Raspberry Pi Pico: Line-Tracking / Linienfolgen mit einem TCRT5000 ohne Fahrzeug

Das Line-Tracking bzw. Linienfolgen ist eine Technik, die es Robotern oder Fahrzeugen ermöglicht, eine Linie auf dem Boden zu erkennen, und sich anhand dem Linienverlauf zu bewegen. Diese Technik wird häufig in der Robotik verwendet, insbesondere in der Automatisierung.
Zum Line-Tracking werden optische Sensoren verwendet, um die Linie zu erkennen. Die Sensoren sind normalerweise an einem Fahrzeug befestigt und ein auswertender Mikrocontroller steuert die Motoren des Fahrzeugs so, dass das Fahrzeug der Linie folgt.

Mit dem folgenden Aufbau wollen wir das Line-Tracking mit einem TCRT5000 ohne Fahrzeug einfach mal ausprobieren.

Hierzu haben wir mehrere, unterschiedlich breite Linien auf ein DIN A4 Blatt gedruckt, über das wir den TCRT5000 führen wollen. Es geht hier auch darum herauszufinden, wie breit eine Linie sein muss, damit das Line-Tracking funktionieren kann.

Download: DIN A4 Blatt mit Linien als PDF-Datei

Aufbau und Bauteile

Raspberry Pi Pico: Line-Tracking / Linienfolgen mit einem TCRT5000 ohne Fahrzeug

Zentraler Bestandteil des Aufbaus ist der TCRT5000. Der ist zur Erkennung der Linie notwendig. Zur Signalisierung der Linien-Erkennung oder besser gesagt, dass die Linie nicht erkannt wird, wird die Onboard-LED verwendet. Weil man nicht gleichzeitig auf den Sensor und die LED schauen kann, empfiehlt es sich zusätzlich einen GPIO-Ausgang mit einem Summer oder Vibrationsmotor zu beschalten. Wenn man beides nicht hat, muss man sich mit der Onboard-LED begnügen.

Raspberry Pi Pico		TCRT5000
Pin 36	3V3 OUT	VCC
Pin 33	GND	GND
Pin 31	GPIO 26 (ADC0)	AOUT

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Programmcode

In diesem Programmcode wird die Onboard-LED initialisiert, ein zusätzlicher Ausgang zum Schalten eines Summers oder Vibrationsmotors und ein ADC-Eingang, der mit dem analogen Ausgang des TCRT5000 verbunden ist.
Im Programmcode ist ein Schwellwert hinterlegt (threshold), der bestimmt, ab welchem Wert die Linie erkannt wird. Dieser Wert ist anzupassen.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin, ADC
from time import sleep_ms

# Schaltschwelle
threshold = 4000

# Initialisierung: Onboard-LED
led_onboard = Pin(25, Pin.OUT, value=0)

# Initialisierung: OUT (GPIO16)
out = Pin(16, Pin.OUT, value=0)

# Initialisierung des ADC0 (GPIO26)
sensor_a = ADC(0)

# Endlos-Schleife
while True:
    sleep_ms(100)
    value_a = sensor_a.read_u16()
    print(value_a)
    if value_a > threshold:
        led_onboard.off()
        out.off()
    else:
        led_onboard.on()
        out.on()

Experimente

Starte den Programmcode und führe den Sensor über die Linien auf dem Blatt. Versuche zuerst herauszufinden, ob der Wert für „threshold“ im Programmcode für Dein Experiment richtig gewählt ist. Zum Vergleich wird in der Kommandozeile der aktuelle Wert des Sensor angezeigt.

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