di un modello di finecorsa molto utiltzzato nei microrobots.

(Attivato)

nello

istante si scollega da

ll finecorsd:

stesso

Sensore di contalto

ffit"',1,".',il:: Verso

di mqrcio

ll posizionamento dei finecorsa sulla superficie del microrobot, permette di rilevare la presenza e la situazrone relativa degli ostacoli

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI di diversi finecorsa sulla suoerficie del permette la rivelazione degli ostacoli, ed microrobot, anche di conoscerne la localizzazione deqli stessi. riLa collocazione

VcH

A R

401 6

spetto alla posizione relativa del robot. In questo modo il programma di controllo dei motori che guida le ruote motrici del nostro robot, terrĂ conto della situazione degli ostacoli per determinare la direzione adeguata per realizzare il compito assegnato.

PIN DI INGRESSO DEt MICROCONTROTLER

Le piccole dimensioni, il basso nre77o l,a spmnlicita di funzionamento e la facilita con cui i finecorsa possono essere adattatl alle strutture dei robot mobili, ci

permettono di montarne tanti quanti ne desideriamo, l'unica limitazione sono le linee di ingresso digitale del microcontroller. ll circuito elettrico di adattamento de finecorsa al piedino di ingresso

del microcontroller, Ă¨

molto semplice, dato che dovremo solo montare una resistenza Schema di adattamento e conformazione del livello TTL del finecorsa, ad un pin di ingresso del microcontroller.

ll finesorslr!

Sensore

di conilalto

da 47 K, e una porta invertente, come mostrato nello schema della figura.

Sensore ottico

a raggi infrarossi a riflessione n questa particolare sezione saranno presen-

tate le principali caratteristiche dei sensori e degli attuatori che sono abitualmente impiegati nelle applicazioni di robotica e microrobotica.

bilì

all'occhio umano. ll diodo è dotato di due terminali, l'anodo (A) ed

catodo

(K).

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE

Sulla stessa sunorfiria o rrhi-

tratta di uno dei sensori più utilizzati in microrobotica, dato il suo basso costo, e le svariate applicazioni pratiche. Abitualmente è utilizzato se si desidera che il robot mobile segua un percorso segnato da una lìnea sul pavimento. Come tipico prodotto commerciale con costo inferiore a 1 Euro. oossiamo citare il modello "cNY 70".

cato un fototransistor che

EMETTITORE RICEVITORE

h- tro ro ^"^^"i^ vrwvrrE-

tà di condurre corrente fra

l'emettitore (E) e il collettore (î\ \!/,

Schema interno e diagramma

dei collegamenti dei piedini del CNY 70

nrnnnrzinvrvvvr4,v

FUNZIONAMENTO E UTILIZZO

nale alla quantità di luce che inctde sulla

All'interno della capsula di questo sensore e montato un diodo LED che emette raggi infrarossi, invisi-

base.

sua

Dato che sia l'emettitore sia il ricevitore dei raggi so-

nn dicnn<ti <rrll: qto<c: q.r rnorfirio o necessario che davanti ad entrambi sia presente una superficie riflettente,

per fare in modo che il fototransistor

possa ricevere r raggi che genera il LED. La superficie riflettente deve ess.pro qitr rat.a ,a nochi millimetri da nrrplla cr r cr ri sono montati emettitore e ricevitore, per far sì che i raggi rif lessi abbiano suff iciente intensità.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI l'annlicazionp niir roTrune in microrobotrca è l'inseguimento di una linea nera su di uno sfondo bianco, o viceversa. Montando due di questi senso-

ri vicini alla testa del robot mobile e orientandoli verso il suolo, ad una distanza di pochi millimetri, si possono inviare al microcontroller le informa-

Fotografia del sensore a raggi infrarossi CNY 70

Sensore otlico

infrcrossi s riflessione

Una Qelle applicazioni piu comuni dei sensori a raggi infrarossi per riflessrone, e I'insegurmento di una linea disegnata sul pavimento

zinni noro<c:rio nor r:niro qo entrambi sono sulla linea, opnrrro rn.ì n tr rtti o drro 5g1-1g 5gl fondo. f elaborazione di queste

+5V

informazioni generera i comanrndi :donr r,rti vLr nor frur :r rr<j !rrho rg la rq rr I uv-

to mntrirr n^c<:nn .OntinUafe sulla linea che fa da guida. Inoltre si possono utilizzare per rile-

varp nli nst,aroli somn6g 619

40r oó PIEDINO DIINGRESSO

At MICROCONTROTTER

triro di rnllon:montn di nrroqti sensori con una linea di ingresso del microcontroller è molto semnlice come si nilo vedere dalla figura nchiede solamente t tnI ur

Collegamenti elettrici del CNY 7A ad uno dei piedini di ingresso digttale del microcontroller.

Senrore olfiro n rrrggi infrgrossi a riflessione

srrnerfirip di nrrccti rtltimi sia molto riflettente ll circuito elet-

i: n:in nli rsJrJLE roqictonzo r4q nar voru ur Pgf ro nnPw-

larizzazione dell'emettitore e dol a utrnlo nnr.:Lo in',ar l iLsvrLUrq, g uEr rirorrifnra il tvctPwt +^n+^ --l-++-.^ ^^r a0allare ilil -. renre per segnate al iivello TTL.

Sensore ottico

di raggi infrarossi diretti ll'interno di questa sezione saranno presentate le principali caratteristiche dei sensori e attuatori che sono impiegati abitualmente nelle applicazioni di Robotica e Microrobotrca.

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE Come succedeva per il sensore a raggi infrarossi per riflessione, anche questo è composto da un diodo emettitore e un ricevitore, in questo caso messi uno di fron-

FU NZIO NAM

ENTO E UTILIZZO

Questo sensore dispone internamente di un diodo LED emettitore a raggi infrarossi messo di fronte ad un fototransistor, che funziona come ricevitore dei suddetti raggi, che incidendo sulla sua Base producono una corrente tra Emettitore e Collettore. Per ottenere una corrente apprezzabiìe si pone l'emettitore a circa 3 mm dai ricevitore. Ogni volta che si interpone un corpo tra emettitore e ricevitore vengono interrotti i raggi, e il fototransistor smette dt condurre.

te all'altro. Quando si interpone un corpo fra l'emettitore e il ricevitore, si impedrsce che il fototransistor riceva raggi e ouindi non conduce. Sono piccoli, economici e molto utilizzati per rilevare il passaggio di un corpo in una determinata posizione. Facciamo riferimento in modo particolare al noto modello commerciale H21A'l che ha un prezzo approssimativo di 1 Euro.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI L'applicazione più comune di questo sensore è quella di "encoder" per misurare la velocità dei giri degli assi dei

motori. Per attendere a questo compito, si collega all'asse del motore un disco di materiale opaco con delle scanalature distribuite simmetricamente e in modo radiale sulla sua superficie. Conoscendo il numero di que-

EMEfiITORE

Schema interno e diagramma dei piedini del sensore H21AI

Fotografia di un sensore a raggi infrarossi H21Al

ìjJw:slr$lll!àlr'llwlssÍrÍsis:+|Ìllirijilw$ilìiìSll]|1irlrrrrrrrrrrr:]rr@*tntg*,fÍNNìlilrrrrrlirrrirrrli]r*È!ìwfl'f

sensore ottico di rcqgi*i$!f;;3f*:-.*!fklt*, '"

*]:{wr-

ste scanalature, si conosce il numero di vol-

te che si taglierà il raggio di luce infrarossa per ogni giro, e contando gli impulsi nel fototransistor si otterrà il numero di giri eseguiti nell'unità di tempo. Per informare il microcontroller dell'esistenza di un corpo tra l'emettitore e il ricevitore, si utilizza un piedino di ingresso digitale che riceverà un diverso livello logico a seconda se i raggi dell'emettitore incideranno sul ricevitore o se saranno interrotti da un corpo. Ppr adatt:re i spnnali al livello TTL del microcontroller si utilizza una porta invertente 40106, come rappresentato nello

MOTORE

<rhom: doll: {inrrr:

Un'altra applicazione molto interessante dei sensori ottici, fa riferimento alla necessità di isolare elettricamente il dispo-

sitivo generatore di segnale dal piedino del microcontroller. Encoder per calcolare il numero di giri e la velocità dell'asse di un motore In molti casi sono il rumore e le interferenze che rendono necessario questo disaccoppiamento. gura, il dispositivo esterno applicherebbe all'anodo delln questo caso, facendo riferimento allo schema della fil'emettitore, cioè nel punto A, il livello logico da tra-

smettere Quando riceve un livello logico alto, l'emettitore genera un raggio

+5V

luminoso che arriva al ricevitore, il quale genera una corrente che attraversa la resistenza di polarizzazione dello schema. Otresta rorrentF nroduce una caduta potenziale di e un livello logico alto nel-

l'empttitorp

F il nrr:le viene adattato

dalla porta invertente dell'integrato 40106, prima di essere applicato alla Iidi inoresso del microcontroller. ln questo modo si evita qualunque relazione eletîrica fra il disnositivo esterno e il microcontroller, perché il trasferimento di informazione è realizzalo mediante un'onda luminosa. L'adattamento dei livelli elettrici che genera il 40106 per alimentare i pin di un PlC16F84 deve essere compatibile con quelli della Porta B (RBO-RB7). Ogni linea quando funziona come uscita può fornire una corrente di 20 mA, e se è configurata come ingresso, può arrivare a 25 mA. Inoltre l'insieme della Porta B

nea

PIEDINO

DIINGRESSO AL MICROCONTROLLER

Collegamento del sensore

H2lAl

con il pin di inqresso del microcontroller.

*::*p-tt**!itp---*!J,s,tg!"*i,tf t#*To.,mi#,i;*#.

può assorbire un massimo di 150 mA, ed erogare un totale di 100 mA.

LDR:

Sensore ll'intarnn

di luminosità

di nrroqf: <c -izrone saranno pre-

SCHEnA TE{NICA

sentate le principali caratteristiche dei sen-

sori e attuatori che sono impiegate abitualmente nelle applicazioni di Robotica e Microrobotica.

PRESTNTAE$NT

f e*}'tf\,!IRCIALF

La LDR è un piccolo sensore capace di rilevare il grado di luminosità che incide sulla sua superficie. E molto apprezzalo in tutte quelle applicazioni in cui il parametro da misurare è la quantità di luce. E economico e molto

H COLLEGAfoTENT*

Fotografia di una LDR.

rucE Simbolo

collegamento

una LDR.

I ,- I - -, LDR

{l,io-",,,-" R=oo

t- -l - -, I

oscurità

S*nssre ol*ir* di *eggi in*reressi d*rel*i

facile da installare. ll modello commerciale che descriviamo e molto comune ed ha un costo approssimato di circa 1 Euro.

+5V

FUNZIONAMENTO E UTILIZZO ll comportamento della LDR è quello di una resistenza che varia il suo valore in modo ìnversamente proporzionale alla quantità di luce che incide sulla sua su-

V uscrR

nprfirip scnsihilp aon la luminosità mas.i-. -i .'16i ò !rtrLr' o<tromeLUP' L ld rncic+nnzr lC)l)LCl l4O Ol )Uvr r:ni >ll lld, l. 'u

mente bassa, in caso di oscurità, invece, vale alcuni milioni di Ohm. ll valore è puramente resistivo e non

ha polarità

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI

ronnl:zionp dpll',arcensione di luci e lampade, puo essere uno dei principali settori di impiego di questì sensori. ll valore della resistenza di una LDR è in funzione della luce ambiente, e se è corret|

Un divisore di tensione fornisce una tensione di uscita proporzionale alla luminosità che incide sulla LDR

tamente posizionata, puo servire per aumentare o drminuire la potenza applicata al sistema di illuminazione. Quando una LDR e orientata verso il basso, a pochi millimetri dal suolo, presenta una diversa resistenza a seconda del colore e della tonalrtà di que-

qt: <rrnorfirio ln{:tli <o nr roqt'lrltim,a o chiara riflette molta pirr luce che se fosse scura. Molti microrobot commerciair, come il GROWBOT della società Parallax, dispongono didue LDR sulla parte anteriore, con le quali possono senrriro rtnl lrAart2 coon:t2 qrl n:\/tmen-

to. ll circuito di adattamento elettrico di

una LDR è molto semplice, consiste in ln n:rf itnrp di tensione. Basta collocare una resistenza in serie per ottenere una tensione di uscita analogica proporzionale alla lumrnosità che incide sulla

LDR.

