MOBİL ROBOT SENSÖRLERİ

MOBİL ROBOT SENSÖRLERİ : Mobil robotlar dış dünyayı algılamak için sensörlerini kullanırlar. Robotlarda kullanılan sensörler doğal canlılardan esinlenerek tasarlanmışlardır. Örneğin kedilerin bıyıklarından esinlenerek dokunma bıyık sensörleri, yarasaların gece görüşünde kullandığı ultrasonik seslerden esinlenerek ultrasonik sensörler gibi. Sensörler bir dış uyarıyı işlenebilen, ölçülebilen elektrik sinyallerine dönüştürürler. Sensörlerin verilerini kullanabilmek için her tip sensörün uygun bir arayüzle robotun kontrol kartına bağlanması gerekir. Hobi robotlarda en çok kullanılan sensörler mekanik dokunma sensörleri (dokunma, çarpma, bıyık, tampon, eğim, basınç), ışık sensörleri (güneş pili, LDR, LED, fotodirenç, fotodiyod, fototransistör, IR, CMUcam kamera), ses sensörleri (mikrofon, ses tanıma, ultrasonik), uzaklık sensörleri, posizyon sensörleri (opto-komütatörler, encoderlar, odometre, takometre, elektronik pusula, GPS), hareket sensörleri, UV sensörler, ısı sensörleri, koku sensörleri, nem sensörleri, vs... Mekanik Dokunma Sensörleri: Işık Sensörleri: Ses Sensörleri: Posizyon Sensörleri. İç sensörler:

Dokunma Sensörleri: Nasıl karanlıkta göremediğimizde ellerimizle dokunarak yön buluyorsak, kediler bıyıkları ile dokunarak yön buluyorlarsa, robotlarda hareketleri esnasında cisimlere temas ederek dokunarak yön bulabilirler. Robotun dokunma sensörü hiçbir şeye dokunmuyorsa önünün açık olduğunu, bir cisme temas ettiğinde sensörün cinsine göre bir engel, bir duvar, bir rakip önünde olduğunu veya sınırda olduğunu anlar ve yüklü programına göre davranır. Dokunma sensörleri genel olarak lojik tip {0, 1, var, yok, kapalı, açık} bilgi veren devre açma/ kapama anahtarlarıdır. Bıyık tipi dokunma sensörlerinin en basiti ve hobi robotikte en yagın kullanılanıdır. Bu tip sensörün imalatında kullanılan mikro devre açma/ kapama anahtarının resimde üst tarafında görünen yaylı levye uzatılarak kedi bıyığı benzeri bir bıyık dokunma sensörü elde edilir. Bu uzatılan kol herhangi bir engele çarpınca bağlı olduğu devreyi açar veya kapar. Bunun sonucunda robotun tasarımına, ayarına veya programına göre robot durur, geri gider veya sağa - sola dönüş yaparak yön değiştirir, böylece robot engelden kaçar. Aynı küçük açama/kapama anahtarı veya yaylı buton basma anahtar kullanılarak dokunma tampon sensörü, bir eksenin, bir mekanizmanın hareket alanının sonuna kadar hareket ettiğini belirleyen limit algılayıcı imal edilebilir. Örneğin bir robot kol kıskacının iç yüzeyine yerleştirilecek basit yaylı micro anahtarlar, kıskaç bir cisimi kavradığında, kıskaç mekanizmasını hareket ettiren akımı keserek mekanizmayı durduracak ve kıskacın hassas bir nesneyi bile kırmadan kavraması ve tutması sağlanacaktır. Resim dokunma sensörlerinin arayüz şeklini göstermektedir.

