Прибор DirectionFinder может применяться в следующих целях: автоматическое наведение камеры на объект съемки; автоматическое преследование обозначенной цели; автоматическое предотвращение столкновения с обозначенной целью. На объект, за которым прибор следит, устанавливается специальный инфракрасный излучатель. Объект так же может быть обозначен отраженным излучением, например, лучом лазера. Инфракрасное излучение невидимо для глаз. Инфракрасное излучение является модулированным и потому прибор не реагирует на посторонние инфракрасные излучатели. Прибор подключается между приемником и исполнительным механизмом. Прибор может работать автономно, без сигнала управления от приемника. Один прибор контролирует одну плоскость вращения, для контроля по горизонтали и по вертикали необходимы два канала управления и два прибора DirectionFinder.


Обзор

Инструкция

Принципиальная схема


Примеры использования прибора:
1. Установлен на радиоуправляемом автомобиле и позволяет автоматически проезжать через обозначенные ворота; автоматически преследовать обозначенный автомобиль; автоматически избегать столкновения с обозначенным препятствием.
2. Установлен на активной подвеске видеокамеры и позволяет камере автоматически держать в центре кадра обозначенный объект.
3. Установлен на радиоуправляемой модели самолета и позволяет автоматически пролетать над обозначенными участками, или автоматически приземляться на растянутую сетку.

Видео:



Дальность обнаружения цели зависит от мощности излучателя. Светодиодный излучатель мощностью 20Вт (импульсная мощность 50Вт) с направленностью 20 градусов обнаруживается прибором на дистанции до 200 метров, но реакция без подергиваний и задержек обеспечивается на дистанции до 40 метров. Эффективная реакция на отраженный от белой поверхности сигнал той же мощности обеспечивается на дистанции до 20 метров. Термин «отраженный сигнал» так же следует понимать, как сигнал, который обнаруживается с любой стороны, в отличии от направленного излучателя. Для увеличения дальности обнаружения в два раза мощность излучателя необходимо увеличить в 4 раза (математическое возведение во вторую степень). Для быстрой реакции на отраженный сигнал с расстояния 100 метров потребуется излучатель 500Вт. Для увеличения дистанции или для увеличения угла излучения можно одновременно использовать более одного излучателя. Подергивание сервомеханизма при автоматическом наведении может быть связано со слабым сигналом излучателя или рассеянным сигналом.


В комплект прибора входит электронная схема, модулирующая излучение инфракрасного осветителя. Существует много моделей инфракрасных осветителей, которые могут быть применены в качестве ориентира. Обратите внимание на длину волны излучаемого света, необходимо значение – 950 нанометра. Питание излучателя необходимо осуществлять через предоставленную схему. Напряжение питания может быть в пределах 5-16В, максимальный ток без дополнительного радиатора – 10А, при использовании дополнительного радиатора для транзистора – 75А. Питание светодиодов в прожекторах осуществляется через резистор. Так как дополнительная схема делает излучение импульсным, то номинал этого резистора может быть уменьшен в 2 раза. Таким образом, излучаемая мощность будет повышена.


Установка и настройка прибора DirectionFinder

Прибор должен быть установлен так, что бы его датчики были направлены точно в направлении движения модели или параллельно с видеокамерой. Если необходимо контролировать повороты влево и вправо, то его датчики должны находиться в горизонтальной плоскости и иметь отклонение влево и вправо соответственно. Прибор обнаруживает инфракрасный излучатель при отклонении от основного направления по горизонтали в пределах 35 градусов и по вертикали в пределах 17 градусов (поле обзора 70х34 градуса). Если есть возможность, то датчики должны быть закрыты от прямых солнечных лучей.