Per applicare questo segnale analoCon due LDR si puo seguire una striscia di tonalità diversa dalla superficie del pavimento.

Sencore otÍiro

di rtrsgi infrnrossi diretti

gico al microcontroller è necessario l'ulilizzo di un convertitore A/D.

Sensori di temperatura: LM35 DZ e 1M335 A n questa sezione, come già abbiamo

detto,

nrpqpnTprpmn ro nrrnai^:li cdrdtter r5ucIe Àuel r,,,,-rpdil rrrr++nric+irhn sensori e attuatori che vengono utilizzarti abitualmente nele applicazioni di robotica e mi-

croro00tca.

5{F{[*A Tre NE{A fr eSF4$lrReg&à_il I sensori di temperatura forniscono, generalmente, una

tensione di uscita proporzionale alla temperatura alla quale essi sono sottoposti. La regolazione della temperatura è una delle aoolicazioni industriali e domestiche pìù diffuse nella pratica. Sia la dimensione sia il arezzo di ouesti sensori è rì-

dotto, e pertanto sono molto adatti ad essere montati su mrcroroOoîs. Descriveremo due modelli commerciali molto oooo-

pRcsehéTAxt*l'{H E {*il"r*Atut*NT* D i ag ra

ma dei col I ega menti del sensore LM 35 DZ.

e simbolo

Schema dei collegamenti e strutturd del sensore LM 335 A.

*e$seri

dE *e*mpererfalr*a

Fotografia dei sensori di temperatura LM35 DZ e AD 590

lari: l'"1M35 DZ", prodotto da National Semiconductor e distribuito da Rs Components, con un prezzo approssimato di 5 Euro, e il modello "1M335 A", ad un prezzo orientativo di 2 Euro, dello stesso produttore e distn butore.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI

FUNZIOl{AMENTO E GESTIONE

Nelle applicazioni rndustrìali, che richiedono maggiore precisione, si utrlizza 1M335 A. tulilizzazione di questi sensori dr temperatura analogici in sistemi basati sul microcontroller PlC, permette la trasformazione dell'uscita di tensione variabile del sensore ìn una digitale composta da otto bit. ll convertitore AD a otto bit fornisce un valore binario 0000 0000 per il segnale minimo, e un valore binario 1'l'11 1111 per quello massimo, Se il margine di temperatura misurato dal sensore oscilla tra 0"C e 100'C e il crrcuito di adattamento genera un'uscita tra 0 e 5 VDC rispettivamente, significa che per ogni grado centigrado il segnale varia di 0,05 V ln questo modo se la temperatura

ll sensore LM35 DZ ha l'aspetto di un circuito integrato a tre terminali, e fornisce una tensione che varia linearmente con la temperatura in ragione dt 0 mV/"C. ll range di temperature alle quali puo funzionare va da O"C fino a +l00oC, con una tensione dialimentazione da +4 a +30 VDC e una corrente a riposo di 9'l pA, quando sara alimentato con +5 VDC. La precisione è di 9"C. ll sensore 1M335 A di precisione, è un dtspositivo che funziona come un diodo zéner a due terminali, '1

quando è in funzione, ai suoi estremi fornisce una tensione direttamente proporzionale alla temperatura assoluta, con un fattore di 0,10 mV/'C. Puo lavorare in un margine di temperature comprese tra -40"C e +'l 00'C. Ha rrn: nrpcisione di 1"C e a 5 VDC consuma una corrente di 400 pA. La tensione di uscita è 2,13*V ouando la temoeratura è di 0"C.

ll sensore LM35 DZ è molto usato nella misura della temperatura ambiente. Dato che il segnale che genera e analogico, necessita di un convertitore AD per la sua trasformazione a digitale, e il suo successivo trattamento del programma del microcontroller.

da misurare è di 50"C il segnale all'uscita del sensore sarà di 0,05 x 50 = 2,5 V per cui il convertitore AD fornisce un vaiore binario 1000 0000. ll convertitore con i suoi otto bit supporta 256 codici diversi rl che signìfica che ogni incremento nel valore binario rappresenta una variazione di 5 / 256 = 0.01953'12 V

Tastiere matriciali

n nltesta sezione nresenteremo "" le '' nrinctr"" ----++^.i-+i-L^ ^-r; dei sensori deoli at_ ,, LdroLLErr)Lrrttq Pdil --J" -trretori che venoono utilizzati abitualmonte nellp annlicazioni di robotica e microroDolrca.

SCHEDA TECNICA E COMMTRCIALE Le tastiere possono considerarsi come un insieme

pulsanti raggruppati secondo una matrice, in modo che

l'attivazione di un pulsante metta in comunicazione una fila con una coĂŹonna della matrice.

PRTSENTAZIONI T COILEGAMENTO Fotoq rafia del la tastiera matriciale.

ĂŽasliere

Per

gestire le tastiere con il PlCl6FB4 quattro lrnee piu srgnificative della porta B alle file e quelle meno stgniftcative alle colonne

si collegano le

Sono gli elementi più utilizzati nei prodotti basati su microcontroller, per permettere una comoda Introouzione delle informazioni e dei dati da parte dell'utilizzatore.

ln questo caso presenteremo un modello commerciale da 16 pulsanti molto popolare, il cui riferimento e ECO 1625006 della ditta SECME, con un prezzo approssimativo di 13 Euro.

APPLICAZIONI E CIRCUITI RTALI La tastiera e un sensore economico e semplice che per-

mette di introdurre una grande quantità di informazioni al sistema basato su microcontroller. Per gestire la tastiera il microcontroller PlC16tB4, che e quello utilizzato dal nostro robot, rmpiega un inn":ndn ci mn.lifi.. l^ .+-+^ l^^i forn tnt rha <i nrndl.o Lr rL rr prvuulL vuor ruv Jr I rvuil tLo ,u )to tu tugt.^ llnl nl^l15 61r:ttrn linoo elt tnarc (]t co ^i una quar5tast oeil_ _. ,,,:r.-rsso ptu st^"al.iî.i gnificative della porta B (R84-RB7). S collegano le quat-

y__,.,

FUNZIONAMENTO E UTILIZZO | '16 pulsanti di questo sensore per l'ingresso dei dati,

tro file della tastiera alle quattro linee piu significative

sono disposti su quatt'o file e quattro colorne, formando una struttura matricrale. L'attivazione di uno di questi pulsanti, comporta il collegamento elettrico fra una fila e una colonna. Normalmente tutte le file sono isolate elettricamente dalle colonne, e premendo un pulsante si origina il contatto fra di esse. Anche se sui pulsanti della tastiera in fotografia sono stampati i 16 digit del sistema esadecimale, esistono molti altri modelli con simboli differenti, e si possono

tro linee meno signif catrve della porta B, e tramite queste ad una ad una e in modo sequenziale si introdurra

0rodurre secondo le necessità dell'utente.

liqstiere

rlln ar rrt doll: nnrt: R lp nr ,l lc qi r. U rnlnnne lulvl )l rnllon:n6 lvl|EVCl lW OllE \_1Ud Lyuu.r:rtrn

un livello basso sulle colonne. Se ad un certo punto viene premuto un pulsante, si unírà una fila con una colonna, in questo modo, quando il livello basso sarà introdotto nella colonna, questo passera nella fila associata facendo variare il livello logico di una delle linee più significative della porta B, provocando un interrupt. La routine dell'interrupt si incaricherà in primo luogo di verificare quali sono la fila e la colonna coinvolte, e ne dedurrà il oulsante associato.

Sensori optoelettronici I-----

I II

-zioni

n flrtrqt: <pTrnnp nfesenteremo le principali carattenstiche dei sensori e attuatori r^hp \/trnfl贸nn ttiliTT2li abrtualmente nelle applicarobotica e microrobotica.

PRESENTAZIONE GENERALE E CARATTERISTICHE Sono disoos,tivi che modif,cano alcuni loro parametri elettrici quando

sono sottoposti alla luce. Inoltre cr sono modelli che emettono luce in f unzione dell'ecc''tazione elettr ca che ricevono. Descrrveremo

dre tip,

t"ttot

ontnplettrnnir-' tr,a i niU USati

DIODI LED EMETTITORI

I comandi a distanza dei televisorl contenqono un diodo LED emettitore di luce infrarossa

LUCE Generalmente sono giunzioni d semiconduttori che emettono una 'adiazior e luminosa, che puo essere d, rrna f rentcnza invisibile all'oc-

chio umano, come l'infrarosso, .i dvptrL煤 .^^l;-.,,^. urtd +^^-i^,.^ ^".^...]^ \_.ludruu Jr tc|)tu tc {"ild

i loro terminali. Nei comandi a drstanza per

controllo di molti apparati possiamo trovare i diodi LED emettitori di luce infrarossa, cone quello della frgu.a.

USCITA FOTOTRANSISTOR

FOTOTRANSISTOR Sono transisior sneriali la cu' base e nrodi<nnc.t: nor rirorrero lr,.a nr^drrcendo lo stesso effetto che avremmo ottenuro applicando ula corrente.

In questo modo, quando la base del 'oLotransistor riceve luce, ci-

La corrente del fototransistor dipende clalla luce che incide sulla sua base e che e emessa da un LED

Optoeletilronicc

cola una corrente tra l'emettitore e il collettore.

SPTOACEOPPIATORI Sono capsule con la forma di circuito intpnr2tn rhp ronlcnnono due circuiti ìsoLL:,|qLv,'..''y"' lati, e fra di loro l'informazione è veico-

lata dalla ìuce. Forniscono un eccellente isolamento elettrico fra l'emettitore e il rrcevrtore.

DISPLAY LCD I display a cristalli Iiquidi sono molto uti-

i microcontroller, perché permettono di mostrare informazinni nli ta<t^ o nrafira aà ttn nrozztt o lizzati nei sistemi con

con dimensioni ridotte. Consistono in un condensatore planare, formato da strati metallici molto sottili, da risultare addirittura trasparenti, f ra i quali si introduce

come dielettrico un cristallo liquido in forma nematica. Se non si applìca ten: +---^ --i-+^rr^ <inno f r: lo nlerrho il Lr r) td ilu q Lr d)Pc-,- , ,, rente, però in presenza di tensione si produce una variazione nella riflessione e la rifiazione della luce lo rende opaco. Dsplay a cristalli liquidi

Struttura interna di un optoaccoppratore

CELLU LE FOTOVOLTAIEHE Sono giunzioni PN che forniscono tensione ai loro terminali quando rìcevono una radiazione lumrnosa. Pe" ottenere :ntens;ta apprez-

zabrli sono necessare grandì superfici di captazìone della luce;

quindì, normalmente sì collegano varie ce'le i^ serre e r paralielo, per ottenere la potenza necessaria.

L'energia che si ottiene con quesli dispos,tivr si ch;ama energia fotovoltaica ed è molto utiie nelle zone con molte ore di sole al giorno e lontane dalle linee elettriche. Il costo del loro mantenimento è molto basso e forniscono una energia rinnovabile e pu lita.

Olr*oeletlroniaa

Termistori

NTC

e PTC

questa sezrone saranno presentate le principali caratteristiche dei sensori e altuatori che si utìlizzano abitualmente nelle applicazioni di robotica e microrobotica.

SCHEf}A TECNTCA € ESF4MERCÍALE Questi due modelli di termistori

caratterizzano dal variare della loro resistenza interna in funzione della temperatura a cur sono sottopostr. ll PTC ha un coefficiente dr temperatura positivo, sarebbe a dire, la resìstenza ai suoi capi aumenta con la

temperatura.

Al contrario, i termistori

NTC

hanno un coefficiente negativo di temperatura e funzionano al rove- Modelli classici dei termistori PTC. scro, a maggror remperarura mrnor in un range di temperature determinato, e alcuni molresistenza. Nella figura è mostrata la forma delle due curve R-T (Resistenza - Temperatura) che corrispondono a questa coppia di sensorì. Entrambi i termistori sono progettatr per funzionare

to precisì hanno una curva R-T molto stretta, per ridurre la tolleranza. I prezzi di questi sensori non sono alti, e sono pro-

dotti in numerosi modelli da diversi fabbricanti. In seguito descriveremo alcuni di quelli distribuiti in tutto il mondo dalla RS Components. < N

Z. q' F': 9: q; c

PRgSTNTÀggSruf; E il*tLf;GAffifiNT* I termistori PTC hanno due presen-

."-

tazionr classiche, in forma di disco o di vite, come mostra la figura.

