Журнал Моделист-конструктор №5, 1968 г. - Столяров Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
????
12
В1929 году на радиовыставке в Париже показывали электронную собаку, обладавшую «зрением». Уникальная модель, сконструированная инженерами, пользовалась громадным успехом. Сейчас подобное устройство может сделать любой школьник, усвоивший на уроках физики основные законы электротехники и разбирающийся в самых простейших транзисторных схемах. На современном уровне техники такую модель с миниатюрными фоторезисторами (ФС-А1, ФС-К1 или ФС-К2) и микромоторчиками, питающимися от батареек для карманного фонаря, нетрудно сделать совсем небольшой и легкой (рис. 1). Линза, концентрирующая световой поток на фоторезисторе, значительно увеличивает чувствительность электронного глаза — модель будет реагировать на свет карманного фонаря на расстоянии до 2 м.
А вот как выглядит электронный «Азор» у наших польских друзей (рис. 2). Он немного больше карманного фонаря, однако и слышит и движется на свет. Здесь применена простейшая схема с одним фотоэлементом. При включении питания двигателей M1 (веду-^цего колеса) и Мг (поворота головы) модель движется по кругу. Когда на фотоэлемент, установленный в передней части головы, попадает свет, реле выключает питание моторчика Mo, и «Азор» движется в сторону источника света.
Не секрет, что отличные системы зрения получаются с применением селеновых фотоэлементов. Их тока без всякого усиления достаточно для срабатывания чувствительных реле типа РП-5. Но такое идеальное сочетание не всегда возможно. Для того чтобы с теми же селеновыми фотоэлементами, соединенными с обычными реле (ток срабатывания от 5 до 20 ма), робот «видел» свет карманного фонаря, понадобится усилитель фототока (рис. 3). Если же мы применяем фоторезисторы (ФС-К1, ФС-К2, ФС-А1 и др.), то без нескольких каскадов усиления обойтись уже невозможно. Электронные глаза модели в таком случае рекомендуем монтировать по схеме, приведенной на рисунке 1, и обязательно устанавливать фокусирующую • линзу (рис. 4).
При источнике питания в 24 в чувствительная и очень простая схема зрения (рис. 5) получается на полупроводниковых фотодиодах (ФД-1, ФД-2) и даже на обычном транзисторе со спиленной боковой поверхностью. Корпус транзистора спиливается у коллекторного вывода так, чтобы световой луч падал на всю поверхность полупроводникового слоя. Ток срабатывания реле устанавливается подбором резисторов R2, Ra, а чувствительность схемы регулируется Rb При использовании в схеме транзисторов со средним коэффициентом усиления ?=40^60 фотореле срабатывает при освещении лампой в 40—60 вт с расстояния до 2,5 м.
Там, где для питания схемы используется сеть переменного тока (127 или 220 в), высокочувствительное фотореле легко сделать на вакуумном фотоэлементе (ЦГ-1, ЦГ-3 или ЦГ-4). Схема простого фотореле с питанием от сети переменного тока без выпрямителя приведена на рисунке 6. В схеме на управляющую сетку лампы через рези-
• 3 P E H
E в
Системы зрения, о которых мы расскажем а первой статье нашего цикла, могут применяться, кесомнекно, не только в «роботостроении». Электронные глаза очень нужны в автоматических, кибернетических устройствах и а системах телеуправления.
' *' ^ Рис. I. Схема «электронного глаза».
Рис. 2. «Азор» немногим больше кар- ^ манного фонаоика.
Піз-Піб
Рис. 3. Схемы усилителей фототока. Pi P2 типа РП-5 (сопротивление обг.ютки 2.5 к)
H ИСЮЧНЙКИ
ПИТАНИЯ Рис- 4-
УСИЛИТЕЛЬ
н могор»
Элементы устройства глаза робота.
стор Ri подается напряжение смещения, запирающее лампу. При освещении фотоэлемента его ток отпирает лампу, и реле срабатывает. Для сглаживания пульсаций тока в обмотке, возникающих от переменного напряжения питания, параллельно обмотке реле включен конденсатор Ci.
Но возможности электронного зрения этим не ограничиваются. Используя его способность «видеть» отражен-
+ 74»
К WOIOH
Рис. 5. Схема усилителя фототока.
ІЗ
to -rt .о.
о 1
X лі U и
~7Ш Шв
ный световой поток, можно, например, заставить робота двигаться по довольно замысловатой трассе, выложенной из станиолевой или алюминиевой ленты.
По такому принципу сделана схема зрения черепахи «Альфа» (Польша). Чтобы модель двигалась вдоль светлой полосы, в ее передней части, снизу, как показано на рисунке 7, надо справа и слева от лампочки разместить два фоторезистора так, чтобы на них
попадал только свит, отраженный от полосы. Подойдя к границе белого поля (например, листа бумаги), черепаха обязательно будет разворачиваться в его сторону. Фотореле такой модели может быть собрано по схеме, приведенной на рисунке 1. Если же всю систему — осветитель и фоторезисторы — развернуть кверху (на 180°), то получается забавный эффект: стоит помахать перед «носом» робота белой бума-
гой, как он сразу устремляется за этой приманкой.
Свойства белой полосы могут пригодиться во многих случаях. Например, модель автомобиля с тщательно отрегулированным фотореле способна двигаться вдоль линии, проведенной по полу мелом и только несколько расширенной на поворотах.
Особо надо остановиться на некоторых деталях, применяемых в системах зрения. Так, например, в каскадах предварительного усиления выгоднее ставить транзисторы типа П13Б, П14А, П15А, имеющие наибольшие значения коэффициента усиления. В выходном каскаде, где в цепь обычно включается реле, нужно ставить транзистор П16 с током коллектора до SO ма, не забывая при этом, что максимальное напряжение на коллекторе у П16 может быть не более 15 в. Включать транзистор под напряжение, большее допустимого, — это заранее приговаривать его к смертной казни — он быстро выйдет из строя. Поэтому при наладке транзисторных схем зрения работу каждого каскада усилителя фототока обязательно надо проверить, измеряя ток в цепи коллекторов транзисторов.
