EO_485

ANALOG/MIXED SIGNAL OP AMPS 32 - ELETTRONICA OGGI 485 - APRILE 2020 Problema n. 4: bassa precisione del sistema di loca- lizzazione e navigazione a causa di imprecisioni del misuratore di distanza (odometro). Quando un robot aspirapolvere è impegnato nella rico- struzione dell’ambiente in cui si trova, l’odometro deve fornire informazioni accurate sulla distanza percorsa, che vengono utilizzate per la mappatura. Se la misura fornita dall’odometro non è accurata, la localizzazione e la navigazione del robot risultano poco precise. Soluzione n. 4: un circuito affidabile per il migliora- mento del segnale del contatore di distanza. Un metodo diffuso per misurare la distanza percorsa consiste nell’impiego di un decodificatore fotoelettri- co o di un sensore a effetto Hall e nel conteggio degli impulsi per ottenere le informazioni sulla distanza per- corsa. Di solito, il contatore di distanza è installato all’interno della ruota: pertanto, le tracce della scheda del circu- ito stampato sono lunghe e più facilmente influenza- bili dal rumore di commutazione. Il segnale di uscita è quindi distorto a livello della porta d’ingresso della MCU. Un circuito buffer, come mostrato in figura 4, è in grado di produrre un segnale logico standard senza jitter e glitch. Problema n. 5: la presenza di rumore/distorsione nei segnali di azionamento del motore avvia il motore in modo imprevisto. Il controllore di sistema è generalmente posto al cen- tro della scheda di controllo, mentre i motori sono in- stallati ai bordi della scheda stessa. Pertanto, i segnali di azionamento direttamente collegati alla porta del- l’MCU sono più soggetti a disturbi o distorsioni, cau- sando un avviamento imprevisto del motore. Soluzione n. 5: un circuito potenziatore a modulazio- ne della larghezza di impulso (PWM) sul percorso di azionamento del motore. Al posto del circuito che collega il segnale di aziona- mento con un pin della MCU, questa soluzione con- siste nell’aggiunta di un amplificatore operazionale come elemento di ottimizzazione (enhancer). La figura 5 mostra una soluzione discreta di aziona- mento del motore per un motore DC a spazzole. Il con- trollore genera segnali PWM per pilotare i transistor di potenza del ponte a H per mezzo di un driver a transi- stor a effetto di campo in configurazione Totem-Pole. Il circuito di ottimizzazione della modulazione PWM contribuisce a minimizzare la latenza e a migliorare i segnali PWM, riducendo rumore e distorsione. Problema n. 6: collisioni o cadute del robot aspira- polvere a causa di rilevamento errato della distanza. I sensori anti-caduta sono utilizzati per rilevare l’altez- za delle scale, mentre i sensori di collisione sono utiliz- zati per rilevare gli ostacoli intorno al robot aspirapol- vere. Gli errori di rilevamento della distanza causano prestazioni imprecise del sensore e portano a collisio- ni o cadute danneggiando il robot. Soluzione n. 6: condizionamento del segnale di usci- ta a infrarossi ad alta precisione. I LED a infrarossi e i fototransistor trovano ampia ap- plicazione come soluzione a basso costo per il rileva- mento della distanza, come mostrato in figura 6. Le in- formazioni sulla distanza sono correlate all’ampiezza di un’onda di eco, che è trasportata da un’onda modu- lata a frequenza fissa. Il circuito di amplificazione dell’amplificatore opera- zionale a transimpedenza è ampiamente utilizzato in questo campo con una bassa corrente di polarizza- zione in ingresso. Il circuito di riferimento è mostra- to nella nota applicativa SBOA268A (Transimpedance amplifier circuit). Gli amplificatori di tipo general purpose TLV906x, TLV905x e TLV900x di TI rappresentano una valida soluzione per l’utilizzo nei robot aspirapolvere, contri- buendo a ridurre il time-to-market e a risolvere le più comuni sfide di progettazione. Fig. 4 – Grazie a un buffer è possibile un circuito di uscita logica affidabile Fig. 6 – Circuito di condizionamento del segnale per un ricevitore a LED a infrarossi Fig. 5 – Circuito PWM potenziato Risorse supplementari Scaricate “Analog Engineer’s Circuit Cookbook: Amplifiers”