Сервомеханизм подключается к выходу прибора. Если используется гироскоп, то он подключается между прибором DirectionFinder и сервомеханизмом. Вход прибора подключается к приемнику дистанционного управления. Для настройки прибора необходимо при включении питания удерживать нажатой кнопку на его корпусе (пульт управления тоже должен быть включен). Включив питание отпустите кнопку, светодиод должен погаснуть. Установите рукоятку управления в крайнее левое положение (если используются ограничения dual rates, то они должны быть сняты) и нажмите кнопку еще раз. Светодиод должен мигнуть два раза. Установите рукоятку управления в крайнее правое положение и нажмите кнопку еще раз. Светодиод должен мигнуть три раза. Установите рукоятку управления в нейтральное положение и нажмите кнопку еще раз. Светодиод должен мигнуть четыре раза. Теперь необходимо установить степень реакции прибора, иначе говоря – как сильно будет отклоняться сервомеханизм, что бы удерживать требуемое направление. В течении пяти секунд необходимо нажать кнопку 0 или 1 или 2 или 3 раза. 0 нажатий – минимальная степень реакции, 3 нажатия – максимальная степень реакции, 1 и 2 – промежуточные значения. Если степень реакции недостаточна, то автоматическое вращение будет слишком медленным, если степень реакции слишком большая, то вращение будет происходить резкими рывками. На этом настройка заканчивается. Если после настройки происходит вращение не в сторону ИК излучателя, а от него, то необходимо повторить настройку, но сперва зафиксировать крайнее правое положение рукоятки управления, а потом крайнее левое (обратная последовательность направлений). Во время работы прибора если светодиод горит, значит излучатель находится в контролируемой прибором зоне. Если сигнал обнаружен, то прибор отклоняет сервомеханизм в требуемом направлении. Возможность пропорционального ручного управления сохраняется всегда. Если отклонить рукоятку управления более, чем на 50% то автоматическая реакция прибора прекратится.

Прибор может осуществлять автоматическую реакцию без сигнала управления на входе. Для работы в этом режиме необходимо подать на прибор питание +5В, как это происходит при подключении к приемнику, а третий контакт разъема (провод белого цвета) оставить не подключенным. Для настройки прибора необходимо при включении питания удерживать нажатой кнопку на его корпусе. Включив питание отпустите кнопку, светодиод погаснет через 5 секунд. В течении следующих пяти секунд можно включить реверс (реакция в обратном направлении), для этого необходимо нажать один раз кнопку. Если реверс не требуется то не нажимайте кнопку. Спустя пять секунд светодиод мигнет два раза. Теперь необходимо установить степень реакции прибора, иначе говоря – как сильно будет отклоняться сервомеханизм, что бы удерживать требуемое направление. В течении пяти секунд необходимо нажать кнопку 0 или 1 или 2 или 3 раза. 0 нажатий – минимальная степень реакции, 3 нажатия – максимальная степень реакции, 1 и 2 – промежуточные значения. Если степень реакции недостаточна, то автоматическое вращение будет слишком медленным, если степень реакции слишком большая, то вращение будет происходить резкими рывками. Спустя пять секунд светодиод мигнет три раза. Теперь в течении пяти секунд необходимо выбрать режим работы прибора когда сигнал ИК излучателя не обнаружен. 0 нажатий – сигнал на выходе сохраняется без изменений; 1 нажатие – плавный возврат к нейтральному положению; 2 нажатия – быстрый возврат к нейтральному положению; 3 нажатия – нейтральное положение. Для автоматического управления видеокамерой рекомендуется использовать сервомеханизмы с отключенным потенциометром (модификация «360 градусов») и выбирать режим работы «три нажатия». После завершения настройки все параметры сохраняются автоматически.


электронная схема, модулирующая излучение инфракрасного осветителя:

Светодиодный излучатель мощностью 20Вт (импульсная мощность 50Вт) с направленностью 20 градусов:

Принципиальная схема прибора:

Принципиальная схема контроллера ИК излучателя:

Компановка печатных плат:

Прошивка микроконтроллера


Алексей Зайцевский, 2010, http://www.myresearch.lt