Basınç sensörleri: Basınç sensörleri bir engel veya çarpma algılamak için kullanılan diğer araçlardan biridir. CMOS entegre devrelerin ambalajlanması, taşınması esnasında kullanılan iletken köpükten basitçe imal edilebilir. Bu basınç sensörünü imal etmek için 2 iletken ince plaka (alüminyum veya bakır levha) arasına bu iletken köpükten bir bant koyup, metal plakalardan bağlantı telleri alıp, arabirim devresine bağladığımızda, bir basınç sensörü elde etmiş oluruz. Bir ambalajdan alınan iletken köpüğün hassasiyeti, öteki tip bir ambalajdan aldığımızdan farklıdır. Deneme yanılma metodu ile işimize en uygun tip köpük bulunabilir. Bu sensörü kullanabilmek için basıncı elektrik sinyaline dönüştüren (çeviren) bir devre gerekir. Bu sensörde ölçülen değer dirençtir, 1 ilâ 30 kW arasında değişebilir. Bu sensörü (varyable direnç gibi), seri olarak başka bir dirence bağlayarak bir gerilim bölücü köprü elde ederiz. Sensörden gelen gerilimi ve ayarladığımız varyabl dirençten gelen referans gerilimi, LM339'da kıyaslarız. Kıyaslayıcıdan çıkan gerilim, sensörün durumuna göre 0 V'tan doyuma ulaşacaktır. Bu tip sensörler bir robotun tüm çevresine bir kuşak gibi yerleştirilebilir. Çarpma anında robot gövde şasi etrafında oluşan basınç anında ölçülebilir. Bu tip sensörün diğer bir kullanım alanı ise bir robot kol kıskacıdır. Kıskacın kavradığı nesne üzerinde, kavrama esnasında uyguladığı basınçlar ölçülebilir. Bu basınç varyasyonları, gerilim varyasyonlarına çevrilerek elde edilen bilgiler işlenerek, kıskacın kavradığı nesne üzerine uyguladığı kuvvet hesaplanır.

Eğim yada denge sensörleri: Bir robotun veya bir parçasının dikey veya yatay doğrultuya göre pozisyonunu yada dengesini bilmek önemli olabilir. Yokuş yukarı veya yokuş aşağı eğimli durumlarda, gerekli bir eylemin başlatılması gerekebilir. Bunun için yerçekimine göre kumanda edilen basit tersleyiciler vardır. Bu terleyiciler, içinde bir civa damlası veya metal bir misket bilye olan bir kapsül, bir veya birden fazla kablo tel çıkışından oluşmaktadır. Yatay veya dikey doğrultuya göre açı değiştiğinde, civa damlası veya bilye hareket ederek, bir veya birçok anahtarı kapatır. Robot açılıp kapanan anahtarlara göre davranır. Aşağıdaki resimler bir eğim denge sensörünün çalışma prensiplerini göstermektedir. Metal bilyeli eğim sensörü, plexilas kapsül içinde metal bilye olan, uzayın üç yönüne doğru bir çok çift anahtar çıkışları olan bir sensördür. Şeffaf kapsül bilyenin pozisyonunu gözetlememizi sağlar. Robot engebeli bir yerde hareket ettiğinde, bilye yerçekiminin etkisiyle hareket ederek bir anahtarın kapanmasını diğer bir anahtarın açılmasını sağlar. Bu tip bir sensörün bir benzerini kendinizde imal edebilirsiniz. Bunun için atık bir rulmandan çıkaracağınız, sıcak su ve sabunla yağlarından arındaracağınız bir metal misket bilye, plastik bir kapsül ve kontak uçları için paslanmaz çelik tel (ataş teli gibi) kafidir. Tüm malzemeler yağlardan arı olmalıdır. Elle tutulmamalıdır. El izi gibi basit yağlar bile sistemin çalışmamasına, iletkenliğin azalmasına ve korozyona sebep olabilir. Kontak uçları tellerde zamanla paslanmayan, oksitlenmeyen, eğilmeyen, aşınmayan, korrozif olmayan paslanmaz metallerden olmalıdır. Aksi halde iletkenleğin azalmasına ve sensörün çalışmamasına sebep olur.

