紅外避障傳感器

1、二紅外避障傳感器1.避障傳感器主要包括：超聲波避障傳感器，紅外避障傳感器，激光避障傳感器等等?？紤]到發(fā)射光線是光， 可以希望在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)獲得較多的紅外傳感器測量值以及測距范圍較近，大致為 30cm 以內(nèi)，所以我們選擇紅外避障傳感器安裝在機(jī)器人上。2.紅外避障傳感器的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）環(huán)境適應(yīng)性好，在夜間和惡劣氣象條件下的工作能力優(yōu)于可見光；（ 2）被動(dòng)式工作，隱蔽性好，不易被干擾；（ 3）靠目標(biāo)和背景之間各部分的溫度和發(fā)射率形成的紅外輻射差進(jìn)行探測，因而識(shí)別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見光；（ 4）紅外系統(tǒng)的體積小、質(zhì)量輕、功耗低；（ 5）不受電磁波的干擾、非噪聲源、可實(shí)現(xiàn)非接觸性測量。3. 紅外避障

2、傳感器的不足：由于傳感器測量光的差異，其受環(huán)境的影響非常大，物體的顏色、方向、 周圍的光線都能導(dǎo)致較大的測量誤差。4.工作原理：（ 1）紅外避障傳感器：具有一對紅外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射一定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)，當(dāng)傳感器的檢測方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外信號(hào)反射回來被接收管接收， 經(jīng)過處理之后， 通過數(shù)字傳感器接口返回到機(jī)器人主機(jī)，機(jī)器人即可利用紅外波的返回信號(hào)來識(shí)別周圍環(huán)境的變化。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。 檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱

3、敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化， 通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。（ 2）熱敏檢測元件熱阻效應(yīng)：物質(zhì)的電阻率隨溫度變化的物理現(xiàn)象叫熱阻效應(yīng)。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt01+ （t-t0 ） 式中， Rt 為溫度 t 時(shí)的阻值； Rt0 為溫度 t0（通常 t0=0）時(shí)對應(yīng)電阻值；為溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t式中 Rt 為溫度為t 時(shí)的阻值； A、 B 取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。（ 3）光電檢測元件光電效應(yīng)： 在高于某特定頻率的電磁波照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而

4、形成電流，即光生電，分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)： 在光線作用下， 電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化。當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時(shí)，若這個(gè)光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，且光輻射能量又足夠強(qiáng)， 光電材料價(jià)帶上的電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。（ 4）紅外發(fā)射二極管的選擇紅外發(fā)射二極管分為很多種。紅外發(fā)射二極管一般按峰值波長（ p）主要為： 850nm 、870nm 、 880nm 、 940nm 、 980nm ，現(xiàn)在市場上使用較多為 850nm 和 940nm 兩種。本次設(shè)計(jì)所使用的是峰值波長為 940nm 的紅外

5、發(fā)射二極管。 940nm 紅外發(fā)射二極管優(yōu)點(diǎn)：光強(qiáng)度高，響應(yīng)速度快，可用脈沖驅(qū)動(dòng)，無色透明環(huán)氧樹脂。其主要應(yīng)用領(lǐng)域：紅外遙控系統(tǒng)，紅外探測系統(tǒng)，紅外幕墻保安系統(tǒng)，磁帶、光盤監(jiān)測器，光電開關(guān)/ 光傳感器，主動(dòng)紅外夜視儀，電腦、手機(jī)等便攜設(shè)備的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在使用紅外發(fā)射二極管時(shí)，發(fā)射管的輻射強(qiáng)度(Power)與輸入電流 (If) 成正比。輻射強(qiáng)度：Power(單位 :W,W/sr,W/cm2) ，用以表示紅外線發(fā)光二極管(IR)其輻射紅外線能量之大小。發(fā)射距離與輻射強(qiáng)度 (Power) 成正比。 W/sr ：表示紅外線輻射強(qiáng)度的單位， 為 IR 發(fā)射紅外線光之單位立體角 (sr)所輻射出的光

