紅外避障傳感器

1、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。 考慮到發(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(cè)量值以及測(cè)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(jiàn)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(cè)，因而識(shí)別偽裝 目標(biāo)的能力優(yōu)于可見(jiàn)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(cè)量。3. 紅外避障傳感器的

2、不足：由于傳感器測(cè)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(cè)量誤差。4. 工作原理：（1）紅外避障傳感器：具有一對(duì)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(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)處理之后，通過(guò)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(lái)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(cè)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(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏

3、電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。（2）熱敏檢測(cè)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+ a （t-t0 ）式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0 （通常t0=0 C）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；a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)。(3) 光電檢測(cè)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(lái)而形成電流，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)

4、：在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)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。 基于 這種效應(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(zhǎng)(入p )主要為：850nm870nm 880nm 940nm 980nm,現(xiàn)在市場(chǎng)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(zhǎng)為 940nm的紅外發(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)，

5、無(wú)色透明環(huán)氧樹(shù)脂。其主要應(yīng)用領(lǐng)域：紅外遙控系統(tǒng)，紅外探測(cè)系統(tǒng)，紅外幕墻保安系統(tǒng)，磁帶、光盤(pán)監(jiān)測(cè)器，光電開(kāi)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

6、大小。半功率角：2 0?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%寸，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。FPFATCVCC紅外接收器的電路原理框圖OUT5. 測(cè)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(lái)，相當(dāng) 于機(jī)器人眼睛的紅外檢測(cè)(接收)器，檢測(cè)到反射回的紅外光線，并發(fā)出信號(hào)來(lái)表明檢測(cè)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(cè)的940nm波長(zhǎng)的

7、紅外線外，他幾乎不允許其他光通過(guò)。紅外檢測(cè)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(guò)。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(duì)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(kāi)關(guān)狀態(tài)，用小電流來(lái)控制大電流。當(dāng)P1_3(P3_6)置高電平時(shí)，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VCQ5V) , 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_(kāi)，LED停止

8、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(guò)LED的電流在10mA左右，使LED能正常工作。障礙物精品文檔運(yùn)放紅外發(fā)射二極管1 、紅外接收器電壓差*電機(jī)單片機(jī)障碣物，1啟單片機(jī)信號(hào)由紅外接收器接收， 經(jīng)過(guò)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?。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(cè)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(yáng)光）檢測(cè)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(yáng)光中含有紅外信號(hào)成分較多，對(duì)紅外的影響也較大。 紅外相互之間也存在干擾，因而在使用時(shí)需要注意。（3）紅外采用的