IŞIK SENSÖRLERİ: Işık, ilginç bir etki-tepki unsurudur. Sıkça robot kontrolünde ve güdümünde kullanılır. Çünkü ışık enerjisi bir çok elektronik komponent üzerinde etki yapar: LDR, fototransistör, fotodiyot, fotovoltaik hücreler (güneş pilleri) gibi. Görünen veya görünmeyen ışık bilgilerini kullanan tüm sensörler bu kategoride yer alır: Fotodirençler, fototransistörler, fotodiyotlar, pyro-elektrik detektörler, kameralar... Bir modelin veya ötekinin seçimi, dalga boyuna veya okuma hızı gibi birçok parametreye bağlıdır. Dalga boyu, mor ötesinden kızıl ötesine (görünen ışık dahil) ışık kaynağının rengini belirler. Yukarıdaki grafik bilinen ışık kaynaklarının (güneş, tungsten ampul,) insan gözü algılama özelliklerine göre durumunu gösteriyor. Işık cinsi Işığın Lux değeri Işığın W/m2 enerji değeri Gece dolunay ışığı 0,2 0,0003 Şehir sokak aydınlatma 20 0,03 Ev aydınlatma 150 0,22 Okuma aydınlatma 300 0,44 Güneş ışığı (gölgede) 5000 7,4 Gün ışığı 50.000 74 Güneş ışığı (öğle dik ışık) 100.000 147 1 Lux = 1 Lumen = 1m2 alanın, 555 nm dalga boyu ışıktan aldığı toplam ışın hüzmesi = 1,47 mW/m2 ışık enerjisi Bir sensörün etkiye cevap zamanı, bu bilgiyi geçerli kılmak için gerekli hesaplama zamanı üzerinde çok önemli bir faktördür. Fotodiyotlar ve fototransistörler çok hızlı iken, fotodirençler ve kameralar yavaştırlar. Fototransistörler, baz, kollektör bacaklar ters kutuplandığında, fotodiyot gibi davranan transistörlerdir. Bu tip "fotodiyotun" akımı, transistörün yükseltici etkisinden faydalanır.

Fotodirençler: Fotodirençler veya LDR (light dependent resistor)'ler, ışık ortamına göre değeri değişen dirençlerdir. (Yaygın halk deyimi ile "fotosel") LDR'ler genellikle kadmiyum sülfidden (CdS) yapılmış, maruz kaldığı ışık yoğunluğuna göre değeri değişen bir dirençtir. Işık yoğunluğu düşünce direnç değeri yükselir. Karanlıkta 100 kW olan değer, gün ışığında 10 kW’a kadar düşebilir. Bu elemanın bir kontrol kartının analojik girişine arayüz bağlantısı çok kolaydır. LDR ile seri olarak bağlanan bir direnç yeterlidir. Her iki elemanın arasından bir gerilim çıkışı alınır. Böylece, değeri ışıkla değişen bir gerilim bölücü bir köprü elde ederiz. Bu devre ile direnç varyasyonlarını, gerilim varyasyonlarına çevirme imkanına sahip oluruz. Transistörlü basit devrelerlede, alınan bu farklı sinyaller operasyonel amplifikatörler tarafından işlenebilir. LDR'ye seri bağlanan direncin, ayarlanabilir değişken bir direnç olması, fotodirencin hasaslık ayarında bizlere yardımcı olur. Vs = LDR / (LDR + R kW ) Bu sensörün çalışmasını iyileştirmek, parazit ışınlardan korumak için, LDR'yi küçük bir siyah tüpün içine yerleştirebiliriz. Böylece, sensör daha direktif olacaktır. Sadece, üstüne doğrudan yönlendirilen ışığı algılayacaktır. Bu sensör görünen ışığa çok duyarlıdır.CdS fotodirençlerin renk hassasiyeti insan gözüne çok benzer. Sensör siyahı, renkleri, gölgeli bölgeyi, ışık değişikliklerini aşağı yukarı bizim gibi algılar.

IR (Infra-red, kızılötesi) Sensörler: Foto-diyotlar ve foto-transistörlerde ışığı algılarlar. LDR’lerin çalışması için bir besleme akımı gerekirken, ışığa maruz kalan fotodiyot ise bir jeneratör gibi akım üretir. (1mA /Lux değerinde kısa devre akımı). Fotodiyotlar, fotodirençlerden daha hızlıdır. IR kızılötesi sensörler fototransistör veya fotodiyotturlar. Fotodiyotların ve fototransistörlerin ışık tayfı kızılötesi bölgesinde maximum düzeydedir. Kodlanmış (şifrelenmiş) bir emisyonu (TV kumandası, vb gibi...) algılamak gerektiğinde fotodiyotlar tercih edilir. Ancak alınan sinyal bir arayüzle yükseltirilerek kuvvetlendirilmelidir. Fotodiyotlar kontrol kartına doğrudan bağlanamazlar.