TEMPERATURA

Curve caratteristiche R-T (Resistenza-Temperatura) corrispondenti ai termistori PTC

NTC.

FUNAIÚNA$4TFIT$ H UîTLTAXS I PTC a bassa temperatura hanno una resistenza ridotta, dell'ordine

Senrsri Éermici

( so nr rĂ&#x20AC; frrurrn7;^n-r^ di 1r r\ ur r4rvr rolc +ra Ll o vuv -55" C e +180o C. ll modello yito +nrr tinn rnn I rq l: qfpqqr L'Vv v rLL, Lvr JIIJJO LCIII-

peratura di riferimento. ammette un ranoe fra -20" C e

+'155'

I sensori NTC si utilizzano

a volte nella misura di temperarura e presentano una tolleranza del20o/o a 100" C. ll modello GLl6 ha una resistenza di 1 N/O a 20' C e puo arrivare ad un valore minimo di 170 O.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI I PTC descritti sono ideali nei rirrr riti di nrotczionp p aVViSO

di temperature elevate nelle Modelli di NTC incapsulati in vetro.

dei 100 Q, pero aumenta rapidamente con un fattore di x100, approssimativamente, quando si supera la temperatura di riferimento T. ll modello PTC a disco con temperatura di riferimento T = 80" C ha una resistenza

strumentazioni industriali. La piccola dimensione dei modelli a forma di disco ne permette l'introduzione nelle bobine dei motori e nei contenitori di altri prodotti. Quelli a forma di vite da montaggio, in alluminio anodizzalo, si possono facilmente avvitare nei dissipatori di calore e nei telai degli strumenti, offrendo un'elevata conduttivitĂ termica. Per quanto riguarda le applicazioni degli NTC incapsulati in vetro, esistono model-

li dedicati alla misura della temperatura, al controllo dell'ampiezza e della temponzzazlone.

Inoltre esistono versioni adatte per lavorare a tem-

nor:trrrp anmnrpqc f fa +'l 00" C e +450' C, con una tolleranza del 20% a 100' C. Nella figura si mo.+"rO {^+^^"-+i)LIO ltUtU9tdId ,]; UI ,,^ UI +^" LCImistore a disco (NTC) di uti-

lizzo generale in applicazio-

ni destinate alla limitazione Termistore NTC a disco per la protezione dei circuiti

Sensori lermici

di rorrpntp p ,alla nrotezione dei circuiti.

ljaltoparlante n questa sezione saranno presentate

orincioali caratteristiche dei sensori e at-

tuatori che si utilizzano abitualmente nelle aoolìcazioni di robotica e microrobotica.

SCHEDA TECNICA E COMMERCTALE L'altoparlante è uno deglr attuatori più semplici e pratici. Trasforma l'energia elettrica in energia meccanica. la quale spostando le particelle di aria genera il suono. Uelemento fondamentale della struttura fisica dell'a lioparlante è una bobina

mobile che

trova situata all'interno del camoo di influenza di un magnete permanente. Quando è attraversata da una corrente elettrica, grazie alla forza controelettromotrice. la bobina si muove, e con essa un cono rigido al quale è collegata. Lo spostamento del cono provoca lo spostamento delle particelle di aria che lo circondano, dando origine al suono. Dato che gli spostamenti della bobina sono proporzionali alla corrente elettrica che la attraversa, se que-

st'ultima varia al ritmo di un'informazione sonora, questa viene riprodotta grazie agli spostamenti del cono.

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTI Gli unici collegamenti dell'altoparlante con l'esterno sono due poli che si trovano collegati agli estremi della bobina mobile. Le dimensìoni degli altoparlanti fanno riferimento al diametro del cono rigido, e di solito sono multipli di

Parti principali di un altoparlante: 1 - Anello elastico 2 - Cono

56-

3 4

Magnete permanente Poli del magnete Contenitore Bobina mobile Anello di centratura

I l' esterno del conten itore sono riportati i valori dell'impedenza della bobina e della potenza che può soppoftare

1'eiltopcrrlqnle

pollice; un pollice equivale a25,4 millimetri. Gli altoparlanti dedicati alla riproduzione di suoni bassi harno una dimensione superiore ,ai 6 nollir-i mentre orrelli destina-

ti agli acuti sono più piccoli. Sull'esterno dell'altoparlante si scrive il valore dell'impedenza doll: uvuil hnhin:ru, Lo ru l: PvLgl nnfanz: l4o rha ll lg ugilo (o nrn (nnnnrt:ra sr supera

quest'ultima limitazione si distrugge l'altoparlante.

FUNZIONAMENTO E GESTIONE Gli elementi principali dell'altoparlante sono indicati nella fotografia e sono tre: bobina mobile, cono rigido, e anello di centratura rhe e orrello che îiene la bobina mobile nella posizione cor-

retta all'interno del ferro della calamita. L'anello deve essere di

Per evitare che le onde frontali entrino rn conflitto con quelle posteriori, l'altoparlante è montato su di una cassa acustlca

materiale elastico per permettere lo spostamento verticale del cono, ma n^n

lrtorrlo

^rralln

APPLICAZIONI E CIRCUIn REALI Quando si applica un segnale elettrico contenente informazione soI^^"tut

.,..l .,^ -'+^^-"1-^+^ -hn rd r Lc, LrE d du u r d{tupc

n E liil-

bero in aria, il cono vìbra e muove l'aria sia davanti che dietro. Questo

Altopa rla nte smo ntato. Si possono vedere la bobina mobile, il cono e I'anello di centratura.

(r,nnnné lr nonor:ziqne di Onde Juv|/vl sonore frontali e posteriori, che avendo diverse fasi oossoto arri-^^+"-.+-"-i oppure ^^ vare a conì.ra5ì.arsr a sommarsi. Dopo vari rimbalzi, queste onde arrivano al nostro orecchio, con ritardi differenti e producendo un suono de'ormato e carenle di h:cco fron|lpnze Pcr cvrrorE ^,,i+-"^ 9uE^,,^ sto fenomeno gli altoparlanti vengono montati sulle casse acustiche, che convogliano le onde in modo adeguato e impediscono le distorsion

Interruttori di prossimità n questa

sezrone saranno presentate le principali caratteristiche dei sensori e attuatori che si utilizzano abitualmente nelle applicazioni di robotica e microrobotrca.

SCHEDA TETNICA E COMMERCIALE Generalmente si tratta

di interruttori normalmente aperti (N/A) che chiudono i loro contatti quando viene rilevato un oggetto ad una determinata distanza. Si possono dividere in due grandt gruppi: quelli di tipo induttivo e quelli di tipo capacitivo. Nei primi, quando si rileva un corpo metallico, si altera il campo magnetico nel dispositivo, men-

tre in quelli capacitivi varia il valore della caoacità.

lnterruttore di prossimità di tipo cilindrico liscio

Queste alterazioni influenzano gli

amplificatorì integrati che sono con-

tenuti all'interno del sensore, e

che

forniscono un'uscita on-off. Esiste sul mercato una grande

varietà di modelli di interruttori, ne descriveremo alcuni molto interes-

santi, distribuiti a livello mondiale d: R( l-nmnrìnont< PRTSENTAZIONT r CCILLEGAMINTI Fra gli interruttori induttivi, presentia-

mo quelli a cilindro liscio e quelli

lnterruttore induttivo, modello rettanqolare.

forma rettangolare. I primi sono forniti con il cavo schermato di collegamento in PVC, protettr contro i cortocircuiti e l'inversione di polarita sull'alimentazione. ll modello rettangolare drspone di un LED che si accende quando vrene rilevato un oggetto.

Ssnsori u dislsnzu

lnterruttore di prossimità di tipo capacitivo con distanza di rilevamento regolabile.

I modelli Vl30 e M'lB che distribuisce RS

Cnmnnnentq sono interruttori

prossrmità capacitivi che possono essere utilizzati in modo diretto nel cir-

Mó,5

3 Khz

500 Hz

Distonzo di rilevonenfo

0,é mm

0,8 mm

1,5 mm

(orrenle di eommutszione

100 mA

200 mA

100 mA

frequenzo di comnotozione

cuito, in quanto possono gestire una corrente srno a 250 mA. Dispongono di un LED che segnala quando il sensore è acceso e di un altro che si iìlumina quando viene ril^',-+^ ,^ ^^^^++^ revdL\J ,uil uvvcrLU.

FUNZIONAMENTO E GESTIONE Gli interruttorr di prossimità induttivi del tipo a cilindro liscio sono quelli più piccoli, hanno un diametro di 3 o di 4 mm e possono essere alimentati da una tensione romnresa f ra 10 e 30 \/DC mentre ner la ve rsione con diametro da 6,5 mm il margine di tensione arriva sino a 60 VDC. Possono lavorare con temperature fra -25" e +70' C e sono prodotti in tre modelli, a seconda del diametro del cilindro (3, 4 e 6,5 mm).

voro. fra 1 e 2 KNz, con una corrente di commutazione fra 50 e 200 mA. Gli rnterruttori capacitivi hanno la possibilita di regolare la distanza di rilevamento fra 0 e 1O mm, su coroi che non devono necessariamente essere metallici. Possono lavorare ad una frequenza di 10 KHz.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALI In generale servono per rilevare la presenza di oggetti all'interno del campo di lavoro di cui dispongono; gli interruttori induttivi sono destinati ai corpi metallici, quali presentano diversì coefficienti di riduzione a sei

CARATTERISTICH E TECNICH Gli interruttori a forma rettangolare possono essere di tre tipi, a seconda del modello e della frequenza di laE

Sensori q dislnnzcr

conda del metallo di cui sono composti. Quelli capaciti-

vi possono rilevare corpi di cartone, legno o

PVC.

Interruttori ottici di prossimità desiderassero ricevere informazioni tecniche

n questa sezione saranno presentate le principali caratteristiche dei sensori e attuatori che si utiliz-

piÙt

dettagliate oppure acquistare questi sensori, possono richiedere il cataloqo completo direttamente

zano abitualmente nelle applicazioni di robotica e mìcrorobotica.

all'azienda.

PRESENTAZIONE GENERALE Nell'industrìa in generale e in robotica in particolare, sr utìlizzano molto i sensori che rìlevano la vicinanza degli altri oggetti. ll nostro amico Monty dovra realizzare molti compiti in cui descrivendo delle traiettorie potrà incontrarsi casualmente con degli ostacoli sul suo cammino. Rilevarli e conoscerli sara una delle azioni immediate per portare a buon fine il suo compito, e per questo necessita di sensori che lo avvertano della presenza, ubicazione e volume di questi ostacoli. ll metodo più efficiente consiste nell'utiììzzare raggi della luce per rilevare la presenza dì un corpo. Per questo sono necessari un emettitore e un ricevitore di raggi. Quando un ostacolo si interpone fra due sensori, impedisce che il ricevitore riceva la luce, oppure trovandosi di fronte riflette i raggi che arrivano al rrcevitore. In questo capitolo saranno presentati una serle di interruttori ottici di prossìmità commerciali, distribuiti dalla ditta RS Components. I lettori che i

FOTOINTERRUTTORI

A PRONLO SOTTILE, MODELLO E3JM Questo interruttore ottico fabbricato da Omron controlla un relè capace di sopportare 3 A a 250 VAC. I contatti sì oossono selezìonare fra normalmente aperti (N/A) e normalmente chiusi (NiC), e cambiano il loro stato quando il sensore rileva un co r00.

Uattivazione del relè si può avere quando incide luce sul ricevitore o quando non incide, a seconda della necessità. I raggi luminosi che invia l'emettitore sono riflessì da un catarifrangente che impiega la tecnica della luce polarizzata per evìtare riflessioni di luce errate. Ouando è necessaria un'unità di attuazione diretta della luce sul ricevttore, si fornisce la coppia emettitore / ricevrtore.

Oltre la versione standard esistono modellì temporizzali, che permettono di selezionare l'uscita con un ritardo alla chiusura, all'apertura oppure istantanea, con tempr compresi fra 0,1 e 5 secondi. ll prezzo di questi sensori varia da 90 a 150 Euro approssimatlvamente, seconda dei modellì.

