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 Introduction : A quoi ça sert ?
La détection d'obstacle permet à votre robot de ne pas se prendre des murs... ou un autre robot.
Nous allons vous exposer ici comment faire une détection à distance, avec des capteurs infrarouges (IR).
Bien sûr, le plus simple pour détecter les obstacles est de placer un interrupteur devant le robot. Mais du coup vous êtes obligé d'aller au contact. L'IR vous permet de détecter avant contact.
Attention ici le capteur ne permet pas une mesure de distance.
Il signale juste "oui il y a un obstacle", "non il n'y a pas d'obstacle" devant le capteur.


 Le principe
Contrairement à la détection de ligne blanche (voir la fiche Carte infrarouge nous n'allons pas utiliser ici une émission IR "simple", mais une émission IR codée à 40kHz.
En effet, les capteurs de lignes peuvent être cachés sous le robot, et ne sont ainsi pas soumis à des éclairages parasites qu'ils détecteraient. Mais la détection d'obstacle oblige à regarder devant le robot. Il faut donc un système moins sensible aux perturbations.
Le codage à 40kHz permet de s'affranchir des éclairages ambiants.
En fait, c'est la fréquence utilisée pour les télécommandes infra-rouges des TVs, magnétoscopes, etc ...
principe
Le capteur utilise un émetteur et un récepteur.
L'émetteur est une diode qui émet dans l'infra-rouge. Elle peut être directement actionnée par un micro-contrôleur comme le PIC.
Le récepteur est un petit composant qui fait réception/amplification/démodulation.
Il s'alimente en 5V et sort un signal TTL inversé. (5 volts si non détection de signal IR, 0 volt si détection). Là aussi, on peut directement récupérer ce signal sur un micro-contrôleur.
L'émetteur et le récepteur sont dirigés dans le même sens, mais cache l'un à l'autre.
émeteur récepteur
Le micro-contrôleur va émettre logiciellement un signal à 40kHz sur la LED d'émission
. Il va en même temps scruter la réception.
Si on détecte le signal émis, cela veut dire qu'un objet devant le capteur a renvoyé le signal !


 Les résultats concrets
Après que le récepteur soit fiabilisé (voir plus loin), l'ensemble du système devient très fiable.
De plus, il permet de détecter très rapidement des obstacles (quelques ms).
On peut le rendre plus au moins directif en jouant sur le cache noir devant la LED et le récepteur.
Par contre la distance de détection est assez variable.
Elle dépend de la surface détectée, de sa couleur, de sa rugosité, de l'angle qu'elle fait avec le signal.
Un mur blanc vu de face est détecté de beaucoup plus loin qu'un mur noir vu de biais.
Concrètement on obtient des distances de détection de 5 à 40 cm. Mais on peut jouer sur la puissance d'émission (ici une résistance sur la LED d'émission de 500 ohms) pour les régler.
Des couleurs très mates peuvent ne pas être détectées !


 Et sur l'oscillo ça donne quoi ?
On émet ici le 40 kHz pendant 0.6ms depuis le PIC.
C'est le signal carré en dessous.
Le signal renvoyé par le récepteur (on a placé une feuille blanche comme obstacle, la réception est donc très bonne) est inversé et au-dessus.
On remarque que la détection du signal est quasiment immédiate.
Par contre, le récepteur a un peu de mal à redescendre à 0. Il met à peu près 0.2 ms pour y arriver. C'est bon à savoir, ça limite d'autant la durée et la précision d'un signal !
oscillo1

Si on regarde de plus près le début de l'émission, et avec la feuille blanche réfléchissante placée très près, on obtient le signal ci-dessous. La détection de l'émission se fait dès la première modulation à 40kHz !
oscillo2

Enfin si on éloigne ou incline la feuille, la détection se décale et se fait alors à la 2ème modulation.
oscillo3


 Application pratique, la réalisation sur un PIC
Reportez-vous au schéma que nous avons vu précédemment sur le PIC.
Ajoutez-y sur les ports indiqués les composants suivants :
  • Le récepteur. "MITSULMI - IR PREAMP - KEY-COSSV".
    Il existe un équivalent chez Selectronic (mais on pas pas encore testé ):
    Ref : RX-IR - Module de reception "SB-1620" SONY
    Freq : 37kHz
    Alim : 5V@2mA
    Dim : 14*25*18 mm
    Prix : 49,00F

    NEW !! il semblerait que les modèles TEMIC soient dispo chez radiospare
    Ils semble biens moins cher. Pres de 10 fr ! et aussi plus petit.
    (photomodule à porteuse 38 kHz TSOP1738, ou alors Photomodule miniature porteuse 38 kHz TSOP1838 )

  • Une LED infrarouge à la même fréquence IR.
Attention ce montage est tout de même relativement sensible. Si vous ne voulez pas recevoir des parasites, blindez impérativement la liaison récepteur-> PIC !


Le programme marche de la façon suivante : Il détecte les obstacles en continu.
L'émission se fait sur le port B 4.
La réception se fait sur le port A0.

La LED verte sur le port B 1 s'allume si un obstacle est détecté.
La LED rouge sur le port B 2 s'allume si le capteur est brouillé par une autre source IR (essayez avec une télécommande de télé !)
Schema
Et voici le code du PIC pour faire marcher tout ça !


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Page http://fribotte.free.fr/bdtech/obstacle/obstacleir.html modifiée le 14/10/2002.
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