Fototransistörler: Fototransistörler, ortam ışığındaki değişiklikleri (varyasyonları) hızlıca algılamak (detekte etmek) için fotodirençlerin yerine kullanılırlar. Fotodirençler gibi, basit bir arayüzle, kontrol kartına bağlanırlar. Fototransistörler genelllikle LED’ler gibi bir ışık kaynağı ile beraber kullanılırlar. Böylece bir basit yansıma sensörü elde ederiz. LED’ler ortam ışığının sensör üzerindeki etkilerini azaltmak için kullanılırlar. Çıkan (üretilen) foton miktarını ayarlamak için bir değişken (varyabl) dirençle kutuplanırlar. Böylece algılayıcının aşırı yoğun fotonlarla doyup bloke olması (saturation) ve çalışmaz hale gelmesi önlenir. Yük direncinin değeri modele göre değişir. Optimal değeri bulmak için deneylerin yapılması gerekir.

Yansıma sensörleri (Reflective Optosensor): Bu tip sensörün bir ışık yayıcı (IR veya LED) ve bir ışık toplayıcı parçası vardır. Işık yayıcı ve ışık toplayıcı parçalar aralarına bir engel konularak yan yana monte edilirler. Bu sisteme bir nesne yaklaştığında, ışık yayıcı tarafın yaydığı ışığın nesneye çarpıp geri yansıyarak ışık toplayıcı parçaya gelmesi prensibiyle çalışır. Bu parçalardan birisinin gönderdiği ışığın, öteki tarafından toplanma yüzdesi sensörün çıktı sinyalini verir. Yansıma sensörleri düz bir zemindeki renk varyasyonlarını algılamada kullanılırlar. Zemin rengi koyu ise fotonlar emilirler ve transistör bloke olur. Zemin açık renkli ise ışık fototransistöre yansır onu doyurur (“saturé eder”). Optimal algılama mesafesi 4 - 5mm.dir. Mesafe değiştikçe, algılama performansı değişir, bozulur. Yansıma sensörünün siyah veya beyaz çizgi izleyen bir robotta kullanacaksak arayüz şemasına kıyaslayıcı devresi eklenerek biraz daha geliştirilmelidir. Böylece çizgi izleyen robotlarda kullanabileceğimiz bir kontrast renk sensörü elde ederiz. Çizgi algılama sensorü çizgiyi farkedebilmek için yerin kontrastından yararlanır. Kızılötesi ya da görünür LED zemine sürekli ışın yayar. Eğer Led beyaz zemin üstündeyse beyaz ışığı yansıtacağından alıcı sensore ışın gider ve çıkış +5V olur. Eğer Led siyah çizginin üzerindeyse ışınlar siyah tarafından emileceğinden herhangi bir ışın geri yansıyıp sensorün alıcı kısmına ışık gitmez ve çıkış 0V olur. Normalde sensorden bu kadar net gerilimler çıkmaz Örneğin 0V çıkması gerekirken 0,7 V, +5V çıkması gerekirken de 4,2 V çıkabilir bu sebeple voltajı netleştirmek ve bir sınır voltajı koymak için karşılaştırıcı devresi konulur. Karşılaştırıcı devresi: Sinyalleri güçlendirmek için bir karşılaştırıcı-yükseltici devresi kullanılmalıdır. Karşılaştırıcı olarak LM339 entegresini tavsiye edilir. Bu karşılaştırıcı(comparator) elektronikte ve robotikte sıkça kullanılan bir entegredir. Entegre içinde 4 adet karşılaştırıcısı olan 14 pinlik bir plastik kılıf içindedir gelir. Entegre lehim esnasındaki sıcaklıktan etkilenebileceği için mutlaka dip soketle kullanmalısınız. Entegreyi yönüne doğru takmamak size kötü sonuçlar doğurabilir. LM339 entegresini soketin çentiği ile entegrenin çentiğini aynı tarafta olacak şekilde takın. Karşılaştırıcı devresinde bulunan 100 kohmluk trimpot (ayarlı direnç) devrenin referans sınır voltajını ayarlar: Bu şekilde örneğin 2,5 V üstünde çıkış, +5 V çıktı, 2,5 V altında çıkış, 0V çıktı vericek şekilde ayarlanabilir. Robotun sensorlerinin hassasiyeti bu şekilde ayarlanabilir. Böylece çizgi izleyen robotlarda kullanabileceğimiz bir kontrast renk sensörü elde ederiz.

