Cảm biến dò line
phân biệt vạch và nền bằng ánh sáng hồng ngoại phản xạ

Tôi tách bài cảm biến khỏi bài xe robot. Khi chưa biết cảm biến phân loại đúng ở khoảng cách nào, ghép thêm động cơ chỉ làm lỗi khó tìm hơn. Bài này kết thúc khi học sinh chứng minh được tỉ lệ nhận đúng trên một đường thử cố định.

Sau bài này học sinh làm được

• Nêu được nguyên lí phát–thu ánh sáng hồng ngoại phản xạ.
• Đọc tín hiệu số kích mức thấp từ GPIO27.
• Điều chỉnh biến trở ngưỡng bằng hai mẫu đen và trắng.
• Khảo sát ảnh hưởng của độ cao và bề mặt bóng.
• Tính tỉ lệ phân loại đúng từ nhiều lần thử.

Đen và trắng phản xạ khác nhau

LED trên module phát ánh sáng hồng ngoại. Mặt trắng thường phản xạ nhiều ánh sáng về mắt thu hơn mặt đen. Mạch so sánh trên module đối chiếu tín hiệu với ngưỡng do biến trở đặt, rồi đưa ra chân DO chỉ còn hai trạng thái.

Khoảng cách là một phần của phép đo

Quá xa thì cả đen và trắng đều phản xạ yếu. Quá gần có thể làm mắt thu bão hoà hoặc cọ vào đường. Cảm biến còn bị ánh nắng và bề mặt bóng làm nhiễu. Một độ cao tốt phải cho hai mẫu ổn định qua nhiều lần thử, không chỉ đúng một lần.

Làm một đường thử lặp lại được

1. Dán băng đen mờ thẳng trên giấy trắng, tránh nếp nhăn và mép bong.
2. Nối VCC → 3V3, GND → GND, DO → GPIO27.
3. Lắp LED ngoài ở GPIO23 qua điện trở 220 Ω.
4. Cố định cảm biến song song mặt giấy, bắt đầu ở độ cao khoảng 8 mm.
5. Đưa trắng rồi đen qua bên dưới; chỉnh biến trở rất chậm tới khi DO đổi ổn định.

Mã dùng MicroPython cho ESP32. Module cấp 3,3 V và chỉ đọc DO; bài chưa điều khiển động cơ hay xe.

# Bai 19 - Cam bien do line mot mat
from machine import Pin
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_LINE = 27
CHAN_LED = 23
CHU_KY_MS = 100
# ====================

cam_bien = Pin(CHAN_LINE, Pin.IN)
led = Pin(CHAN_LED, Pin.OUT)

while True:
    # Module trong ho so bo kich muc thap: 0 nghia la gap vach.
    gap_vach = cam_bien.value() == 0

    if gap_vach:
        led.on()
        print("Vach den")
    else:
        led.off()
        print("Nen trang")

    time.sleep_ms(CHU_KY_MS)

Nếu màn hình luôn in một trạng thái, giữ nguyên mã và kiểm tra lần lượt nguồn, độ cao, biến trở ngưỡng. Chỉ khi module thật sự có logic ngược mới cần xem lại cấu hình.

# Moi lan chay, dat MAU_THAT la "d" (den) hoac "t" (trang)
from machine import Pin
import time

cam_bien = Pin(27, Pin.IN)
MAU_THAT = "d"
so_dung = 0
for lan in range(20):
    gap_vach = cam_bien.value() == 0
    du_doan = "d" if gap_vach else "t"
    if du_doan == MAU_THAT:
        so_dung += 1
    print("Cam bien:", du_doan, "| Dung:", so_dung, "/", lan + 1)
    time.sleep_ms(500)

Chạy 20 lần với mẫu đen và MAU_THAT = "d", rồi làm lại trên giấy trắng với MAU_THAT = "t". Dịch cảm biến nhẹ giữa các lần để phép thử không lặp đúng một điểm duy nhất.

Tìm độ cao làm việc tốt nhất

Danh sách kiểm

• Module cấp 3,3 V, DO nối GPIO27.
• Cảm biến cố định song song mặt giấy.
• Biến trở được chỉnh bằng cả mẫu đen và trắng.
• Độ cao được chọn từ ít nhất 20 lần thử.
• LED GPIO23 báo đúng theo biến gap_vach.

Tin học — một bộ phân loại hai lớp

Đen và trắng là hai nhãn; trạng thái DO là dự đoán. Từ 20 phép thử, học sinh tính độ chính xác và xem riêng lỗi trên từng lớp. Đây là phiên bản rất cụ thể của bài toán phân loại.

Công nghệ — chưa cần xe vẫn học được phần cốt lõi

Độ cao, vật liệu đường và ánh sáng ngoài là các ràng buộc thiết kế. Chốt được chúng trước giúp bài xe robot sau này dành thời gian cho điều khiển động cơ.