लाइट ट्रैकर चल रहा है

आज मैंने एक दिलचस्प परियोजना के बारे में लिखने का फैसला किया, जिसे मैं पढ़ाई से मुक्त करने में लगा था।

डिवाइस का सार सरल है - इसमें फोटोडायोड्स का एक मैट्रिक्स है (इस मामले में 4, लेकिन अधिक हो सकता है) जो कुछ स्रोत से प्रकाश को पंजीकृत करता है जो स्थानांतरित हो सकता है। स्वाभाविक रूप से, प्रत्येक फोटोडायोड पर व्यक्तिगत रूप से प्रकाश घटना की मात्रा अलग-अलग होती है।

डिवाइस को प्रकाश स्रोत के स्थानिक स्थान को निर्धारित करना चाहिए जो आगे बढ़ रहा है। यह मुख्य लक्ष्य है। यही है, यह तीव्रता वेक्टर और प्रकाश स्रोत के स्थान वेक्टर के बीच बहुआयामी सहसंबंध की समस्या को हल करने के लिए आवश्यक है।



सामान्य योजना ऊपर दिए गए आंकड़े में दिखाई गई है। हमारे मामले में, केवल 4 फोटोकोड। फोटोडियोड्स से संकेत प्रवर्धित और ATMega16 माइक्रोकंट्रोलर को खिलाया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर एक डेटा पैकेट बनाता है और इसे USART (COM पोर्ट) के माध्यम से 1 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ भेजता है। कंप्यूटर की ओर से, लाजर (फ़्रीस्कैसल) में लिखा गया एक कार्यक्रम चलता है, जो बंदरगाह से डेटा पढ़ता है, और एक निशुल्क तंत्रिका नेटवर्क लाइब्रेरी का उपयोग करके विश्लेषण करता है, फिर प्रकाश स्रोत के स्थान का परिणाम देता है।

यह एक संक्षिप्त विवरण था, और अब विवरण।

1) फोटोडायोड कनेक्ट करना

यहां एक फोटोडायोड को एक परिचालन एम्पलीफायर से जोड़ने का एक सरल आरेख है, जो सर्किट कनवर्टर पर सर्किट के लिए एक छोटा सा वर्तमान सर्किटरी पर किसी भी पुस्तक में पाया जा सकता है।



हादसा प्रकाश एक फोटोक्रेक्ट का कारण बनता है, सर्किट एक ऑफसेट के साथ सर्किट के विपरीत रैखिक (संतृप्त तक) है। वर्तमान लगभग inverting इनपुट में प्रवाह नहीं करता है, और इसलिए आउटपुट वोल्टेज को U = I * R1 के रूप में परिभाषित किया गया है।

फोटोडायोड और एम्पलीफायरों पर एक बहुत अच्छा लेख टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स फिलिप सीडी एचओबीबीएस के एक कर्मचारी द्वारा लिखा गया था "ऑपरेशनल एम्पलीफायरों पर फोटोडायोड्स के लिए एम्पलीफायरों।" मैं सभी को सलाह देता हूं।

मैंने हाई-स्पीड पिन फोटोकोड, BPW34 का इस्तेमाल किया। उनके पास बहुत व्यापक देखने का कोण नहीं है - हाथ में क्या था, फिर इसका इस्तेमाल किया। लगभग कोई भी फोटोडिओड यहां उपयुक्त है, स्वाद का मामला है।

लाल रेखा को परिचालन प्रवर्धक AD820 की आवश्यकता होती है। एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर (एफईटी) में द्विध्रुवी कम रिसाव धाराओं पर एक फायदा है, इसलिए यह वर्तमान-वोल्टेज कनवर्टर सर्किट में बहुत महत्वपूर्ण है। एम्पलीफायर में एक रेल-टू-रेल आउटपुट भी है, अर्थात, आउटपुट वोल्टेज का परिमाण बिजली बसों के बहुत करीब आ सकता है।
मैं एम्पलीफायर आउटपुट के बाद कम-पास फिल्टर (कम-पास फिल्टर) का उपयोग करने की सलाह देता हूं, और वांछित कट-ऑफ आवृत्ति का चयन करता हूं ताकि कम शोर हो।

2) ATMEGA16 माइक्रोकंट्रोलर

जैसा कि मैंने ऊपर लिखा था, संकेतों को डिजिटाइज़ करने और उन्हें पीसी पोर्ट पर प्रसारित करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर की आवश्यकता होती है।
यह COM पोर्ट के लिए सबसे पुराना MAX232ACPE कनवर्टर का उपयोग करता है। अब मैं हार्डवेयर USB के साथ नियंत्रकों का उपयोग करता हूं, लेकिन एक साल पहले, MAX232 के साथ सर्किट मेरे लिए बहुत अच्छा लग रहा था, और जब मैंने आखिरकार इसका पता लगाया तो मैं बहुत खुश था।
जिन लोगों के पास COM पोर्ट के साथ बोर्ड नहीं है, उन्हें या तो इसे FT232RL पर खुद को इकट्ठा करना होगा या USB-USART कनवर्टर खरीदना होगा, जो अब इंटरनेट पर बल्क में हैं।