Uzaklık ve Engel Tanıma Sensörleri: Prensip biraz daha geliştirilmiş haliyle yansıma sensörleri gibidir. IR kızılötesi ışın emisyonu kodlanmış olmalı (TV kumandası IR ışığı gibi), emisyon devamlı değil, anlık aralıklı atımlarla yapılarak parazit kızılötesi ışınların (güneş, ısı kaynakları) ters etkisi önlenir.Robotun önüne bir engel çıkarsa, IR ışık geri yansır ve alıcı modül tarafından algılanır ve kaynak emisyonla karşılaştırılır. Sistemin etkinliği IR ışığın gücüne, yansıma açısına, engelin doğasına, şekline, rengine ve alıcı modülün hassasiyetine bağlıdır. IR emisyonu 38 - 40 kHz’e kodlanmış (şifrelenmiş) olmalıdır. Çıkan IR sinyali bir alıcı modül tarafından algılanır. Alıcı modül, bir fotodiyot, bir amplifikatör, bir 40 kHz demodülatör devresinden oluşmaktadır. Bu modülün verdiği çıktı bilgiler bir kontrol kartının girişleri ile uyumlu lojik bilgiler olmalıdır. İşlenebilen bilgi almak için IR emisyonu 1 ms yapıp, daha sonra 1 ms beklenmelidir. Bu süre deneylerle kısaltılabilir. Emisyon anında alıcı okunur, ancak, emisyon durunca, alıcıda artık bilgi vermiyorsa engelin varlığı kanıtlanır. Uygulama şeması bu tip sensörün basitliğini göstermektedir. HIM602 veya benzeri bir entegre modülü alıcı olarak kullanılabilir. Algılama mesafesini arttırmak veya azaltmak için direnç değeri üzerinde oynanabilir. Bu tip sensörlerden robotunuzun etrafına birçok sensör yerleştirilerek bir detektörler kuşağı elde edebilirsiniz. Diğer bir yöntem ise sensörü, bir servo motorla sağa ve sola dönderilebilen bir papuç üstüne monte etmektir. Böylece sensör daha geniş bir alanı tarayabilir.

Engel tanıma sensörü uygulama 1: Malzemeler: Dirençler : R1= 15 kW R2= 2,2 kW R3= 5,6 kW R4= 270 W R5= 12 kW RV1= 4,7 kW varyabl direnç Yarı-iletkenler: D1 = LD271 PH1= BPW42 T1 = 2N3906 CI1 = NE567 Kondansatörler: C1 = 47 µF C2 = 47 µF C3 = 2,2 µF C4 = 1 µF C5 = 10 µF Bu devre şeması frekans dekodör (şifre çözme) tekniğini kullanmaktadır. Bu teknik 2 sinyal arasındaki uyumu kontrol ederek, sonuca göre lojik bir sinyal verir {0, 1}. Sensörün etrafında yerleştirilmiş elemanlarla yapılan devre IR LED’in emisyon frekansını üretir. Fototransistörün yükü olan değişken direncin değerleriyle oynanarak sensörün algılama mesafesi ayarlanır.

Engel tanıma sensörü uygulama 2: SHARP IS 471F Entegresi ile yapılan her tip robotta kullanabileceğiniz bir engel tanıma sensörü : Malzemeler: LD271 IR Led diyot, IS471F Sharp entegre, 220 µF kondansatör, 250 W varyable direnç Acroname'den hazır kit olarak alabileceğiniz, IS471F entegresi ile yapılan basit IR engel tanıma sensörü. Bir LED, bir direnç ve bir entegreden oluşmaktadır. 40 cm’ye kadar engelleri tanımaktadır. Işık emisyonu kodludur, eklenecek varyabl bir dirençle algılama mesafesi ayarlanabilir. Bu devre şeması da frekans dekodör (şifre çözme) tekniğini kullanmaktadır. Bu teknik 2 sinyal arasındaki uyumu kontrol ederek, sonuca göre lojik bir sinyal verir {0, 1}. Sensörün LED’in şifreli IR emisyonun frekansını Sharp entegresi ile sağlanmaktadır. RV1 değişken direncin değerleriyle oynanarak LED’in gerilimi sınırlanarak sensörün algılama mesafesi ayarlanabilir