CARATTERISNCHE TECNTC H E Distanza di rilevamento Modello E3JM-10M4TG: 10 m Model lo

E3J

M-R4M4/R4M4TG:

4m con il riflettore standard

Fotografia del fotointerruttore a profilo sottile.

Modello E3JM DS70M4/DS70M4TG: regolabile fra 0 e 0,7 m Tensione di alimentazione: da 12 a 240 VDC e da 24 a 240 VAC Commutazione a relè: 3 A a 240 VAC lndicazione di rilevamento: LED rosso Tempo di risposta: 30 ms massimo Temperatura di f unzionamento: da -25" a +55" C

lnterrullorl oltld

INTERRUTTORE DI PROSSIMTTÀ

A BARRIERA Vìene commercializza|o in una scatola di alluminio di colore nero, dalla quale esce una lente; da questa lente esce il raggio di luce infrarossa, generato dall'emet-

titore, che colpisce ilcorpo da rilevare e si riflette, rientrando dalla stessa lente sino al ricevitore che è alloggiato nella stessa scatola. Con il sensore viene fornito un disco speciale, per provocare una riflessrone ottrmale. Questo disco può essere montato sull'oggetto da rilevare. La distanza di lavoro è 3 m, distanza che puo essere minore se si usa un riflettore diverso da quello fornito con il prodotto. Questa unità controlia un contatto isolato di un relè che si attiva quando il raggio di luce emesso è ricevuto dal ricevitore, illuminando ancne un LED di segnalazione. CARATTERISNC H E TECNIC H E Tensione di alimentazione: 110/240 VAC a 50/60 Hz Temperatura di funzionamento: da -'l 0' a +55o Tempo di risposta: 120 ms massimo Frequenza di funzionamento massíma: 2 Hz Valore nominale dei contatti del relé:

2Aa250VAC SENSORE FOTOELETTRICO Si tratta di un'unità che combina emettitore e ricevitore luminosi in alloggiamenti separati da una scanalatura, che misura da 2 a 15 mm, fra cui deve passare il corpo da rilevare interrompendo il raggio lumrnoso. La commutazione del contatto di uscita si puo attivare con luce o con oscurità ed è molto impiegato nel rilevamento di stampe di etichette, linee di stampa e sistemi di conteqqio.

:ìi,:

fabbrrcato da Erwin Sick Ltd ed ha un prczzo ap-

prossimativo di 120 Euro.

CARATTERISNCH E TECNIC H E Tensione di alimentazione: da 10 a 30 VDC Temperatura di funzionamento: da -20" a +60" Corrente di commutazione: 100 mA Tempo di risposta: 'l ms il modello WF15 Frequenza massima di rilevazione: 500 Hz il modello WF15.

INTERRUTTORE DI PROSSIMTTÀ CON NBRA OTNCA Esistono due versioni di questo prodotto, una per la rilevazione diretta del raggio di luce e l'altra per la rilevazione per riflessione. La sua caratteristica principale è che

dal contenitore fuoriescono due cavi in fibra ottica, che permettono di montare l'emettitore e rl ricevitore di luce nella posizione più adeguata. I cavi in fibra ottica hanno una lunghezza di 2 m, però, insieme al prodotto è incluso un coltello speciale per tagliarli alla misura desiderata. Uno dei cavi trasmette il raggio di luce e l'altro lo riceve. Nell'unità di rilevazione diffusa ossia per riflessione, i due cavi confluiscono all'interno dello stesso terminale. Le due versioni dispongono della regolazione della sensibilità e di un LED indicatore per autodiagnosi. Uunità di controllo ha un prezzo approssimato dì 132 Euro, mentre i cavi di fibra ottica costano circa 44 Euro.

CARATTERISTICHE TECNIC HE

Metodo di rilevazione: luce rossa visibile Tensione di alimentazione: da10 a 28 VDC Corrente di uscita: 100 mA massimo Frequenza di funzionamento: 2OO Nz masstmo Temperatura di funzionamento: da -20'a +60" C Distanza con rilevazione diretta: 5 cm Distanza con rilevazione diffusa o riflessa: 2 cm.

!iHffiTffi

.,.,

.: lnterruttore di prossimità a barriera retroriflessivo.

lnlerrultori ottici

Fotografia del sensore fotoelettrico.

lnterruttore di prossi mità a fibra ottica.

Interruttori ottici di prossimità (2^ parte) s{ANNTR DI

rnnd: dollo ocinonzo o r^loll':n-

CSLORT

di un sensore ad alte nrpst:zioni ran:re di rilevare Si tratta

I p rrnit: sono nrotette contro i cortocircuiti, e sono fornite con un cavo di 2 metri di lun-

aree di un colore unico o fino a tre colori differenti. È fabbricato dalla ditta Erwin Sick Ltd, e il suo rnctó npr rrn rnloro e d,l clrca 722 Euro, mentre per tre colori è di circa 969 Euro. ll colore o i colori si impostano nell'unita in modo manuale, o mediante un PLC esterno, utilizzando il metodo dell'autoap-

ghezza, debitamente col legato.

A titolo orientativo, il prezzo

fÀRA?TSRAsffie +{r TF{Ng{*Èg Tensione di alimentazione: da 12 a 24 VDC Corrente di uscita: 100 mA massimo

Foloorafia dcl scnsore ner i colort

riflessa, e si puo regolare la sensibilità di ogni colore in modo individuale. Dispone di una luce pilota di segnalazione e di uscita PNP orotetta contro i cortocircuiti

{ARAFTf; RSSTX{ !"{ g gilC N ge 3"i r Temperatura di f unzionamento: da -1 0" C sino a +55o

può approssimare a BB Euro.

prendimento. La rilevazione del colore può :rnrenire diretta o Y-', inridenza - ner "

licazione.

Tensione di alimentazione: da 1O a 30 VDC Consumo di corrente: 60 mA Uscita nominale: 100 mA Frequenza di commutazione: 1 KHz Raggio di rilevamento: da 12,5 sino a 60 mm lmmunità alla luce esterna: fino a 20 K lux

Tempo di risposta: 2,5

Temperatura di funzionamento: da -25' C sino a +55" C Stadio di uscita: PNP o NPN, selezionabile Raggio di rilevamento: 200 cm con il riflettore forn

to dalla casa

5gr{5*R€ A RSFLES53*Ns e*ru VITS La casa Baumer Electric costruisce due sensort a riflessione diffusa, identificati con la sigla MlB e M30, capa-

sINSSRI ùTT!C# A VTTE Omron fabbrica un piccolo sensore ottjco del tìpo a nflessione, che ha una lunghezza totale di 95 mm e che si puo fac,lmenre avvitare. Puo riievare oggetti oosti sino a 2 metri di distanza, utilizzando il riflettore fornito normalmente insieme al sensore. come si ouò vedere nella fotografia. ll tempo di risposta è di circa 2,5 ms e le uscite PNP e NPN si possono selezionare in modo che i contatti finali si possano configurare come N/A oppure N/C, a se-

Fnfnnraf ia clall'inforn ttfnro

ottico a vite con il riflettore che lo accompagna.

InterrsÈfi*rl oÉfiai

ci di rilevare oggetti, grazie alla luce riflessa, a 200 mm e a 2 m

FOTOINTERRUTTORE LEVETTA

rispettivamente. Questi prodotti

In questo caso il sensore ha l'emettitore e il ricevitore posti uno in fronte all'altro, se^-"-+i oa parar 'J^ ,,^scanaralura In cut vtene Inuna --^^^l-r trodotta un'aletta girevole. quando qualche corpo mobile la sposta per il verso giu-

sono commercializzali, così come tutti quelli di questo capitolo, da RS Components I contenitori di questi rnterruttori ottici sono nichelati e sigillati, e dispongono di una regolazione della sensibilità, e di un LED che indica lo stato dell'uscita

sto. È composto

ll modulo M3O dispone

anche di un LED intermittente co-

me avviso di malfunzionamen-

to.

Fotointerruttore con levetta girevole, che interrompe il raggio di luce.

da un fototransistor e da

un emettitore di luce infrarossa. L'aletta girevole, azionata mediante una leva, interrompe il raggio di luce e commuta I'uscita del transistor, permettendo così l'attivaziona dollo nnrto lnnirho f-l: rtî nra77^ 2nprossimativo dr circa 3 Euro.

Questo LED lampeggia

quando cessa la ricezione della luce in condizioni ottimali, anche se l'unità continua a f unzionare. Per entrambi gli interruttori è possibile regolare la distanza di rilevazione, mediante un potenziometro, sino a lunghezze minime molto vicine al pannello frontale. ll sensore M18 ha un prezzo orientativo di circa 80 Euro, mentre il sensore M30 costa quasi il doppio.

CARATTERISTICH E TECNICH E Modello: M18, M30 Distanza massima di regolazione: 200 mm, 200 cm Tensione di alimentazione: 10-30 VDC, 10-40 VDC Corrente di commutazione: 200 mA, 400 mA Frequenza massima di commutazione: 1 KAz,200 Nz Temperatura di funzionamento: da 0" C a + 65" C Stadio di uscita: Transistor PNP

CARATTERISTICH E TECNICH E Diodo di ingresso Intensità di picco: 3 A Tensione inversa VDC: 3V Potenza massima: 'l 00 mW Fototransistor Intensità di collettore massima: 100 mA Corrente continua di collettore: 25 mA Potenza dissipata: 100 mW

SENSORI LASER tulilizzo di un laser nel modulo ricevitore, permette la rilevazione di oggetti situati a una distanza da 1,6 mm fino a 8 m. Utilizzano come fonte luminosa una luce rossa visibile, e dispongono di una regolazione della sensibilità mediante un potenziometro. Sono fabbricati dalla ditta Baumer Electrìc. Hanno un'uscita PNP e un'uscita speciale per le pro-

ve; il costo approssimativo dell'ìnsieme mostrato nella fotografia è di circa 600 Euro.

lnsieme di emettitore e icevitore a barrrera, con laser

lnlerrul{ori oltiti

CARATTERISTIC H E TECNICH E Modulo: Emettitore, Ricevitore Punto focale del raggio: 0,4 m Indicatore di acceso: LED verde Indicatore di uscita: LED giallo Indicatore di regolazione: LED verde Tensione di alimentazione: 10-30 VDC, 10-30 VDC Corrente di commutazione: 200 mA Tempo di risposta: < 0,1 ms Tipo di laser: lECB25-1/1993 Sorgente luminosa: Laser rosso Lunghezza d'onda: 675 nm

Ultrasuoni (r)

e onde degli ultrasuoni oscillano ad una frequenza superiore a quella dell'udito, e il loro range è compreso fra 20 e 400 KHz o più. Sono molto adatte a misurare drstanze piccole nell'aria e distanze un po' più grandi nell/^-^,,/-^^-.\ |Ld - .^l-+;,,-' 'i .i5l -propagano ^ cul rerdilva l^^+^'-lenlezza a I acqud (sorìdu.

delle onde luminose. Uangolo di incidenza è uguale alI'angoìo di riflessione.

TIPI DI

SENSORT AD ULTRASUONI

metodi oer la oroduzione di onde ad ultrasuoni sono simili a quelli per la produzione delle onde udibili, infatti alcuni altoparlanti per gli acuti possoI

no emettere f requenze superiori a 20 KNz. Secondo il principio usato nell'emissione delle onde, si impiegano due tipi fondamentalì di trasduttori: - Magnetorestrizione: si sottopongono ad un campo magnetico oscillante pezzi magnetici in grado di variare il loro volume, mettendo in oscillazione l'aria circostante - Piezoelettricità: si basa su di un cristallo piezoelettrico, la cui oscillazione

produce

le onde

ultrasoniche. Sono economici e semplici, quindi sono i più usati. ll circuito di applicazione, che ptù avanti descriveremo, impìega un trall raggio degli ultrasuont st sduttore piezoelettrico da 40 KHz, che concentra a partire da 5 m dall'emettitore, mrgliorando la sua direzionabilità determina un periodo dt 25 microsecondi. Con queste caratteristiche, la gli ultrasuoni, dell'ordine dei 340 m/s, îa sì che i circuidistanza fra due onde consecutive di ultrasuoni sarà: Distanzaminima:v.T= ti di emissione, ricezione ed elaborazione siano abbastanza semplici. = 340 . 2511.000.000 = 8,5 mm

Altri vantaggi inerenti agli ultrasuoni sono: - Hanno un'eccellente direzionabilità, come illustrato nella figura. - Non sono influenzati dal fumo e dalla polvere. - Possono rilevare oggettr trasparenti alle onde luminose. - fallìneamento del raggio di onde ultrasoniche e meno critico che per altri tipi di onde. - (onrrnnn I: lanne della f ifleSSiOne

Schema a blocchi di un circuito per l'appltcazione degli ultrasuoni

Sensori qd ultrqsuoni romlnercicrli

attivato al momento dell'invio del raggio di ultrasuoni, all'attivazione di Enable. ll compito del PIC è mettere in marcia un contatore di impulsi quando genera il segnale Enable, e fermarlo quando riceve l'impulso di uscita del ricevitore. Conoscendo il valore del conteggio del contatore di impulsi si puo calcolare il tempo che l'onda emessa ha impiegato per riflettersi nell'ostacolo e ritornare. Dato che le onde si spostano ad una velocità di 340 m/s, e facile calcolare la distanza fra l'emettitore e l'ostacolo.