6、功率的大小。 W/cm2 ：表示照度的單位，為 sensor 單位面積 (cm2)所接收 IR 發(fā)射之輻射功率的大小。半功率角： 2 ? 指紅外線二極管其上下或左右兩邊所輻射出之紅外線強(qiáng)度為該組件最大輻射強(qiáng)度的 50%時(shí)，其上下或左右兩邊所夾的角度稱為半功率角。（ 5）紅外接收器的選擇本次設(shè)計(jì)選用 HS38B，該器件特性：低功耗、高靈敏度、優(yōu)良的抗干擾能力。一般用于家用電器、玩具等遙控接收。專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。紅外接收器的電路原理框圖5.測量電路紅外發(fā)射與接收器電路圖紅外線二極管發(fā)射紅外光線， 如果機(jī)器人前面有障礙物， 紅外線從物體反射回來， 相當(dāng)于機(jī)器人眼睛的紅外檢測 （接收）器

7、， 檢測到反射回的紅外光線，并發(fā)出信號(hào)來表明檢測到從物體反射回紅外線。紅外線接收器有內(nèi)置的光濾波器，除了需要檢測的940nm 波長的紅外線外，他幾乎不允許其他光通過。紅外檢測器還有一個(gè)電子濾波器，它只允許大約38.0KHz 的電信號(hào)通過。這里使用三極管9013 的原因是9013 的基區(qū)做得很薄，當(dāng)按圖接時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，這時(shí)由于集電結(jié)反偏，對基區(qū)的電子有很強(qiáng)的吸引力，所以由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子大部分進(jìn)入集電區(qū)，于是集電極的電流增大。由于 C51 的 I/O 驅(qū)動(dòng)能力較弱， 加入三極管使其工作在開關(guān)狀態(tài)，用小電流來控制大電流。當(dāng) P1_3(P3_6)置高電平時(shí)，

8、從集電區(qū)經(jīng)基區(qū)到發(fā)射區(qū)電路導(dǎo)通，加載在 LED上的電壓為VCC（ 5V）， LED 向外發(fā)射紅外線；當(dāng)P1_3(P3_6)置低電平時(shí)，電路又?jǐn)嚅_，LED 停止發(fā)射。本次設(shè)計(jì)提供了 5V 穩(wěn)定直流電壓，給 LED串聯(lián)一個(gè) 470? 的電阻幫助限流。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，流過 LED的電流在 10mA 左右，使 LED能正常工作。專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。障礙物運(yùn)放單片機(jī)紅外發(fā)射二極管紅外接收器電壓差電機(jī)信號(hào)由紅外接收器接收， 經(jīng)過運(yùn)算放大器的反相放大， 信號(hào)輸出由默認(rèn)的高電平變?yōu)榈碗娖健?發(fā)光二極管有了電壓差， 所以信號(hào)指示燈亮，證明前方有障礙， 同時(shí)信號(hào)輸出給單片機(jī)，由單片機(jī)由電平的變化去控制電動(dòng)機(jī)的工作實(shí)現(xiàn)避障。6.注意事項(xiàng)：（ 1）紅外是數(shù)字傳感器，紅外接收管只有在接收到一定強(qiáng)度的紅外信號(hào)時(shí)才會(huì)有數(shù)值的變化。障礙物（反射面）太小時(shí)，紅外會(huì)檢測不到；障礙物（反射面）顏色為黑色或深色時(shí)，會(huì)被吸收大部分的紅外信號(hào)， 而只反射回一小部分， 導(dǎo)致紅外接收管接收到的紅外信號(hào)強(qiáng)度不夠，不足以產(chǎn)生有障礙物（反射面）的信號(hào)。（ 2）紅外在暖光源的照射下（如白熾燈、太陽光）檢測受到很大影響，它會(huì)受到所有相近紅外信號(hào)的干擾， 白熾燈和太陽光中含有紅外信號(hào)成分較多， 對紅外的影響也