Engel tanıma sensörü uygulama 3: Sumo robotlarda rahatça kullanabileceğiniz bir IR Engel tanıma sensörü: (Alttaki Devre) Malzemeler: Yarı-iletkenler: U1 = LM 555 timer entegre IR1, IR2 = PNA4602M Panasonic IR alıcı modül D1, D2 = IR LED diyot Kapasitör: C1 = 0,01 µF Muhtelif: 8pin IC soket Dirençler: R1 = 220W R2 = 1 kW R3 = 10 kW Bu IR uzaklık sensörümüz şemasında görüldüğü gibi bir çift IR LED (light emitting diod) ve Panasonic PNA4602M alcı IR sensör modüllerinden oluşmaktadır. Işık emettörünün ve alıcı sensörünün robota yerleştirilme açıları (cephe ve yanlar) geri yansımaları algılayacak, robotun görüş açısını genişletecek ve muhtemel engelleri görmesini ve onlandan kaçmasına imkan verecek şekilde olmalıdır. Bu açı aynı zamanda ileri uygulamalarda robotun çevresinin haritasını çıkarabilmesine de yardımcı olabilecekdir. Devredeki LM 555 timer entegresi, C1 ve R3 tarafından belirlenen frekanslarla IR Led ışınının şifrelenmesini sağlamaktadır. R3 ise ayarlanabilir 10 k potansiyometredir. Kalibrasyon esnasında optimum frekans değerinin bulunmasına yardım eder. Uygulamada 38-40 kHz arasında bir frekans kullanılır. Böylece PNA4602 sensör modulü, mikroişlemci tarafından daha iyi anlaşılan, işlenebilen lojik sinyaller {0, 1} gönderir. Sensör Devresinin ayarlanması: Frekans ölçebilen bir multimetre yardımıyla LED’in dalgaboyu frekansı şifrelenebilir, ayarlanabilir. Multimetrenin (+) kutubu R1 direncine veya LM 555’in 3 no’lu bacağına, (-) kutubunuda toprak pinine bağlayın. Volt pinine +5V, negatifinide toprağa bağlayarak devreye 5V verin. Multimetreden 40,9 kHz değeri okunana kadar R3 potansiyometre değeri ile oynayın. Böylece devreniz kontrol kartı tarafından işlenebilecek lojik {0, 1} verecektir. Devre 38-40 kHz sinyal ürettğinde robotun önünde engel yoksa ışıma geri yansımaz ve IR sensörün çıktı pinine {1} lojik sinyal (+5Vdc) verir. Şifrelenmiş sinyal bir cisime çarpıp geri yansıdığında ise IR alıcı modülü, çıktı pinine {0} lojik sinyali (0 Volt) verir. PNA4602M entegre modülü 38 kHz frekansa şifrelenmiş IR ışımaları algılamak üzere dizayn edilmiştir. Diğer bütün ışık kaynaklarından gelen öteki dalgaboyu ışımaları algılamayı ret eder. Böylece gün ışığı şartlarında, bu modül en ideal sensör olmaktadır. Bu devre gerçekten de çok güzel ve basit bir devredir. Projelerimde tercihimdir. Bariyer Sumo Robotumda bu devreyi kullandım.

Mesafe Ölçümleri: Çok kısa bir menzilde bile mesafe ölçümü çok önemlidir. Bu bazı metodlarla hesaplanan robotun konumunun belirlenmesine yardımcı olur. Gününmüzde en ekonomik şekilde Sharp sensörlerinin yardımıyla uzaklıkları IR kızılötesi ile ölçebiliyoruz. Ölçülebilen mesafe, 10cm ila 80cm arasında değişebilir. Bu sensörler, fotodiyotun yaydığı IR ışık hüzmesinin geri yansırken sensör üzerinde oluşturduğu üçgenin açısının değişmesine göre bir nesnenin varlığı veya robota göre uzaklığı ölçülür. Sensör, aralıklarla anlık IR ışık hüzmesi atımları yapar. Işık hüzmesi sensörün görüş alanında yol alır. Görüş alanında bir nesne yoksa Işık hüzmesi kaybolur, sensörde önünü boş algılar. Ancak, önünde bir cisim varsa nesneye çarparak geri yansır. Geri yansıması halinde, ışığın çıkış noktası (emisyon), algılanan nesne üzerindeki yansıma noktası ve alıcı arasında bir üçgen oluşur. Üçgenin alıcı köşesindeki açısı ise, algılanan nesnenin uzaklık mesafesine göre değişir. Detektörün merceği sensörün hassasiyetini belirler. Detektör yansıma açısını okur ve nesnenin uzaklığını hesaplar. Uzaklık ve alınan değerler arasındaki ilişki doğrusal değildir. 10 cm aralıklarla 10 – 80 cm arası uzaklıkların değerleri ölçülmeli ve bir tabloya yazılmalıdır. Bu tablo değerleri program hafızasına kayıt edilmelidir. Bir modelin veya ötekinin seçimi, robotta kullanılan kontrol kartının tipine, imkanlarına, analojik girişlerin serbest olup olmamasına bağlıdır. 10 cm’lik kör alanın azaltılması için sensörler robotun biraz gerisine ve çapraz bakışlı yerleştirilmelidir.

