ตรวจจับเส้นขาวดำ: ตรวจจับเส้นขาวดำ

💡 Arduino tracking sensor TCRT5000 ตรวจจับเส้นขาวดำ

💡 เซนเซอร์ TCRT5000 เป็นเซนเซอร์ที่ใช้ตรวจจับวัตถุโดยใช้แสดงอินฟาเรด โดยจะมี led

แบบอินฟาเรดยิงแสดนอินฟาเรดออกไป และมีตัวรับแสงอินฟาเรดรับค่าแสงที่สะท้อนกลับมา

เมื่อวัตถุอยู่ใกล้จะมีแสงสะท้อนกลับมามากกว่าวัตถุที่อยู่ไกล จึงสามารถนำมาเช็ควัตถุผ่าน

หรือใช้ตรวจจับเส้นสีขาว/ดำได้ โดยเส้นขาวจะให้แสงสะท้อนกลับมากกว่าสีดำ

สำหรับขา D0 คือขาเอาต์พุตแบบ digital ให้ค่าออกมา 0 หรือ 1

โดยสามารปรับค่าความไวของเซนเซอร์ได้ที่ตัวต้านทานปรับค่าได้บนบอร์ด ถ้าถึงระดับที่ตั้งไว้ไฟ

LED บนเซนเซอร์จะติด และมีสัญญาณออกที่ขา D0

💡 TCRT5000 เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับการสะท้อนของแสงอินฟราเรด (Infrared Reflectance Sensor)

ที่นิยมใช้ในโปรเจกต์ Arduino โดยเฉพาะหุ่นยนต์เดินตามเส้น (Line Follower Robot) เพื่อตรวจจับเส้นสีขาวและสีดำ

💡 หลักการทำงาน

การปล่อยแสงอินฟราเรด: เซ็นเซอร์ TCRT5000 ประกอบด้วยส่วนหลัก 2 ส่วนคือ

LED อินฟราเรด (IR Emitter): ทำหน้าที่ปล่อยแสงอินฟราเรดออกมาอย่างต่อเนื่อง

โฟโตทรานซิสเตอร์ (Phototransistor หรือ IR Receiver): ทำหน้าที่รับแสงอินฟราเรดที่สะท้อนกลับมา

การสะท้อนแสงที่แตกต่างกัน

พื้นผิวสีขาว: สะท้อนแสงอินฟราเรดได้ดี แสงที่สะท้อนกลับมาจะมีความเข้มสูง โฟโตทรานซิสเตอร์จะรับแสงได้มาก

พื้นผิวสีดำ (หรือเส้นดำ): ดูดซับแสงอินฟราเรดได้ดี แสงที่สะท้อนกลับมาจะมีความเข้มต่ำ โฟโตทรานซิสเตอร์จะรับแสงได้น้อย

การแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล/อนาล็อก

เอาต์พุตแบบดิจิทัล (Digital Output - D0): โมดูลเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่มักมีวงจรเปรียบเทียบ

(Comparator) และตัวต้านทานปรับค่าได้ (Potentiometer) เพื่อตั้งค่าเกณฑ์ความไว (Threshold)

เมื่อแสงสะท้อนกลับมาสูงกว่าเกณฑ์ (เช่น อยู่บนพื้นขาว) เอาต์พุตจะเป็นค่าหนึ่ง (เช่น LOW หรือ 0 ขึ้นอยู่กับการออกแบบโมดูลและวงจร)

เมื่อแสงสะท้อนกลับมาต่ำกว่าเกณฑ์ (เช่น อยู่บนพื้นดำ) เอาต์พุตจะเป็นอีกค่าหนึ่ง (เช่น HIGH หรือ 1 ขึ้นอยู่กับการออกแบบโมดูลและวงจร)

เอาต์พุตแบบอนาล็อก (Analog Output - A0): ให้ค่าความต่อเนื่อง (แรงดันไฟฟ้าที่แปรผัน) ตามปริมาณแสงอินฟราเรดที่สะท้อนกลับมา โดยปกติ

พื้นผิวสีขาวจะให้ค่า Analog ที่ สูง
พื้นผิวสีดำจะให้ค่า Analog ที่ ต่ำ

ผู้ใช้สามารถเลือกใช้สัญญาณเอาต์พุตแบบดิจิทัล (0 หรือ 1) หรือแบบอนาล็อก

(ค่าตัวเลขต่อเนื่อง) เพื่อนำไปประมวลผลต่อในบอร์ด Arduino สำหรับการตัดสินใจควบคุมทิศทางของหุ่นยนต์เดินตามเส้นได้

💡 หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ TCRT5000 ในการตรวจจับเส้นขาวดำอาศัยหลักการของการสะท้อนแสงอินฟราเรด

(Infrared Reflectance) ครับ โดยมีส่วนประกอบหลัก 2 ส่วนคือ ตัวส่งและตัวรับแสงอินฟราเรด

💡 หลักการทำงาน (Working Principle)

เซ็นเซอร์ TCRT5000 ประกอบด้วย:

ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด (IR LED Emitter): ทำหน้าที่ปล่อยแสงอินฟราเรดออกมาอย่างต่อเนื่อง

โฟโตทรานซิสเตอร์ (Phototransistor หรือ IR Receiver): ทำหน้าที่ตรวจจับและวัดปริมาณแสงอินฟราเรดที่สะท้อนกลับมา

พื้นผิวการสะท้อนแสงปริมาณแสงที่ Phototransistor รับได้สัญญาณ Analog (A0) สัญญาณ Digital (D0)*

สีขาวสะท้อนดีมากค่าสูง LOW (0) สีดำดูดซับดีน้อยค่าต่ำ HIGH (1)

💡 ส่งออกไปยังชีต

*หมายเหตุ : ค่า HIGH/LOW สำหรับสัญญาณ Digital (D0) อาจสลับกันได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจร Comparator บนโมดูลเซ็นเซอร์

การประยุกต์ใช้กับ Arduino

หุ่นยนต์เดินตามเส้น (Line Follower): ใช้ความแตกต่างของค่าที่อ่านได้ (Analog หรือ Digital)

เป็นเงื่อนไขในการสั่งให้มอเตอร์ของหุ่นยนต์เลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวา เพื่อให้เซ็นเซอร์กลับมาอยู่เหนือเส้นสีดำ (หรือพื้นสีขาว) อีกครั้ง

การปรับความไว: โมดูลส่วนใหญ่มักมี Potentiometer ให้ปรับเกณฑ์ความไว (Threshold) เพื่อกำหนดจุดตัดว่าปริมาณแสงที่รับได้แค่ไหนถึงจะถือว่าเป็น "สีขาว" และแค่ไหนถึงจะถือว่าเป็น "สีดำ"

พื้นผิว การสะท้อนแสง ปริมาณแสงที่ Phototransistor รับได้ สัญญาณ Analog (A0) สัญญาณ Digital

(D0)*

สีขาว สะท้อนดี มากค่า สูง LOW (0)
สีดำ ดูดซับดีน้อยค่าต่ำHIGH (1)