सबसे पहले, आपको माइक्रोकंट्रोलर (एमके) के लिए एक स्थिर बिजली की आपूर्ति को व्यवस्थित करने की आवश्यकता है। पोषण के लिए, हमेशा एमके के पैरों के करीब संभव के रूप में एक सिरेमिक कैपेसिटर को 0.1 यूएफ की क्षमता के साथ रखें। तस्वीर वीसीसी और जीएनडी के बीच की है।

फिर आपको घड़ी संकेत का ध्यान रखने की आवश्यकता है।

यहाँ 8MHz पर एक क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र है (मेरा विश्वास करो, जब मैंने शुरू किया, तो मुझे भी लगा कि यह बहुत छोटा है)। स्थिरता बढ़ाने के लिए, चित्र में दिखाए गए अनुसार पिकोफैड कैपेसिटर स्थापित किए जाते हैं। प्रत्येक आवृत्ति को अपने स्वयं के संप्रदाय की आवश्यकता होती है, विवरण के लिए, प्रत्येक आईसी (एकीकृत सर्किट) के लिए डेटाशीट, आधिकारिक पासपोर्ट प्रलेखन देखें।

एमके के लिए आकस्मिक निर्वहन के बिना काम करने के लिए, पुल-अप रोकनेवाला के माध्यम से वीईसी को RESET से कनेक्ट करना आवश्यक है।

PA0..7 के एनालॉग इनपुट वे पोर्ट हैं जहां हम एम्पलीफायरों से सिग्नल खिलाते हैं।
हम एडीसी के लिए संदर्भ वोल्टेज के रूप में Vcc लेंगे, और यह इतना मुश्किल नहीं है।

डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए RX, TX पोर्ट का उपयोग किया जाता है।
TTL तर्क और RS232 तर्क बहुत अलग हैं, और सीधे काम नहीं कर सकते हैं, इसलिए हम एक कनवर्टर का उपयोग करते हैं, कनेक्शन आरेख बाईं ओर दिखाया गया है। कनवर्टर वायरिंग आरेख में दिखाए गए सभी कैपेसिटर सिरेमिक हैं और 0.1 यूएफ का नाममात्र मूल्य है।

3) विकास पर्यावरण और पुस्तकालयों का इस्तेमाल किया

मैंने इस परियोजना को लाजर आईडीई, फ़्रीकास्कल कंपाइलर पर किया, लिखने की प्रक्रिया में मैंने कई घटकों और पुस्तकालयों का उपयोग किया।

• COM पोर्ट CportLib के साथ काम करने के लिए लाइब्रेरी
• प्रसिद्ध FANN लाइब्रेरी

तंत्रिका नेटवर्क के साथ काम करने के लिए, मैंने मुफ्त FANN लाइब्रेरी को चुना। मुझे लगता है कि ज्यादातर लोग जानते हैं कि तंत्रिका नेटवर्क एल्गोरिदम कैसे काम करता है, लेकिन सिर्फ मामले में, मैं अपने उदाहरण पर दोहराऊंगा।



यहां, तंत्रिका नेटवर्क को पहले शिक्षक के साथ सीखना चाहिए।

प्रशिक्षण का अर्थ यह है कि नेटवर्क को मैट्रिक्स मैट्रिक्स के गुणांकों को इस तरह से समायोजित करना चाहिए जैसे कि आउटपुट वेक्टर और प्रशिक्षण वेक्टर के बीच अंतर को कम करना।

प्रत्येक कार्य एक निश्चित अर्थ में अद्वितीय है, और इसलिए कोई सिद्धांत नहीं है जो कहेगा कि समस्या को हल करने के लिए कितने न्यूरॉन्स पर्याप्त हैं, जो हस्तांतरण फ़ंक्शन का उपयोग किया जाना चाहिए, और इसी तरह।

वह सब है
अगली बार जब मुझे समय मिलेगा - मैं एक सीक्वल लिखूंगा जिसमें इस तरह के भाग हैं:

• एमके से डेटा प्राप्त करें
• तंत्रिका नेटवर्क प्रशिक्षण
• एक तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग कर डेटा विश्लेषण

अगला भाग पूरी तरह से सॉफ्टवेयर होगा।