Encoderler : (Odometre, Şaft pozisyon algılayıcı) Bu tip sensörler bir eksenin açısal dönme hareketi sonucunda oluşan pozisyon ve hız bilgilerini verebilir. Dönen bir tekerleğin pareleline dişli, çentikli bir çark, delikli bir disk veya üstü siyah renk dilimleri ile boyalı dairesel şeffaf pleksiglas disk yerleştirilir. Işık yayıcı LED ve ışık toplayıcı (fototransistör) parçalar dişli, çentikli çark, delikli veya şeffaf disk aralarında ortada kalacak şekilde karşılıklı yerleştirilir. Bir taraftan LED ışığı verildiğinde çarkın dişlileri ışığın öteki tarafta bulunan fototransistöre ışığın geçişini aralıklarla keserek geçireceklerdir. Işığın kesilme / görünme sayısı işlenerek robotun hızı veya aldığı yol hesaplanabilir. Aynı encoder yansımalı sensörlede yapılabilir. Bu durumda delikli veya çentikli çark yerine, üstü siyah, beyaz renk dilimleri ile boyalı dairesel disk kullanılır. Ancak bu tip sensörde, ışık yayıcı ve ışık toplayıcı parçalar karşılıklı değil, birbirinden izole edilmiş şekilde yan yana konulmalıdır. Sensör sadece beyaz rengi algıladığından, diskten yansıma kesik kesik olacaktır. Bu kesintiler yine bir önceki gibi algılanıp işlendiğinde robotun hızı veya almış olduğu yol hesaplanabilir. Not: Toplu pc farelerden hobi robotlarınızda kullanabileceğiniz encoder'ler çıkarabilirsiniz.

PIR” Sensörler: PIR (Passive Infrared sensor), PIR (Pyroelectric Infra Red sensor) Ulkemizde hareket sensörleri diye adlandırılan Pyro-elektrik sensörler bir insanın veya bir alevin ısısını (detekte) algılayabilirler. Insanlar veya sıcak kanlı hayvanlar bu tip sensörler tarafından algılanabilen kızılötesi ışık (8 - 10mm arası) üretirler. Bu özellik hırsız alarmlarının hareket algılama sitemlerinde kullanılırlar. Ortamdan gelen ışık Freshnel lens / mercek filtre yardımıyla IR ışınların kırılma açılarını tam sensör üzerine düşürerek ışınların sensör üzerine odaklanmasını ve algılama mesafesinin arttırılmasını sağlar. Lens/ mercek silindirik değil çokgen şeklindedir. İnsan veya canlı hareket ettiğinde sensör üzerine düşen ışık çokgen yapıdan dolayı kesilir tekrar gelir. Buradan hareketli bir canlı olduğu anlaşılır. Alev algılayan pyro-elektrik sensörler yangın alarmı imalinde kullanılırlar. Bu tip UV mor ötesi detektörler bir alevin ışınlarına (185 nm – 260 nm arası) hassastırlar. Hamamatsu, bir çakmağın alevini 5m’den algılayabilen bir detektörü pazarlamaktadır. (UV TRON R2868)

