反射光センサ … WS01R
ロボカップジュニア・レスキューチャレンジなどでライントレースに使う反射光センサは
物体まで1cm以内の近距離用の物が多く10cm程度離れた物体の反射光センサはあまり見かけません。
WS01Rは、0～20cm程度離れた物体(白い床やアルミ箔を巻いた缶の場合)の反射光の強さを調べるセンサです。
アナログ電圧入力を持った市販や自作のロボットや制御機器に使うことを目的に開発しました。
WS01R 
特徴
- 出力は電圧信号なので、TJ3(ダイセン電子工業)など
市販のロボットのアナログ入力に接続できる。
- サッカーチャレンジで使われるパルス光ボールと同じように、光に変調をかけているので
外光や照明に強い。
- より遠い物体を検出するための増灯信号や2個以上で使用するための同期機能も利用できる。
- 電源は5Vを標準で設計しているが、3.3Vでも動作する。
ただし、電源電圧が低くなると光源LEDの電流が減るので反応する物体までの距離が短くなる。
電源の最大定格は 5.25V。
- 寸法: 57mm×27mm 高さ約15mm
センサから6cm離して置いた白い紙に光が当るようす
外形
取り付け穴は M3ねじに合います。
端子のピン配置はTJ3と同じです。電線を直接ハンダ付けするか、
取り付け場所に合う 2.5mmまたは2.54mmピッチのコネクタを付けてください。
回路
光源のLEDを600Hzで点滅させます。
受光器の可視光フォトトランジスタは、光の強さを電流に変換します。
この信号には600Hzの反射光の他に外光の電流も含まれます。
これを600Hzバンドパスフィルタ(BPF)に通すと、反射光だけが得られます。
BPFは周波数600Hz付近の信号だけ通す回路です。
これを整流、平滑して直流に変換し電圧信号で出力します。
使い方
通常はS2の1-2間を開放にした状態で使います。
P2に電源,信号を接続します。
半固定抵抗V1でLEDの電流を変えられます。距離が遠いときには最大にして、
距離が近ければ、出力を見ながら飽和するようだと電流を絞ってください。
半固定抵抗V2で受光感度を変えられます。
目的の反射物にセンサの光を当てて出力電圧を見ながら調整してください。
WS01Rは内部基準電圧1.3Vで回路を動作させています。
反射がない状態で出力電圧は1.3V前後です(0Vではありません)。
反射光が強くなると出力電圧は上がっていき、ほぼ電源電圧で飽和します。
増灯信号の使い方
WS01RのLEDは目ではわかりませんが600Hzで点滅しています。
LEDの光量を増やして遠くまで光が届くようにするために増灯信号を出力しています。
この信号を増幅して増設したLEDを点灯させます。回路例はこのようになります。
同期機能の使い方
WS01Rを2個以上使い、光を当てる範囲が重なるときには、
それぞれの発光期間を同時にしないと他の光の影響で正しく働きません。
この場合、ひとつを親モードとして、他を子モードに設定して接続します。
こうすると親から送った信号に同期して子が動くため、光を当てる範囲が重なっても正しく働きます。
子モードに設定するには、S2の1-2間を短絡します。
実験
WS01Rを2個 ダイセン電子のOJ2に取り付けて実験。
床に当てた緑色光の反射の強さを見ている。
反射光センサ WS01R を左右に2個、ロボットに取り付けて、ライントレースさせました。
左右の受光器の間隔は47mm、床から受光器までの高さを60mmとしました。
床までの距離を長くしたので2個のセンサで広い範囲を見ることができます。
実はこれ、サッカーロボットなので、ゆっくり走るのは苦手です。
でもセンサが見ている範囲が広いので、行き過ぎそうになっても線をとらえています。
センサが黒い線の上に近づくと反射光が弱くなるので、左右の反射光が弱い側に曲がる制御をすると、
線の中心に沿って進むライントレースになります。
モータの強さは、左折2段階、直進、右折2段階の5段階で制御しています。