FUNZIONAMENTO E UTTLIZZO La distanza da misurare si calcola come il prodotto del tempo trascorso fra l'emissione e la ricezione dell'im-

Schema dell' emettitore ad ultrasuoni

UN CIRCUITO APPLICATIVO PER MICROROBOTICA Nella figura è mostrato lo schema a blocchi di un circuito pratico che contiene un emettitore e un ricevitore di ultrasuoni, e un microcontroller che gestisce tutto l'insieme. Lemettitore genera onde da 40 KHz quando il PIC attiva il segnale Enable. Utllizza un sensore pie-

zoelettrico alimentato da un multivibratore astabile, basato su di un temporizzalore 555. Quando il PIC genera il segnale Enable, mette in marcia un contatore interno di impulsi di clock, che si fermerà quando il ricevitore riceverà l'onda riflessa. Nel ricevitore si usa un altro trasduttore piezoelettrico, che riceve l'onda riflessa dell'emettitore. Dato che il segnale prodotto è molto debole, deve essere amplificato in due stadi, formati dai transistor T1 e T2. ll se-

pulso ultrasonico, per la velocità del suono diviso due. Per la misura di grandi distanze sono preferibili ultrasuoni a bassa frequenza, dato che l'assorbimento dell'aria in questo caso è un parametro importante. Per la misura di distanze brevi, sono più adatte le alte frequenze, dato che e possibile ottenere una precisione maggrore. I trasduttori che inviano e ricevono gli impulsi ad ultrasuoni possono essere di tipo piezoelettrico o capacitivo. I primi sono basati su di un cristallo di quarzo posizionato fra due lamine metalliche ricooerte da un materiale acustico. Quelli capacitivi variano la capacità con il movimento di una sottile lamina di plastica Gli ultrasuoni si impiegano in preferenza nella rilevazione di oggetti piani messi in modo perpendicolare al raggio di onda emesso. Con altri angoli variano sia la precisione che la sensibilità. Dobbiamo considerare che Ia polvere in sospensione assorbe il suono.

gnale amplificato è por rettificato dai due diodi D'l e D2, insieme al con-

densatore C2. Come nossiamo vedere dallo schema, lo stadio di uscita e formato dai transistor T3 e T4, che formano un circuito a scatto. Quando la base di T3 ricevp rrna oolarizzazione

rneriorp a O 25

mV T3 si satura e T4

hlorr: npner:ndo

rjn

imnrrìso in D3 che serve ner fermare il contalore ,-, F", di impulsi che era stato

Schema elettrico dello stadio ricevitore di ultrasuoni

9'.,9n-so1i'.gg xlttrty,,-9*!,l

,f,-o-"s..s.€,r,t1.,.H,f,*|'..*..*.,,,,,,,,,

(il)

Ultrasuoni

- Tam^^.-+' '"rEr I rPEr oLUrd

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE

funzionamento da -25" C sino

a tecnica degli ultrasuoni è molto interessante per la misura di drstanze senza contatto, ed e impiegata in una vasta gamma di sensori di

a+70"C - Uscita analo-

prossimità. ln microrobotica è molto efficace per rilevazione degli ostacoli e per aiutare a prendere le decisioni

lnterruttori di prossimità ad ultrasuonÌ con uscita analogica

stanza rispetto all'oggetto rilevato. N/ìonty dispone di un emetti-

un'uscita proporzionale alla distanza. Si puo regolare alla massima frequenza in modo che dia un'uscita da 0,7 a'10 V oer distanze oari a 150 e 600 mm. E dotato di un potenziome-

tore e di un ricevitore di ultrasuoni per calcolare le distanze che

Misurando il tempo impiegato dagli ultrasuoni, 'dalla loro trasmissione sino alla loro ricezione, Monty riesce a calcolare la distanza che lo separa dagli oggetti.

<an2r2n^ d:nli ""v"

ostacoli che si pongono sul suo cammino.

frn

Sono utilizzate frequenze superofl a

con un margine da

quelle udibili , fra 20

molto facile, gralampeggia se l'obiettivo si trova

all'interno dell'a-

dalla ditta Pepperl and Fuchs, e funziona come un sendi prossimità, per il controllo delle distanze da qualsiasi superf icie

o nohreroq: Fornisce un'uscita analo-

, -,- *gE Ronge

che ha come riferimento il co-

**-**j-::1,1-ró- i, :,1-1-1ll .L":::,*g

di Rilevomenro in

Tempo di Risposld in me

i"r:::* :

óO-5OO ?OO-2.OOO 5OO-4.OOO J5

nir: <i: in ton<inno Frequenro del Trosdufiore in KHr 3SO che in corrente; dispone di un connettore a 4 piedini tramite rl quale

eseguono le funzioni di apprendimento e di compensazionp della tpmnpratr rra. Fra le caratteristiche oiù imoortanti del sensore della fioura, che ha come riterimento il codice 258-4926 del catalogo di RS-Components, notiamo:

Sensore ad ultrasuoni a scansione diffusa con uscita analogrca.

pertura del raggio di ultrasuoni, ad una distanza compresa nella scala prescelta. Le principali caratteristiche di questo sensore

figura è costruita

sore

u--

sensibilità

zie al LED che

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTO

liscia, solida, liquida

doformi-

B a 1l mV/mm. L'allineamento del dispositivo è

condo la distanza da

La sonda ad ultrasuoni mostrata nella

nar

nare la

piu di 400 KHz, se-

misurare. ll range delle misure va da pochi centimetri oiù di 100 metri.

10v

Un altro senquello sore molto interessante e a scansione diffusa, fabbricato da Honeywell Control Systems Ltd. Ha un contenitore a tubo filettato, in acciaio inossidabile. Utilizza gli ultrasuoni per rilevare gli obiettivi e fornire

seconda della di-

glca da 4 a 20mAeda0a

ó.OOO

too

300

500

175

ó5

dice 'l83-537 del catalogo

RS Components, sono:

Distanza massima di rilevazione: 1.200 mm Frequenza portante: 215 k1z

Ripetitività: 1 mm Tempo normale di risposta: 50 Uscita analogica: da 0,7 a 10 V

Sensibilità: da B a 17 mY/mm Tensione di alimentazione: da 19 a 50 VDC Consumo di corrente: 30 mA.

9ensori od ultrnsuoni Gornrnerciali

G *€

Termocoppie a misura della tempe-

Materiale della guaina: acciaio

ratura per mezzo delle termocoppie è basata

inossidabile

sul principio di

Materiale della punta: argento da saldatura

See-

€

costantana si uniscono due metalli o mateTempo di risposta: 1,25 secondi riali conduttori, ed esiste una difmassimo ferenza di temperatura fra i loro Temperatura di funzionamento: estremi, si ottrene in essi una tenSonda e cavo di una termocoppia di tipo J per uso intensivo da -60" a +350" C. sione proporzionale alla differenza stessa. Esistono differenti tìpi di termocoppie, classificate secondo materìa|i uîtlizzati, FUNZIONAMENTO E GESTIONE La connessione fra il cavo di colìegamento della termonella seguente tabella sono riportati più importanti: coppia e il circuito elettronico, è fatto con fili di rame normale, dato che i fili con cui è costruita la sua prolunga originale costano molto cart per percorsi lunghi. Prima di poter misurare con un voltmetro di precisione 0.054 la piccola tensione di uscita della termocoppia, bisogna 1.260 O,O4O Ni-CrNi K amplificarla rn modo conveniente. 4OO O,O45 Cu-Coslsnlono . T

beck

Termocoppia: tipo J con ferro

821). Quando

-t:--1:-y::-Lr::::::::y ,

j:ru-*g*

'1;:i:"!,::'#;f,'" 875

APPLICAZIONE E CIRCUITI REALI I principali vantaggi delle termocoppie sono:

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTO Normalmente la termocoppia è costruita a forma di sonda, dove I'unione dei due metalli è protetta con un tubo di acciaio inossidabile, come il modelìo della fotografia la cui punta è saldata in argento. È fornita con 2 m dì cavo di collegamento ricoperto in fibra di vetro con maglie di acciaio inossidabile. Le caratteristiche fondamentali della termocoppia della figura che ha come riferimento il codice 219-4125 del cataloqo RSComponents sono le seguenti: Unione freddq É?dda @mkiubl

tlenpeft@

-rd

La tensione generata sull'estremo

freddo dei metalli è proporzionale alla differenza di temperatura. Il valore di K si misura in mV/"C.

Sensori di fempeÍ.rlurc

. Ridotto costo e volume.

2. Elevata precisione. 3. Brevi tempi di risposta.

4. Robustezza in ambiente industriale. A seconda delle caratteristiche dell'applicazione, si sceglie il tipo dì termocoppia adeguata, tenendo conto della temperatura massima, il tipo di ambiente dove sì inserisce la sonda e la sensibilità della termocoppia. Nella fotografia della figura è riportata una termocoppia di tipo K con la sonda in lamina metallica, per misurare temperature superf iciali. La sonda della figura può lavorare con temperature comprese fra -100" C e + 450" C, ha una costante di tempo di 0,1 s ed ha come riferimento il codice 2181849 di RS-Components. E

molto effrcace per la misura di temperature super-

ficiali rapide e precise, come il controìlo della temperatura nei dissipatori termici o nei trasformatorì. In applicazioni di riscaldamento e ventilazione, questa sonda può misurare rapidamente la temperatura superficiale delle tubazioni. dei condotti e dei radiatori.

€

It transponder SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE Sono sistemi di identìficazione che non esigono ìl contat-

to fisico fra il lettore e l'elemento di identificazione per realizzare la lettura dei dati che quest'ultimo contiene. È sufficrente passare la chiave

o la scheda

codificata

prossimità del lettore. Per ìa descrizione è stato scelto un prodotto di rtconosciuto prestigio, e tipico della 5Ud

-^^t:---i^^^ldppllLdLlUltct

LUllrc

"serratura elettronica" della

ditta lberFutura Elettronìca. Funziona come un circuito in-

tollinontp npr il rnntrollo dell'accesso del personale.

stema legge

si-

codice pro-

Serratura elettronica con transponder, che utilizza una scheda di identificazrone.

grammato nel transponder n:q<ivn in nrrccfo a:SO Una scheda simile a una carta di credito. Quando il codice letto coincide con tutti i 1B dati scritti nella memoria del lettore, si attiva un rele di apertura di una porta per un tempo prefissato.

PRESENTAZIONT T TOLLEGAMENTO ll transponder passivo che contiene il codice di identificazione puo prendere di-

verse forme: Transponder passivo in forma di scheda lSO, confrontata alla bobina di rivelazione del suo codice

portachiavi,

chiave, etichetta adesiva, ecc. In questo caso è stata scelta una scheda di plastica norma-

lizzala

l\O la orrale avvict-

*ilevgre fenza ronlíl|o figito

TETTORE *-llFe-

BoBTNA

esrrnNn

)cl

CONTROLI-O coNTlono

lflcl(-

,L- #ffi

i i

i,ìcoNrnouo

rss+

_l_ MICROCONTROLTER

I25kHz -€

R.F.

Schema a blocchi del sistema di serratura elettrontca con transponder.

nandosi alla bobina del lettore invia il codice contenuto. Nella figura si può notare iltransponder passivo e la bobina che ne raccoglie rl codice.