SES SENSÖRLERİ: Mikrofonlar: Ses sinyalleri mikrofon ile algılanır. Mikrofonların membranı ses etkisiyle titreşir. Bu titreşimler, elektronik bir yükseltici devresinden geçerek elektrik sinyallerine dönüştürülürler. Yükseltilen bu elektrik sinyalleri daha sonra değişik şekillerde işlenerek robota değişik özellikler katar. Değişik frekanslı sesler uygun mikrofon ve elektronik devrelerle yakalanarak, seçilerek, filtre edilerek, daha sonra işlenirler. Böylece değişik ses veya sözcüklerle bir robot kumanda edilebilir. Sese yönelen robot sensörü için 2 direksiyonel mikrofona ihtiyaç vardır. Mikrofonlar birbirlerine yeteri kadar uzak mesafelere yerleştirilirler. Bir mikrofona direk gelen ses, ötekine daha eğik gelsinki, mikrofonlar sesi değişik frekanslarda algılayabilsin, yada sadece sesin direk olarak geldiği mikrofon algılayabilsin. Bir differensiyel amplifikatör sesin daha şiddetli ve yoğun geldiği tarafı belirler. Daha sonra komparatör ile bu veriler analiz edilir ve işlenir. Mikrofon kullanarak yapılacak bir ses sensörü devresi. Bu devre ses frekanslarını, elektrik gerilimine dönüştürmektedir. (çevirmektedir.) LM386 entegre devresi, mikrofondan gelen yükseltir. Bu devre, zayıf besleme gerilimi için bir ses amplifikatörüdür. LM2917 devresi, gerilim frekans çeviricidir. Vs= Frekans / 1000 doğrusal fonksiyonunu gerçekleştirir. Örneğin 1 kHz’lik bir frekans, 1 V’luk bir çıkış gerilimi, 2 kHz’lik frekans, 2 V’luk çıkış gerilimi üretir. Bu besleme geriliminin belirlediği limite kadar gidebilir. Bu gerilim minimum 10 V olmalıdır. Bu devrenin bağlanacağı mikrodenetleyicinin anaolojik girişleri olmalıdır. Sesle bir robotun kumandası daha karmaşıktır. Bunun için en uygunu hazır bir “ses tanıma modülü” almaktır.

Ultrasonik Sensörler: Sesle engel tanıma veya uzaklık ölçümü ultra-sonik(ses ötesi) ses dalgaları ile yapılabilir.Ultrasonik sensör çevresine ses dalgalari yayip , engele çarpıp geri gelen yankı dalgalardan konum kontrolu yapan alettir. Menzilleri diger sensorlere göre çok daha fazladır. Bir IR sensör en fazla 2m ölçebilirken, ultrasonik sensorler uygun koşullarda, 30 metreye kadar ölçebilir. Fiyatlarıda normal ışık sensorlerine gore biraz yuksektir. http://www.acroname.com da ultrasonik sensorleri bulabilirsiniz. Sensorleri sumobotlarda veya karmasık robotlarda kullanabilirsiniz. Soldaki sensor Devantech SRF04'tür. Bu sensör hakkında ayrıntılı bilgi verecek olursak. 3cm-3m algılama kapasitesi vardır. Bu sensörden elimde bir adet var ve bu sensörü sumo robotum BariyeR'de kullanıyorum. MCU ile 2 pin aracılığı ile iletilşimini sağlar. Ultrasonik sensorlerin çalışma prensibi Ultra-sonic ses insan kulağının algılayamadığı yüksek frekanslı seslerdir. 20kHz ila 500kHz frekans arası ses dalgaları bu sınıftandır. Ultrasonic sesler doğrusal (direksiyonel) yayılım özelliklidir. Sesin frekansı yükseldikçe, doğrusal yayılım özelliği artar. Bu özellik sayesinde, bir kaç cm'dem 30m'ye kadar olan mesafeler ultrasonic aygıtlarla ölçülebilir. Sesin deniz seviyesindeki yayılma hızı 346m/s'dir. Bu yayılma hızı yükseklik, ısı, nem oranı ve atmosfer basıncına göre değişebilir. Örneğin ses hızları 0 'C (273k)'da 330 m/s; 18 'C 'de 341 m/s, 20 'C oda sıcaklığında ve kuru havada ise 343 m/s'dir. Robotlarda kullanılan ultra-sonic sensörlerin çoğunda 40kHz frekanslı bir ses atım sinyali bir transducer (özel olarak imal edilmiş ultrasonic speaker) aracılığıyla gönderilir. Ultrasonik ses dalgası önündeki bir nesneye, bir engele çarpıp, geri yankılandığında diğer bir transducer (yine özel olarak imal edlimiş ultrasonic mikrofon) tarafından algılanır. Bir elektronik devre aracılığıyla, gönderilen ses atımının çıkışından, engele çarpıp, geri gelen eko sesin alınması arasındaki zaman süresini sayarak arada geçen zaman ölçülür. Bu zaman 2'ye bölünür, ses hızı ile çarpılarak uzaklık ölçümü yapılır. Uzaklık = Ses hızı X zaman / 2 D = v * t /2 D= Uzaklık v= ses hızı t= ses atımının çıkışından, engele çarpıp, eko olarak geri algılana kadar geçen zaman süresi,