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BALISES

Infra-rouges /Polarisées

Les balises servent pour:

• repérer un endroit ou aller : pour recharger ses batteries , récupérer un objet , déposer un objet
• repérer un autre robot pour l'éviter
• savoir ou on est (localisation)

On utilise surout des émetteurs de signaux lumineux:

• la lumiére infra rouge : (Pour des précisions sur l'usage des infra rouges voyez le chapitre <Commander un robot a distance avec la télécommande de votre téléviseur>)
  • on utilise souvent une source IR modulée ( vers 38500 hertz :c'est le principe des télécommandes des téléviseurs) et on peut émettre un code différent pour chaque balise . Faciles a réaliser et efficaces ces balises peuvent être génées par d'autres émetteurs infra rouges utiliés pour envoyer des commandes a des robots ou pour détecter des obstacles (tels les détecteurs Sharp) la modulation limite ce risque.
  • Pour l'émetteur (la balise) on utilise une lampe IR de forte puissance (par exemple une LD 271).
  • Coté détecteur on utilise des détecteurs du genre de ceux utilisés dans les téléviseurs pour la télécommande (par exemple un PNA4602 ou un TSOP1738). De plus on place un cache muni d'une fente verticale assez mince pour ne repérer l'émetteur que lorsqu'il est bien dans l'axe du robot.Pour aller vers une balise , le robot décrit d'abord un cercle (recherche circulaire) jusqu'a ce qu'il détecte l'émetteur, alors il part vers celui ci en marche avant. Si le robot sort du faisceau de l'émetteur , il tourne un peu a droite puis a gauche pour se recadrer sur le faisceau.Si il échoue il repart alors, pour une nouvelle recherche circulaire.
  • Pour détecter l'arrivée sur le but on peut munir le robot de 1 ou 2 détecteurs de contact qui permetteront au robot de s'arréter lorque qu'il rencontrera une butée placée devant la cible.

• la lumiére polarisée : moins utilisée , elle évite en partie les intérférences qui génent avec les balises infra rouges.
  • Une onde lumineuse vibre dans toutes les directions de l'espace dans un plan perpendiculaire a l' axe de son déplacement .On peut sélectionner une seule de ces directions en plaçant un film polarisant (filtre d'émission ) devant une LED de forte puissance , 3 watts peuvent suffire, (cette LED chauffe trés peu par rapport aux halogénes et n'abime pas le filtre polarisant.) pour créer une balise polarisée.
  • Si on regarde cette balise a travers un autre film polarisant qu'on met devant ses yeux (filtre de lecture) , il y a alors 2 cas extrémes : le premier ou la direction de polarisation des 2 filres est identique : alors on voit bien la lampe , la seconde est atteinte en tournant le filtre de lecture de 90 degrés : alors on ne voit presque plus la lampe . Entre les 2 positions on voit en partie la lampe.
  • On peut trouver de feuilles de film polarisant chez 3Dlens.com (attention , avant usage, il faut enlever les films de protection qui sont collés sur les 2 faces du filtre polarisant).
  • Alors un robot muni de 2 photo-résistances placées derriére 2 films polarisants placés dans 2 directions perpendiculaires pourra repérer la balise émettrice: lorsq'il sera en face de la balise, l'une des photorésistances recevera beaucoup de lumiére (filtres paralléles) et l'autre pratiquement pas de lumiére (filtres croisés) . La lumiére ambiante, non polarisée sera reçue de façon plus ou moins égale par les 2 photorésistances , aussi comme elle peut gêner il faut prendre quelques précautions :
    • pour qu'ils reçoivent la lumiére sous le même angle on place les 2 détecteurs l'un au dessus de l'autre , chacun au fond d'une petite case carrée fermée a l'avant par l'un des filtres de lecture (on peut utiliser pour cela des petites briques LEGO noires qu'on perce pour laisser passer la lumiére, le noir réfléchit peu la lumiére).
    • pour éliminer les lumiéres parasites venant sur les cotés , d'abord on installe ces détecteurs au fond d'une sorte de puits (là encore construit avec des briques LEGO noires) et sur l'avant de ce puits on ne laisse qu'une mince fente verticale pour ne recevoir la lumiére de la balise que lorsqu'elle est face au robot
  • pour mesurer les résistances on utilise la mesure du temps de décharge d'un circuit RC (résistance/Condensateur) ce temps croit avec la résistance , certains microcontrolleurs ont une fonction RCtime qui fait celà automatiquement.Pour le Propeller on monte en paralléle avec la photorésistance un condensateur de 0,1 microFarad: ce montage est relié à une extrémité à la terre et à l'autre extrémité à une patte du Propeller par une résistance de 220 Ohms .Un programme utilisant les registres internes rapides du Propeller va : d'abord envoyer pendant un bref instant sur la patte du Propeller, mise en émission , la tension de 3,3 volts : alors le circuit se charge. Puis la patte est basculée en réception et on note le temps de décharge du condensateur.On trouve des exemples de montages et de programmes de ce genre sur le site de Parallax.
  • pour limiter les effets de différences d'intensité dans l'éclairage ambiant il est pratique d'utiliser le rapport entre les valeurs des 2 photorésistances (croisé/paralléle) : avec le montage que nous utilisons un rapport supérieur a 3 correspond a une balise en vue. En fait il est utile de s'arranger pour pouvoir changer facilement ce seuil en cas de conditions extrémes.
  • il est essentiel de tester soigneusement ce montage en envoyant les valeurs des résistances des 2 voies vers le PSP (l'outil de déboguage fourni par Parallax). On le testera notamment en modifiant le puits de logement des détecteurs et la fente de lecture , il faut aussi le tester dans différentes conditions d'éclairage : lumiére du jour, lumiére artificielle, éclairage plus ou moins intense.
• Notez que:
  • les écrans a cristaux et certaines lunettes de soleil utilisent des films polarisants.
  • de nombreuses substances d'origine naturelle, de structure non symétrique, font tourner le plan de la lumiére polarisée (sucres, cristaux) ont dit qu'elles ont un pouvoir rotatoire (levogyre =gauche) ou (dextrogyre= droit) on dit ces substances chirales. Savez vous que c'est Louis Pasteur qui a mis en évidence ces propriétés avec des cristaux de tartrates ?
  • les lunettes que l'on utilise pour voir les images en relief utilisent 2 filtres polarisants croisés , ce qui permet d'observer une image différente avec chaque oeil.
• Par curiosité, mettez en évidence le pouvoir rotatoire du sucre de cuisine qui est du sucre de bettrave (saccharose)
  • placer un carré de film polarisant au dessus d'une LED verte allumée (alimentée par du 5 volts avec une résistance de 330 Ohms montée en série) .En fait, comme la rotation de la lumiére dépend de la longueur d'onde il vaut mieux n'avoir qu'une couleur au lieu de lumiére blanche.De plus l'oeil humain est un détecteur plus sensible dans la couleur verte.
  • sur un support a environ 20 centimétres au dessus placez un autre filtre polarisant et tournez le jusqu'a extinction (polarisations croisées)
  • maintenant intercallez entre les 2 filtes une éprouvette de 50 ml contenant une solution de sucre de cuisine a 400 g/litre (20 grammes pou 50 ml) : la lumiére redevient visible car le saccharose fait tourner vers la droite la lumiére polarisée. Pour obtenir l'extinction il faut tourner le filtre du haut vers la droite.
  • si vous intercallez la même éprouvette remplie d'eau du robinet la lumiére polarisée ne tourne pas