Commutateurs de proximité
Note
Cette section couvre les dispositifs de détection de proximité. Pour un guide d’utilisation des détecteurs de proximité dans le logiciel, voir Entrées numériques - Partie logicielle.
L’une des tâches les plus courantes sur un robot consiste à détecter lorsqu’un objet (qu’il s’agisse d’un mécanisme, d’une pièce de jeu ou d’un élément de terrain) se trouve à une certaine distance d’un point connu du robot. Ce type de détection est accompli par un « commutateur de proximité ».
Fonctionnement du commutateur de proximité
Les commutateurs de proximité sont comme des interrupteurs - ils font fonctionner un circuit entre un état « ouvert » (dans lequel il n’y a pas de connectivité à travers le circuit) et un circuit « fermé » (dans lequel il y en a) . Ainsi, les détecteurs de proximité génèrent un signal numérique et, par conséquent, ils sont presque toujours connectés aux ports d” entrées numériques du roboRIO.
Les interrupteurs de proximité peuvent être soit « normalement ouverts ou NO », dans ces interrupteurs l’activation de l’interrupteur ferme le circuit, soit « normalement fermés ou NC », dans ce cas l’activation de l’interrupteur ouvre le circuit. Certains commutateurs offrent à la fois un circuit NO et NC relié au même interrupteur. Dans la pratique, la différence effective entre un interrupteur de type NO et un interrupteur de type NC est le comportement du système dans le cas où le câblage de l’interrupteur présence une défaillance, car une défaillance du câblage entraînera presque toujours un circuit ouvert. Les interrupteurs de type NC sont souvent « plus sûrs », en ce sens qu’une défaillance du câblage fait en sorte que le système se comporte comme si l’interrupteur était appuyé - puisque les interrupteurs sont souvent utilisés pour empêcher un mécanisme de s’endommager, ce qui atténue les risques de dommages au mécanisme en cas de défaillance du câblage.
Les entrées numériques sur le roboRIO ont des résistances pull-up qui feront monter l’entrée au niveau haut (ce qui correspond à la valeur 1) lorsque le commutateur est ouvert, mais lorsque le commutateur se ferme la valeur passe à 0 puisque l’entrée est maintenant connectée à la masse.
Types de commutateurs de proximité
There are several types of proximity switches that are commonly used in FRC®:
Interrupteurs de proximité mécaniques («interrupteurs de fin de course»)
Mechanical proximity switches (more commonly known as « limit switches ») are probably the most commonly used proximity switch in FRC, due to their simplicity, ease-of-use, and low cost. A limit switch is quite simply a switch attached to a mechanical arm, usually at the limits of travel. The switch is activated when an object pushes against the switch arm, actuating the switch.
Les interrupteurs de fin de course varient en taille, en géométrie (relativement au bras de commutation) et au déplacement requis pour activer l’interrupteur. Bien que les interrupteurs de fin de course soient assez bon marché, leur implémentation mécanique dans un robot est parfois moins fiable que les alternatives sans contact. Cependant, ils sont extrêmement polyvalents, car ils peuvent être déclenchés par tout objet physique capable de déplacer le bras de commutation.
Voir cet article pour écrire le logiciel pour les interrupteurs de fin de course.
Interrupteurs de proximité magnétiques
Les interrupteurs de proximité magnétiques sont activés lorsqu’un aimant se trouve dans une certaine plage du capteur. En conséquence, ce sont des commutateurs « sans contact » - ils ne nécessitent pas de contact avec l’objet détecté.
There are two major types of magnetic proximity switches - reed switches and hall-effect sensors. In a reed switch, the magnetic field causes a pair of flexible metal contacts (the « reeds ») to touch each other, closing the circuit. A hall-effect sensor, on the other hand, detects the induced voltage transversely across a current-carrying conductor. Hall-effect sensors are generally the cheaper and more reliable of the two. Pictured above is the Hall effect sensor from West Coast Products.
Les détecteurs de proximité magnétiques peuvent être « unipolaires », « bipolaires » ou « omnipolaires ». Un interrupteur unipolaire s’active et se désactive en fonction de la présence d’un pôle donné de l’aimant (soit le Nord ou le Sud, selon le détecteur). Un interrupteur bipolaire s’active à partir de la proximité d’un pôle et se désactive lorsque le pôle opposé est présenté. Un interrupteur omnipolaire s’activera en présence de l’un ou l’autre des pôles et se désactivera en l’absence d’aimant.
Bien que les détecteurs de proximité magnétiques soient souvent plus fiables que leurs homologues mécaniques, ils nécessitent que l’utilisateur monte un aimant sur l’objet à détecter - ils sont donc principalement utilisés pour détecter le positionnement d’un mécanisme intégré au robot.
Interrupteurs de proximité inductifs
Les interrupteurs de proximité inductifs sont activés lorsqu’un matériau conducteur se trouve dans une certaine plage du capteur. Tout comme les interrupteurs magnétiques de proximité, ce sont des détecteurs «sans contact».
Les interrupteurs de proximité inductifs sont utilisés à de nombreuses fins identiques aux interrupteurs de proximité magnétiques. Leur nature plus générale (s’activant en présence de tout conducteur, plutôt que d’un simple aimant) peut être un avantage, ou un inconvéniant, selon la nature de l’application.
Interrupteurs de proximité photoélectriques
Les interrupteurs de proximité photoélectriques sont un autre type de commutateur de proximité sans contact largement utilisé en FRC. Ces derniers contiennent une source de lumière (généralement un laser infrarouge) et un capteur photoélectrique qui active l’interrupteur lorsque la lumière détectée (qui rebondit sur la cible du capteur) dépasse un seuil donné. L’un de ces capteurs est le Module IR d’évitement d’obstacles illustré ci-dessous.
Since photoelectric proximity switches rely on measuring the amount of reflected light, they are often inconsistent in their triggering range between different materials - accordingly, most photoelectric sensors have an adjustable activation point (typically controlled by turning a screw somewhere on the sensor body). On the other hand, photoelectric sensors are also extremely versatile, as they can detect a greater variety of objects than the other types of no-contact switches.
Photoelectric sensors are also often used in a « beam break » configuration, in which the emitter is separate from the sensor. These typically activate when an object is interposed between the emitter and the sensor. Pictured above is a beam break sensor with an IR LED transmitter and IR receiver.
Interrupteurs de proximité à temps de vol
Time-of-flight Proximity Switches are newer to the market and are not commonly found in FRC. They use a concentrated light source, such as a small laser, and measure the time between the emission of light and when the receiver detects it. Using the speed of light, it can produce a very accurate distance measurement for a very small target area. Range on this type of sensor can range greatly, between 30mm to around 1000mm for the VL53L0X sensor pictured above. There are also longer range versions available. More information about time of flight sensors can be found in this article and more about the circuitry can be found in this article.