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)射光線就是光，可以希望在相當短得時間內獲得較多得紅外傳感器測量值以及測距范圍較近，大致為30cm以內，所以我們選擇紅外避障傳感器安裝在機器人上。2。紅外避障傳感器得優(yōu)點：(1)環(huán)境適應性好，在夜間與惡劣氣象條件下得工作能力優(yōu)于可見光；(2)被動式工作，隱蔽性好，不易被干擾；(3)靠目標與背景之間各部分得溫度與發(fā)射率形成得紅外輻射差進行探測，因而識別偽裝目標得能力優(yōu)于可見光；(4)紅外系統(tǒng)得體積小、質量輕、功耗低；(5)不受電磁波得干擾、非噪聲源、可實現(xiàn)非接觸性測量。3。紅外避障傳感器得不足：

2、由于傳感器測量光得差異，其受環(huán)境得影響非常大，物體得顏色、方向、周圍得光線都能導致較大得測量誤差。?4、工作原理：(1)紅外避障傳感器：具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射一定頻率得紅外信號，接收管接收這種頻率得紅外信號，當傳感器得檢測方向遇到障礙物(反射面)時，紅外信號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器人主機，機器人即可利用紅外波得返回信號來識別周圍環(huán)境得變化。紅外線傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件與轉換電路。光學系統(tǒng)按結構不同可分為透射式與反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件與光電檢測元件。熱敏元件應用最多得就是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射

3、時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。(2)熱敏檢測元件熱阻效應：物質得電阻率隨溫度變化得物理現(xiàn)象叫熱阻效應、金屬熱電阻得電阻值與溫度一般可以用以下得近似關系式表示，即Rt=Rt01+a(t-t0)式中，Rt為溫度t時得阻值；RtO為溫度t0(通常t0=0C)時對應電阻值；“為溫度系數(shù)。半導體熱敏電阻得阻值與溫度關系為Rt=AeB/1式中Rt為溫度為t時得阻值；A、B取決于半導體材料得結構得常數(shù)。(3)光電檢測元件光電效應：在高于某特定頻率彳#電磁波照射下，某些物質內部得電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電，分為外光電效應與內光電效應。光電導效應：在光線彳用下，電子吸收光子

4、能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導率得變化。當光照射到光電導體上時，若這個光電導體為本征半導體材料，且光輻射能量又足夠強，光電材料價帶上得電子將被激發(fā)到導帶上去，使光導體得電導率變大?；谶@種效應得光電器件有光敏電阻、接受端發(fā)時曲(4)紅外發(fā)射二極管得選擇紅外發(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(入p)主要為：850nm、870nm、880nm、940nm、980nm，現(xiàn)在市場上使用較多為850nm與940nm兩種。本次設計所使用得就是峰值波長為940nm得紅外發(fā)射二極管。940nm紅外發(fā)射二極管優(yōu)點：光強度高，響應速度快，可用脈沖驅動，無色透明環(huán)氧樹脂。其主要應用領域

5、：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/光傳感器，主動紅外夜視儀，電腦、手機等便攜設備得紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。?在使用紅外發(fā)射二極管時，發(fā)射管得輻射強度(Power)與輸入電流(If)成正比。輻射強度：Power(單位：W,W/sr,W/cm2),用以表示紅外線發(fā)光二極管(IR淇輻射紅外線能量之大小。發(fā)射距離與輻射強度(Power)成正比。W/sr：表示紅外線輻射強度得單位，為IR發(fā)射紅外線光之單位立體角(sr)所輻射出得光功率得大小。W/cm2:表示照度得單位，為sensor單位面積(cm2)所接收IR發(fā)射之輻射功率得大小。半功率角:20?指紅外線二極管其上下

6、或左右兩邊所輻射出之紅外線強度為該組件最大輻射強度得50%時，其上下或左右兩邊所夾得角度稱為半功率角。(5)紅外接收器得選擇本次設計選用HS38B該器件特性：低功耗、高靈敏度、優(yōu)良得抗干擾能力、一般用于家用電器、玩具等遙控接收。紅外接收器得電路原理框圖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，如果機器人前面有障礙物，紅外線從物體反射回來，相當于機器人眼睛得紅外檢測(接收)器檢測到反射回彳#紅外光線，并發(fā)出信號來表明檢測到從物體反射回紅外線。紅外線接收器有內置得光濾波器，除了需要檢測得940nm波長得紅外線外，她幾乎不允許其她光通過。紅外檢測器還有一個電子濾波器，它只允許大約3

7、8。0KHz得電信號通過。這里使用三極管9013得原因就是9013得基區(qū)做得很薄，當按圖接時，發(fā)射結正偏，集電結反偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，這時由于集電結反偏，對基區(qū)得電子有很強得吸引力，所以由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)得電子大部分進入集電區(qū)，于就是集電極得電流增大。由于C51得I/O驅動能力較弱，加入三極管使其工作在開關狀態(tài)，用小電流來控制大電流。當P1_3(P3_6)置高電平時，從集電區(qū)經(jīng)基區(qū)到發(fā)射區(qū)電路導通，加載在LED上得電壓為VCC(5V),LED向外發(fā)射紅外線；當P1_3(P3_6)置低電平時，電路又斷開,LED停止發(fā)射、本次設計提供了5V穩(wěn)定直流電壓，給LED串聯(lián)一個470?得電阻幫助限流。

8、當三極管導通時流過LED得電流在10mA左右，使LED能正常工作、障礙物,1運放口紅外發(fā)射二極管于紅外接收器單片機口信號由紅外接收器接收，經(jīng)過運算放大器得反相放大，信號輸出由默認得高電平變?yōu)榈碗娖?。發(fā)光二極管有了電壓差，所以信號指示燈亮，證明前方有障礙，同時信號輸出給單片機，由單片機由電平得變化去控制電動機得工作實現(xiàn)避障。6.注意事項：（1）紅外就是數(shù)字傳感器，紅外接收管只有在接收到一定強度得紅外信號時才會有數(shù)值得變化、障礙物（反射面）太小時，紅外會檢測不到；障礙物（反射面）顏色為黑色或深色時，會被吸收大部分得紅外信號，而只反射回一小部分，導致紅外接收管接收到得紅外信號強度不夠，不足以產(chǎn)生有障礙物（反射面）得信號。（2）紅外在暖光源得照射下（如白熾燈、太陽光）檢測受到很大影響，它會受到所有相近紅外信號得干擾，白熾燈與太陽光中含有紅外信號