FUNZISNAMENTS

T UTTLIZZO

ll principio di f unzionamento del sistema e semplice,

lettore o identificatore d soone di un oscillatore che in questa applicazione è da 125 KHz, il quale controlla la grossa bobina che origina nel suo intorno un campo magnetico della stessa frequenza. Quando si introduce in questo campo la scheda o transoonder passivo si crea una tensione indotta che, raddrizzata e filtrata, è sufficiente per alimentare il chip CMOS a basso consumo, che genera il codice con una serie di impulsi. Le variazioni deì flusso magnetico inducono nella bobina del lettore un'altra tensione, correlata agli impulsi, che, dopo essere stata amplificata e filtrata, viene letta e codificata per esspre r-omnàrala con i codici scritti in memorìa. Nel caso che ci sia coincidenza, il microcontroller che governa queste ultime operazioni attiva un rele, per un tempo variabile ll sistema si compone di tre parti fondamentali: '1 . Transponder passivo, formato dalla scheda ISO fabbricata da Sokymat. Contiene una bobina e una memoria PROM da 40 bit. programmata, che si attiva entrando nel campo magnetico del lettore, generando

Rilevqre senz.r conlallo flsito

detta informazione in modo seriale, insieme ai bit di inizio, parità e stop. 2. Lettore dei codici, costituito da un circuito integrato U22708, della Temic, che contiene un oscìllatore da 125 KHz e circuiteria elettronica ausiliare. 3. Microcontroller che gestisce t U22708 e ricono<ro i hit nor l'idontifrr2=lana ..,,.-JZrur re e rd c,,..^cc;,,î 5uLLessrvd AtîlVaZlOne ^ la del relé di carico.

APPLTEAZIONI E CIRCUITI REALI Le possibilità di utilizzo dei transponder sono enormi, e oltre alla serratura qui descritta ne commentiamo i seg

uenti: a - Controllo tramite computer dei dati ricevuti. Al posto di utilizzare un microcontroller come identificatore, i bit inviati dal transponder passivo sono trasmessi in serie alla porta seriale di un PC dove vengono elaborati. b - ldentificazione delle persone senza la necessità

presentare nessun elemento. Il transponder

passivo può essere portato nella borsa, al polso, o in qualunque altro posto. c

- Etichettamento di prodotti con transponder

pas-

sivo per il controllo di vendite e furti. d Controllo di animali. e - Automatizzazione del orocesso oer awicinamento dei pezzi. senza necessità di contatto fisico.

Disptay

(r)

LCD

SCHEDA TECNTCA E COMMERCIALE ll display a cristalli liquìdi, chiamato in modo abbreviato I CD è rrn,a dplle nerifcrirho attr ralmpnte nirt uttlizzate per la presentazione dei messaggi. La sua flessibilita,

buona visibilita e giusto prezzo, fanno di questo visua-

lizzalore un dispositivo insostituibile nelle applicazioni con i microcontroller.

Nella fotografia si mostra un classico display LCD, che vlsualizza messaggi a due linee con un massimo di 16 caratteri ognuna: ovviamente, ne

esistono anche in altri formati Ooni tere e comJ' " caraf --'

posto da una matrice di punti luminosi o pixel da 5 x 7. ll display LCD contie-

ne un microcontroller che -^^^l- +,,++i I Pcrorl di tc9utd LULLr i^-"-^.ìetfi presentazione, uno dei piu ulilizzali è ii modello 44780

Hitachi.

PRESTNTAZISNT E CSLLEGAMENTO ll disnlav a 2 linee da 16 carat-

teri che descriveremo è prodotto dalla WINTEK CORPORATION, ed ha come riferimento WM-C1602Vì. ll suo

da un -

I.l-l.l*l-l*l*l*l

*I*l^1"

governato microcontroller tipo

funzionamento

ND447BO rntegrato sulla scheda ed e alimentato a +5 V con

un consumo dt 7,5 mW.

prestazioni più importanti del microcontroller sono:

1". Ammelte

caratteri

ASCll, oltre a quelli Kanji e

greci.

2". Si possono programmare caratteri speciali. (nn<f:mantnILV url dai r:\ dJ?a JPVJLOIIILI

ratteri a destra e a sinistra. 4". Possibilità di cambio di asnetto del crrrsore e movimenti del medesìmo.

Displav LCD a 2 linee

16 caratteri, formati da una matrice da 5 x 7 pixel

5u. Orientamento della nosizionp di visr talizzazione dei caratteri.

g*##tf

*,ffi t I

i,*ffi ti$.i

ll modulo dispone di '14 piedìni, di cui B sono destinati al trasferimento dei dati e dei comandi, altri 2 supportano la tensione di alimentazione di +5 V e la mas-)o, - ,ur,^I crLru -l+.^ .^^^l-Ontr2qtn tugutd ilil L_. .. .-,.,/ o i tro ri_

manenti sono quelli destinati al controllo del trasferimento e servono per determinare se sia in lettura o in scrittura (RA//#), abilitazione (Enable)e tipo di tnformazrone che si trasferisce: dati o comandi il/D

R/S).

ll display LCD puo lavorare in modo 4 bit, in cui il trasferimento di informazioni è realizzalo utilizzando solamente le 4 linee piu significative, DB7-D84, e collegando a +5 V le altre 4. In questo modo sono impegnate meno linee del microcontroller, anche se diminuisce la velocità di trasferimento. Nella figura soro riportati i collegamenti del display LC D a un PIC 1 6FB4 con bus a 4 bit e con bus a B bit. Per realizzare un'operazione

di scrjttttta nel disnlav ICD nuando si utilizza il hrr< d: R hit <i ocanrrnnn lo <onrronti operazronr: '1". Linea R/S o l/D a 0

o 1, a seconda che si voglia inviare un comando o visualizzare un carattere. 2". Linea RA/r/# = 0 per il modo scrittura. 3o. Linea E = 1 per abilitare l'LCD. 4". Si scrivono gli B bit sul bus dei datr

DB7-DBO.

5". Linea

= 0 per disabilitare l'LCD.

Se si utilizza il bus a <:r:

4 hit la seorrenza

l: qeflronta

Collegamenti del display LCD ad un PIC 16F84 con bus da 4 bit e con bus da B bit.

1'. Linea R/S o l/D a 0 o 1, a seconda che si desideri trasferire un comando o un carattere. 2".

RA/r/#

?o F -'1

5i scrivono i

4 bit più signifi-

cativi in DB7-D84. qo F-n 60 F-

7". Schema dei colleEamenti del display LCD modello WM-C1602M

Eisplay cr crisfrrlli liquidi

Si scrivono i .4

ficativi in DB7-DB4.

qo F-n

bit meno signi-

Disptay

LCD

(II)

INSIEME DI CARATTERI Mediante il display LCD WM-C1602M possiamo visualizzare tuttr i caratteri mostrati nella figura. I codici dei caratteri che desideriamo vedere si registrano in una memoria RAN/ da 80 caratteri, chiamata DDRAM. Esìstono inoltre altre memorie da 64 caratteri, chiamate CGRAM, per rmmagazzinare caratteri speciali provenienti da un generatore di caratteri proprio, dove l'utente puo definire fino a 8 caratteri da 5 x 7 pixel.

GIOCO

DI ISTRUZIONI O COMANDI

il disnlav I CD e ottenere differenti effetti visivi esistono insiemi di istruzioni che vengono Per oestire

introdotte tramite il bus dei dati. ouelle che descrtvtamo sono le oiù imoortanti: CLEAR DISPLAY Cancella il display LCD e colloca il cursore alla prima posrzione (indirizzo 0): impiega ad ese-

guirsi 1,64 microsecondi. CODICE: R5 R/W DBi DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DBI

DBO

0 0 0 0 0 0 0 0 00

HOME: Colloca ìl cursore nella posizione di inizio e I'induizzo della memoria DDRAM di visualizzazione si pone a O. Tarda ad eseguirsi 1,64 microsecond

CODICE: R5

R/VV# DB7 DB6

M5 DM

DB3 DB2 DBlDBO

00 000000lx

DISPLAY ON/OFF CONTROL: Attivaldisattiva il display (D), il cursore (C)

e determina se lampeggia o no

(B).

Tarda ad eseguirsi 40 microsecondi. CODICE: R5 RftV# DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DBl

DBO

0 0 0 0 0 01D c8

Esistono altri comandi che controllano

visualizzazione dei caratteri dalla memoria, il senso dello spostamento, rl cursore. ecc..

EIRCUITI DI APPLICAZIONE

lnsieme di caratteri ASCII che può essere visualizzato nel display LCD

Nella figura è rappresentato lo schema dei collegamenti di un display LCD ad un PIC 16F84 in base alla configurazione del sistema di svìluopo MICRO'PlC

Utilizzo di

LGD

TRAINER, già descritto. Le principali difficoltà

dell'adattamento del PIC al display LCD risiedono nelle diverse velocità di funzionamento di questi due elementi. f LCD impiega da 40 a 120 microsecondi a realizzare una let-

tura o una scrttura e fino a 5 millisecondi nor rnmnioro

:lrr rno nnar:zinni

<nari:li

PIC lavorando a 4 Mhz impiega 1 microsecondo per eseguire un'istruzione, tranne nei casi di salto che tarda il doppio. Per non ritardare il PlC, l'LCD possiede un'istruzione

molto comoda, che dura solo un microsecondo e che legge I'induizzo del contatore

ir rr -^ il rdg ur

ULLUPdLU

" \l'BF: Flag Busy).

guendo questa istruzione BF

Se ese-

= 1, significa

che il display LCD è occupato e non può essere né letto né scritto. N/icrochip offre una <orio mnltn rnmnlot: di rnrrtino nor l; nastione del display LCD. Ci riferiamo alla libreria LCD_LlB che e dedicata ai display a due linee di l6 caratterr, con collegamenti in modo bus a otto bit Fra le routines piu interessanti ne riportiamo alcune:

Schema di adattamento del disolav LCD al PlCl 6FB4 nel MICRO'PlC TRAINER.

LCD-DATI

LCD_INI

Deposita il codice ASCII del carattere da visua izzare,

LCD a seconda dei tempi segnati dal costruttore ('15 ms) '1000' lnizializza

LCD_lNl

movlw

b'001

CAII

LCD_REG

call

;Codice dell'istruzione DELAY_SMS ;Temporizza 5 ms

movlw

b'001

call

LCD

1 1

ne e genera un impulso di ativazioqe de segnale

LCD_DATI

REG

call call

return

(modo comando) bcf RA,0 ;Disattiva movwf RB ;Valore ASCII da prendere per call LCD_BUSY ;Attende che si liberi I'LCD bsf RA,O ;Attiva (modo dato) goto LCD_E ;Genera un ìmpulso sul segnale RS

movlw

000'

DELAY_5MS b'001 1000' LCD-REG DELAY_5MS

call

presente nel regstro W, sulla pofta B. Attende che LCD esegua I'ultima operazio-

1 $

DELAY_5MS

Genera una temporizzazione di 5 ms. Si utilizzano due variabili chiamate DAT0_A e DATO_B che si decrementano fino completare la rernporizzazione.

movlw movwf clrf DELAY_I decfsz golo dec'sz goto DELAY_5MS

return

Élfilizzo di

LCD

0x1A

DATO_B DATO_A DATO_A,I DELAY_1 DATO-B,1 DELAY_1

;Carica la variabìle DATO_B

;Carica la variabile DATO_A ;Decrementa la variabile DATO_A ;Routine di 1 ms ;Decrementa la variabile DATO-B

La scheda MSX-84 UNO STRUMENTO DIDATTICO DI SPERIMENTAZIONT E APPLICAZIOhIE

PRIN CIPALI CARATTERISTICH T TECNICHE DELLA SCHEDA M5X-84

PROFESSIONALE La scheda N/SX-84 è stata orooettata con

tre obiettivi

La MSX-84 è una scheda autonoma. di utilizzo generale e di basso costo, che e controllata da un PlC16F84 ed

orincioa li:

Costruire un supporto didattico per l'apprendi-

mento pratico dei circuiti di controllo dei motori, e il collegamento dei sensori, attorno ad un microcontroller Prc 16F84.

