Firma SONY vyrába rozne druhy lineárnych CCD snímačov, ktoré sa od seba líšia prevažne počtom pixelov (256,2024,4048,atď.). Tieto senzory sú určené prevažne na snímanie orázkov a textu. V našom prípade sme však senzor využili na detekciu čiernej čiary na bielom podklade. Pre korektné načítanie údajov zo snímača musí byť na ňom umiestnená"optika", v našom prípade sa jedná o objektív pre lineárne skenovanie SLA-20B, vyrábaný firmou TAOS. Tento problém by sa dal pravdepodobne riešit aj inou cestou, avšak my sme sa s tým hlbšie nezaoberali.
Snímanie:
Pre správne snímanie zo senzora
je okrem správneho zapojenia pinov dôležité aj správne generovanie časovacieho
signálu CLK. Minimálna frekvencia je 50 - 100kHz, maximálna frekvencia
je 5MHz. Okrem napájania (5V,9V,Gnd) je potrebne zapojiť ešte vstupy/výstupy
ROG(logicky), CLK(logicky), SHSW(logicky), Vout(analógový).
Signál ROG slúži na spustenie
snímania(nastavenie na prvý pixel). ROG treba nastaviť na logickú úroveň
0 typicky na dobu 1000ns (časový priebeh signálov CLK a ROG je na obr.
1).
Signál CLK slúži na posun na
ďalší pixel. Frekvencia by mala byť v rozsahu 50kHz - 5MHz (časový priebeh
signálov CLK a VOUT je na obr. 2)..
Signál SHSW slúži na výber jedného
z dvoch módov snímača. Pokiaľ je SHSW na GND, je zapnutý mód S/H(Sample
and Hold), ktorý drží výstupnú úroveň signálu Vout počas celej doby jedného
hodinového impulzu na konštantnej úrovni závisiacej iba od veľkosti osvetlenia
snímača. V druhom prípade, pokiaľ je SHSW pripojený na 5V, snímač je v
režime bez S/H. V každom takte v prvej časti je Vout na úrovni opticky
tmavého telesa(akoby bol snímač zakrytý) , a v druhej časti signál klesne
na úroveň odpovedajúcu osvetleniu snímača.
Signál Vout je vlastný výstup
zo snímača. Tento signál nenadobúda logické hodnoty ale analógové v rozsahu
od 1,08V až po takmer 5V, ktoré sa dajú ďalej spracúvať v rôznych prevodníkoch.
Bloková scháma optického snímača
a čítanie celého senzora je na obr. 3 a obr. 4.
Naša
aplikácia:
V našej aplikácii sme chceli daný senzor využiť na detekciu relatívne
presnej polohy čiary, čím by sa dal lepšie a presnejšie ovládať pohyb
mobilnej platformy, na ktorú je plánované daný senzor umiestniť.
Spracovaniu signálu zo snímača
sa venuje jednoduchý mikropočítač od firmy ATMEL at892051. Daný mikropočítač
jednak generuje riadiace signály pre snímač(CLK,ROG, signál SHSW je stále
pripojený na Gnd - mód S/H), ako aj zabezpečuje spracovanie výstupného
signálu a komunikuje s nadradeným mikropočítačom (v našom prípade sa jedná
o procesor at89c52). Keďže výstup zo snímača nenadobúda logické úrovne
a keďže sme nepotrebovali signál ďalej prevádzať pomocou špeciálnych prevodníkov,
priviedli sme výstup priamo na vstup komparátora (LM324), ktorý sme nastavili
presne tak, aby bola detekovaná hrana čiernej čiary. Výstup z komparátora
je privedený na mikropočítač, kde program vyhodnotí polohu čiary a pomocou
sériovej linky sa pošle do PC resp. do nadradeného mikropočítača.
- Počet pixelov : 2048
- Veľkosť pixelu : 14µm x 14µm
- Napájacie napätie : 5V a 9V
- Maximálna frekvencia snímania : 5MHz
- Vlnová dĺžka : 400-700 nm(citlivosť na svetlo znázorňuje obr. 5)
- Počet radov : 2
- Vzdialenosť od CCD snímača : 4,10 - 3,46 mm
- Vzdialenosť od snímaného objektu : 4,10 - 3,46 mm
- Priemer objektívu : 0,912 mm
- Polomer snímacej plochy : 1,7 - 1,48 mm
Časové priebehy napätia získané prečítaním celeho senzora nad čiernou čiarou