2. lmpiegarla come piattaforma per lo sviluppo

è capace di rilevare lo stato di cinque sensori digitali

pilotare due motori a corrente continua oppure uno PAP Ecco alcune delle principali caratteristiche tecniche:

Dimensione normalizzata di 80 x'l 00 mm.

r Alimentazione mediante trasformatore da 15 VAC

applicazioni professionali, destinate a gestire dei motori secondo le informazioni di diversi sensori. 3. Funzionare come scheda di controllo del microro-

o batterie da 12 VDC.

bot

gio e regolazione. . Dispone di un circuito oscillatore e uno di Reset per il PlC16FB4. . Selezione della tensione applicata ai motori. . Possibilità di abilitare o no i sensori ed i motori in

PICBOT-2. Per coprire pienamente l'aspetto relativo all'apprendi-

mento del controilo di motori e sensori con il PlC16F84. il prod ut-

fnra

nraì-

pone

kit compo-

sto da

manuale

una

co llezion e Scheda MSX-84

di e

per il controllo dei motori e dei sensori

grammr fl-

esercizi

pro-

solti sulla MSX-84 e un insieme di componenti formato da motori, diversi sensori e la circuiteria complementare per

o Circuiti per la ricarica delle batterie da 12 VDC.

Comprende un circuito di raddnzzamento, filtrag-

mndn indinonrlonto o Connettore PICBUS per adattarsi a tutti gli strumenti

prodotti da Ingenieria de Microsistemas Programados S.L. La scheda MSX-84 e comoosta da ouattro blocchi orincioali che sono: 1". Alimentatore - 2o. Sezione del microcontrollore 3". Sezione di ingresso dei sensori digitali - 4'. Sezione del controllo dei motori.

ALIMENTATORE Lo schema dell'alimentatore è riportato nella figura, il suo compito prìncipale e produrre il +5 VDC per ali-

l'implementazione di tutti gli esercizi. Per ottenere maggiori informazioni consigliamo di

consultare www.

il sito

roco n tro

ado

Internet all'indiizzo res. co m/p i ca p I c. i

htm.

La scheda N/SX-84 inoltre puo essere in-

clusa in tutte le applicazioni in cui si control-

lino dei motori mediante le informazioni ricevute da differenti sensori digitali. Infine la N/SX-84 è la scheda di controllo

del microrobot PICBOT-2, e anche di quest'ultimo potremo ottenere maggiori informazioni consultando lnternet all'indirizzo inrlir:fn in nraeoÀonzs

Schema dell'alimentatore della scheda MSX-84

Scheds per

il conlrollo di mo*eri e sensori

ffi

ffi mentare il circuito elettronico e il microcontroller, inoltre fornisce la tensione continua che alimenta il motore. La tensione alternata di ingresso per l'alimentatore deve essere prodotta da un trasformatore esterno da 12/15 VAC e si collega al connettore.lB. ll ponte di Graetz D1, raclrlrizza nresÌa Lu tensinnc e C 1 l,a filtra npr ottenere da YvvJ 21 VDC. 15 a Tramite il regolatore di tensione 7812 e i diodi D2-D5 si ottiene una tensione stabilizzata di 13 VDC. Linterruttore SW3 applica questa tensione al regolatore 7805, alla cui uscita si ottiene il +5 VDC. D6 monitorizza questa tensione. Tramite l'uscita +VBAT si ottiene l'alimen-^")liCafe ten_ l-:zinna mntnri ll^'-l+"^^--iL.ili+- E ^ oPF ptrr irrrutur. tdztut tc nor ur crLro PU))ruilrLo

sione continua tramite pile o batterie al connettore J5; chiudendo SW3 questa tensione si appìica sia ai motori (+VBAT), che al regolatore +5 VDC.

to a RB0/lNT puo essere escluso, per utìlizzare questa linea per la richiesta di interrupt via hardware.

.ffi

STZIONE DEL CONTROLLO DEI MOTORI La MSX-84 ulilizza il driver 1293B per il controllo di due motori a corrente continua o uno PAP Per il primo caso

In nrrestn modo si rontrollano le uscite OUTI e OUT2 che pilotano un motore in entrambi i sensi di rotazione, a seconda del livello logico che prendono. ll pin RA1 pilota i segnali lN3 e lN4 che controllano le uscite OUT3 e OUT4, e di conseguenza l'altro motore a corrente continua I segnali RA2 e RA3 restano collegati agli ingressi di abilitazione ENl e EN2 che abilitano o no en-

trambi

i motori. ll jumper

+VBAI da +13 a +15

Gli switch

6,7,Be9dr

SWl

per-

mettono crollon:ro

di i

SEZIONE DEGLI INGRESSI DIGITALI Nlolln <rham: Ii nr raqf : <ozinno posslamo pn+rrn nordre l/rc td5Sezlone, nn<ci:m^

terli utilizzare

i connettori der sensori di ingresso, i microinterruttori e le linee del PlC. ll sensore collegato tramite J4, associato alla linea RA4/T0CKl,

in altri

,-,,i4

sociazione che esiste fra

zmniozzo di imnrrlqi orr

ll <an<nro

:ffi

VDC.

segnalr RA0RA3 per po-

Iraartanzo

,,€

JP1 seleziona la tensione di

quarzo che ha come sigla Y1, insieme ai condensatori C7 e CB genera una frequenza di lavoro di 4 MHz per il PIC'16F84 ll circuito di Reset è formato da SW2 e Rl. ll connettore J9 PICBUS raccoglie tutti i segnali del microcontroller, in questo modo si puo collegare anche ad altre periferiche.

inohre ntto servire come innresso deoli imnr rlsi che controllano il TMR0 ln questo modo si possono sviluppare applicazioni in cui si debbano contare impulsi, misurare

,ffi

il segnale RAO del PIC va a finire sul segnale lN1, tramite lo switch 6, e attraverso l'inverter U1F alsegnale lN2.

alimentazione dei motori. che ouo essere: +5 VDC o

SEZIONE DEL MICROCOilITROLLER Nello schema della figura riferita a questa sezione,

ffi

com, -^..J^ ^i+; ^, PrLr vuoruv le applicazioni non preveSchema della sezione dei sensori digitatt di ingresso della MSX-84

^rpnr-

€

dono l'utilizzo del drìver L2938.

€ €

-s '---é Schema della sezione del microcontroller della scheda MSX-84.

Schema elettrtco della sezione di controllo dei motori nella scheda MSX-84

,€

::.:i€

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s;gF-edg

pgr il eenfrclls di matari e reriseri

--:€ =ì€

i€

Microtelecamere (r) PRESTNTAZIONE

Uno dei sensori che fornisce piu inf ormazion i e q uello che genera l'immagine dell'ambiente di lavoro. In microrobotica, conoscere i dettagli e gli elementi che ruotano attorno al robot e imprescindibile, per nÒtor <ronlioro l: tr:iottnri: nirr v,u :Àrft: la ezinni pru nirr ouc:docuútLo tru ^^ c)cguilc ^.^^'rirn rc o4rvrr

nr:to nor <vilrrnn:rg il,' romnilo asseonato. --,,,Y,

effiCaCemente

Gli avanzamenti tecnologici intro-

dotti nelle microtelecamere, insieme alla riduzione di volume e di costo, h:nno roqn nrrocti (pnq^ri ido:li nor o<sere incorporati nei microrobot; inoltre la nossihilità di ottenere un'uscita digitale in alcunr modelli, favorisce il 'successivo trattamento dei dati delle immagini da parte di microcontroller. Nella figura riprodotta qui sotto e ri-

L'utilizzo di componenti SMD permette al modulo della microtelecamera di avere dimensioni di 54 x 38 x 27 mm

portata una microtelecamera monocromatica, commercial izzala da lngeniería de Microsistemas Programados S.1., molto pratica per qualsiasi applrcazione in microrobotica. La microtelecamera mostrata in fotografia occupa uno spazio di 54 x 38x27 mm, dimensioni ottenute grazre al fatto che tutta la circuiteria addizionale è basata su componenti elettronici SVID, como <i nrrn vodara noll ,,-,,4 vrsfa posteIore della microtelecamera riportata nella figura in alto.

DESCRIEIONE TTCNlCA La sigla commerciale della microteleca-

mera m onoc romati ca ideale per qualsiasi applicazione in microrobotica M icrotel eca

mera presentata e CCD/B-N-5600; essa dispone di un sensore di immagine CCD che con la lente e i pochi componenti radiali di cui necessita, non supera i27 mm

f$l*del!3

neiEreleleecmere

rìì{rÍi*lÙlif ìììììììì:::ìrìrìisilffi 4ifitiÌ'diÉ!l@81r1

di allezza. Nella tabella sono riportate le altre

pre-

stazionì e i parametri di funzionamento. La microtelecamera descritta ha una caratteristica molto interessante: la sua faciìità di connessione a tutti gli apparatì di trattamento dell'immagine, come possiamo vedere dallo schema deìla figura.

Uscito video

Midm outl Commutozione RGB Ingresso {R)

MICROTELECAMERE CON SENSORI CMOS

Ingr"rro-V"rd" {G}

Oìtre a utilizzare sensori CCD oer la trasformazione dell'immagine in segnale elettrico, sono molto ulilizzali anche i sensori CMOS. In questo caso in

un unico chip costruito con questa tecnologia e montato su di un piccolo circuito stampato, sono rntegrate tutte le funzioni di una telecamera convenzionale: matrice di pixel dell'immagine, temporizzazioni, elaborazione dei segnali, ecc. Inoltre permette l'inserimento di una porta di uscita digitale. Nella figura sono rappresentati quattro modelli di diverse microtelecamere fabbricate con di-

verse tecnologie, e che sono commercìalizzate dalla ditta Ingeniería de Microsistemas Programados S.L.

Commulqzione Video Ingresso Blu lRl

frol/50

Uscito Audio sinishq (L ourl Uscito Audio destrq {R oul)

Uscilo onologico con

2:l

Vpp,75 Ohm e polorilò negofivo

Model I i di microtelecamere

fflodellÍ di nni*nefeleesmere

(R in)

Schema dei collegamenti della microtelecamera CCDIB-N-5600 alla presa scart

= 74o

Sisfemo di sconsione inlerqlluaiolo

lngresso Audio desho

funsumo: 150 mA

= 55',

inl

Alimentozione

lines 380 orizzontsli x 450 verti(oli

Angolo dello lenle; V

l2Vcc

r/32.000

Risoluzione in

(r2

Ingresso Audio sinisko (L

Sensibililù oi roggi infroross'; può luvorore ol buio

Veloeitù dell'oiturolore eleîtronico compreso

lensione I 2 V

Microcamere

di visione

(il) IL CHIP OV5O17

MICROCAMERA

DI VISIONE

rhin rnntiono una teleCamera video completa, con sensore da 384 x 2BB pixel di dimensione dell'immagine. ll segnale analogico di rsr-ita soddisf: i ror-rrrisiti della normativa CCIR, con 50 fps di velocità

CMOS

C)ttesto LV Y ULJ

Quando il costo costituisce un fatto-

re decisivo nella scelta del tipo

Dimensioni: 35 x 29 mm

microcamera, quelle costruite con la tecnologia CN/OS risultano le più raccomandabili. Queste, oltre che in microrobotica, sono molto utilizzate nei videocitofoni, nei sistemi di srcu-

tezzò, ,,i-^.i parcneggt, negozl, vtsor ,.Ji or ^-.-l^ controlli di processi e visione artifi-

Mofice dei pixel: 384 x 288

m:<<im:

mare, e che per molte applicazionr è eccessiva lì chin rontiene un converVelocitù dell'otlurolore:

titore AD a 8 bit, che fornisce un

l/50 o l/5.000

Tempo di esposizione: progrommobile

matico e presenta come caratteristi-. "--i+- utgtLdtc. ^li^;+^l^ lq pr il rLrvorc lro .")ud u)LtLd ^"i^-i^.1^ La microcamera presentata e basata

se-

gnale digitale sincronizzato con la velocità di lettura della trama dei pixel. Mediante i pin HREF e VREF si puo sincronizzare la lettura verticale

cia le.

Nella fotografia sottostante possiamo vedere il modello CMOS/BN/AD-5603, che e il tipo monocro-

rha <i nrrn pre-program-

e orizzontale dei pixel. L'uscita PCLK si sincronizza con la lettura dei pixel.

La lettura dell'immagine può essere

Uscilo onologico: 75 ohm

effettuata in modo manuale e automatico, quest'ultima opera con l'immagine completa. In modo manuale si puo regolare ogni immagine e il

Scomione: progressivo (non inlerolloaiofo)

Lenli inrluse: Î 7,4

nn, F 2,1

(onsumo: Inferiore o

M i croca m

ra CM

OS I B- N / AD-

24,4"1

diante il divisore della velocità di tra-

5603

cMoS/8.NlAD-5óO3ì t-8

su un microchip CMOS che integra tr rtto lo fr rnzinni di yUdl)lO)l nr'.1.i..i +^l^-. It vr LCICLdmera, come la matrice di pixel, l'elaborazione dei segnali, Ia temporiz-

to I l-14

tó t7

zazione, ecc.

tratta del sensore OV5017 di Omnivision. Nella tabella riportata qui sopra sono enunciate tutte le altre caratteristiche principali di que-

sta telecamera.

,31,7

guadagno è determinato dalle esigenze dell'applicazione, inoltre è noc<ihilo crenlioro f no<tro Yut nerzieli Ltutl dell'immagine, e si possono selezionare differenti velocità di Iettura sino a cambiare frequenza di clock, me-

DO.D7 Vcc

GND

A3.AO

Bus dei doti bidirezíonole Alimentozione DC 5V+,2-0,5V

Mosso

PCtK

lndirizzi per i regisfri interni Abilito uscito per il bus dei doh Abilito scritturo per i registrl inlerni Ab;lito il chip ol funzionomento Uscito del sincronìsmo di Iineo Uscito del clock di pixel

VsYNc

Uscito del sincronismo verticole

OEB WEB

csB Hnm

Schema dei collegamenti dei terminali della microcamera e compiti dei medesimi

Specifiche tecniche delle rnicrocnmere di visione

!!f;w.N1lNN1NN1N11111.||'|\'\|''|$lryEffiiW]4'%:',*.":".!1]]i|ll]Wú)l]!Ì1]]]]]]]]'i%r@

smìssione. La lettura di una linea

Vqlore

orizzontale della trama dei pixel si controlla con il segnale HREF. Nello schema della figura si riporta il diagramma dei collegamenti

di defoult

xxxxxxxx

dei pin del modulo. Nel cronogramma della figura si riporia il funzionamento del bus dei dati a 8 bit della telecamera. Se viene selezionata una linea dell'array dei dati, quando i pixel di questa linea arrivano all'uscita, HREF = 1. Per leggere questi pixel bisogna induizzare iì registro appropriato con le linee degli indinzzi A3-A0,

attivare il chip con CSB = 0 e ìl modo di lettura con OEB = 0. pixel sono inviati tramite il bus e dati sono sincronizzati al segnale PCLK. Quando si colloca un pixel

-o-.9-l

l. ""**-G--cJ'l_--îl

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Vril..._.. .IUEj*.8i,-,._._-._!:::l!"1"1!"P:t Conrrdlo dello finesko vwcTl ffi[3;31

-ot-19-_,J!:ry,c,11-_

0r I

Ill0 IIII

R/w

099_0-0.9{0

00000000

T5T

TSTI7:0]

Riservolo per tesl

xxxxxxxx

TOPT

TOPT[7:0]

RiserYoto p€r lesl

xxxxxxxx

Tabella dei registri interni del chip OV5017

sul bus, PCLK = 1, e quando PCLK = 0, è il momento di leggere questo dato, poiché si è stabilizzato. Per controllare il funzionamento della microcamera esistono dei registri interni che si indirizzano con le lìnee A3:A0 e che sono rao0resentati nella tabella in alto.

SELEZIONE DELLA FTNESTRA DI LAVORO La matrice del pixel del chip OV5017 è composta da 384 file per 288 colonne, che si dividono in blocchi da

Duroto dello

'16

x 16 come si vede nella figura. Ogni blocco è composto da 24 pixel orizzonlali per 1B verticaìi. ll metodo per selezionare la posizione verticale e orizzontale della finestra è lo stesso. fìnni innlirizza tfttlt=72 u, rrn| ,!:r'rr' ronistro di R hit I bil 7.4 vy,,, ,, selezionano l'inizio deì blocco e ibit 3:0 la fine. Ad esempio, nella figura in basso, per selezionare la regione evìdenziata dovremo porre HWCTL = 4C hex. e VWCTL = 44 hex.

lins sizontole progrommots

I Cronog ra m ma d i f u nzi on a m ento del bus dei dati della microcamera.

l:ffi;wlwlw$ffi

x l8

PtxEt

Nella selezione delle finestre la matrice dei pixel si divide in blocchi da 16 x 16, che contengono ognuno 24H x lBV pixel

Sserifiche tecniche delle rnicrocqmere di visione

er#..*r-*r,*w

Microcamere

di visione (ilr) PRESENTAZIONE

DI UNîPPLICAZIONE

Per verificare e capire il funzionamento e la gestione di

una microcamera di visione, abbiamo scelto il modello descrrtto

in precedenza, il CMOS/B-N/AD5603.

microcontroller

l':nnlir:zinno

qestione utilizzeremo mnlto

semnlice e consiste nel leggere ì pixel dell'immagine in modo automatico,

e ìn seguito visualizzarli sulla barra dei diodi LED. Nella fotografia si mostrano i componenti utilizzati sulla scheda di prototipi PIC 18-ME dr Ingeniería de Microsistemas Programados 5.1. Gli elementi più importanti sono

Come

PIC'l 6F84.

PO-P3 per indirizzare i registri interni della telecamera tramite A0-A3. P4 è collegato con OEB (permesso di lettura) e P5 con WEB (permesso di scrittura). ll secondo dei circuiti integrati per il bus l2C ufiltzza le sue linee per controllare la barra dei diodi LED. ll suo lavoro consiste nel

depositare iì valore binario del pixel letto in una barra di LED, tramite I'elaborazione del PlC16FB4. Come possiamo vedere nello schema elettrico della figura, l'applicazione si configura attorno ad un PlC16F84: esso comunica con ìe due linee, che sup-

portano il bus l2C con d

circu

PCFBl74A

iti

integ rati

i quali

metto-

la microcamera e la barra

no a disposizione del mt-

dei LED luminescente.

crocontroller le otto ltnee

di l/O di cui dispongono. PlC16F84 dispone solo di Realizzazione dell'applicazrone su una scheda per prototipi Uno di questi circuiti inte13 ìinee di l/O digitali, che grati controlla i segnali della telecamera e l'altro quelli sono insufficienti per gestire tutti i segnali della microcadella barra dei diodi LED, sulla quale si deposita il valore mera. Per ampliare il numero di linee, sono state aggtunporte binario del pixel letto. mediante B linee ognuna. due da te esternamente l'adattamento con ìl bus 12C. ll microcontroller usa la porta B come bus dei dati bidirezionale con la microcamera. ll piedino RAO funziona come segnale SCL e RAl come SDA, entrambi componenti del bus l2C. RA2 st collega con il segnale CSB (abilitazione

della microcamera) e RA3 con PCLK (clock di lettura dei pixel). La porta A funziona come uscita, fatta eccezione per RA3 che è un ingresso e di RA4 che rimane libero. Ognuna delle porte complementari adattata con il bus l2C è implementata tramite il circuito integrato PCF8574A. Queste porte rispondono agli indirizzi 01 1 1000 e 01 1 1 1 1'1. ll prtmo dei circuiti integratt utrlizza i suoi pin

l. l. l. l. l. l- l. l. tT_'îT_"îT-T-T-

.-{:+t+*55 lN tN tN tNl tN rù tÈ

Schema dei collegamenti della telecamera e della barra dei LED al PlCl 6F84, che ha le sue linee di llO espanse tramite due PCFB574A.

Un'cpplicazione con Yisione

PRINCIPALI ELEMENTI

;TEttGM.ASM

DI PROGRAMMAZIONE

;0uelo progrommo ulilizo un Pl(ló(84 e due PtF8574A per qefie e vkuolìaore le informozioni ;di uno lelecomero con uxito digilole modello M4088. 5i leùgoir i pixel dello lelecomeru in modo

Por roalizztra a rznira nllpCtn nronr:mm:r rq j vrvyrurril

:0ut0mdi(o e si visuoìiztono su di uno bnno di IED.

iQU

p=ló(84 c=132 n=ó6 .4000000

;

include

"PlófiX.lN('

; l)èfinizione dei registfi

[0U

0x0(

; lnizio delle voriobifi del

tÌst

list list

tu0N l2(_vqr ùATO IIMPOI

EOU

IOU

0 tNtzl0

0rg

inrlude

12fl-0Wl.AsM'

0rq

;

tall coll m0vtw

12(

Veetor

di RtSFf

; lndude le routine di getione del bus l2t

dotq e [o poqono vio 12( sul

;US(|TA*: Ouesle rouline leggono il volore presente nello variahile ;disposilivo PtF8574A coniipondente. USTITAI

Frequenzu di lovoro

oxt8 0xl9

soio

Inizio bu: Ix Stort Bil h'oi l lo0oo'

; lniziolizzo le linee del bus 12( ; Invio tondízione di ilizio

Indirizzo disposìtivo (lefluro)

=l d 3

DotoBytè

csll

movf movwf

DATO;lll/

ccll

Jxl

coll

Txt-Stop-Bit

; lrosmelte sequ€nzr di SToP

lnizio Bus Tx Stort Bil

; Iniziolizzo Ie linee del hus ; Invio condizione di inizio

Byte

;

roll movlw

()al ;=al aTl ==

Bvle

h'ollililo'

movwf

DaloByte

(0ll

Tx_Byle

l2t

coll

TxÌ

eall

Txr-Siop-Bit

DoloByle

<T T

Svte

q ao

sTArUtfiP0 0x03

mowvl

ITMPOI

Dg-t0

tNl(oN,2 0xB8

mow{

0núil_RtG

btks

INTTON,2

q0t0

0il10_ì

PR00RAltll\r'lA

il,flZt0

CKI.O

DTIIO

_a)

-E

O--

-T ó I

3;=z= ; Seleziono bonro

mowvf

OPTI()N

MOVM

b'0000ii)00'

; Presroler do 156 per il lirner0 ; P([( ingreso, il refo di PA ustito

movwf

PORIA

RTG

oc o Q_5oc o o( dOT oc Eo oc o

PORTB

STAIUS,RPO

; Torno ol bonro 0

PORTA PORTB

:PorleAeEozero.

rNroil,6lt

; Scollego l'olimentozione

l0RT42

movlw

b'00101000'

(.)u al oo a) o=' o9_ oo =@ qq_ oó- qo 2-< :F

; Indirizzo 1000.

ftip

movwf

OATO

us(TAt

cotl

DEI,4Y

novf

PORTB,lt

movwf

DATO

; 5i muove il doto del hus del video ; ollo porlo B

USflTA2 'ATO,F

;5i visuclizo sulln bono dei [[D

àÈ È: 6-'

T c N

o' 5

in letturu

toll hd

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.IPUo a' o a 3 o oó< o a I, q qs q o a ?ó- oo 6. q a o o o o( @ 3 3 o a. = o o d. 9_ 3 o q. o o o

àÈ ==(

oo oo

b'llllilll'

movwf

f ir ii gg=58= EEEÉi= gríi o

; Ahiliro il chip

coml

roll golo

:'z _a) z C-'l

TtftlPol,r

PORTA,2

;

sTAtus,rP0 b'l00001 I 1'

drf drf bd

5_< ^ =b @ =< ia -<

o 3 .L (D tD

movlw

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DtL10 I

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;Rouline di rilordo

Dtil0

J-

OATO,v'l

movlw

AE xa-) a) C)

;'-' =<€ = == =i= 9)>; =-tì( i< T ;= z z. C jc) == >J4 9= .qî = =< o.=:. = ;x >.q'

; Jrosmeile lnd. disposilivo (leilura)

movf mowd

brt

6 é

return

D!I.AY

== : -O

DoloByîe

feúrn coll

-=-.;-= aì(

movwf

applicazione della microcamera, è necessario gestire i dati e i parametri del modello utilizzato commentati in precedenza. Inoltre, il controllo della telecamera esige la conoscenza dei suoi registri interni, così come degli indirizzi a cui corrispondono e delle f unzioni che realizzano, che sono esooste nella tabella.

; lipo di dispositivo ; No di rorotleri per lineo ; N" di linee per pogino

cro0

end

Programma

r-"ppl,if-a,ri?.î,f*-g*T"-i,fi il;"',.9,'*,,,.*,'

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