红外反射式传感器

机器人要实现自动引导功能和避障功能，必须检测引导线和障碍物，感应引导线就像给机器人提供视觉功能一样。自动跟踪基于自动驾驶车辆系统，自动识别车道，判断障碍物，自动回避，选择正确的行进路线。使用与地面颜色大不相同的线作为指南，使用传感器识别指南和障碍物判断。2.选择传感器实现机器人视觉效果和接近功能的方法有很多。1)可以使用CCD相机收集和识别图像的方法，但不适合小容量系统，还参与图像收集、图像识别等。2)电容式接近传感器基于检测到的物体表面接近传感器元素时的电容变化。(3)超声波传感器根据电波从发射传播到接收的过程中受到的影响，检测物体的接近性。(4)红外反射光传感器包括发射红外线的固态发光二极管和用作接收器的固态光电二极管(或感光晶体管)。根据使用情况，传感器要检测的对象与对象的有无和对象的接近性、准确的距离测量系统相似，但不同的是，只能确定简单的阈值，或者提供远距离、近线距离。因此，使用更简单的接近传感器实现汽车跟踪和避障是有根据的，是可行的。为了简单起见，系统使用了8个红外反射光电传感器，其中3个用于跟踪，3个用于故障判定，2个用于活动车轮速度测量。红外反射光电传感器特性及工作原理反射光传感器有多种光源，常用的红外发光二极管、普通发光二极管、激光二极管、前两种光源容易受到外部光源的干扰，但激光二极管发出的光的频率集中，而传感器则只接收价格昂贵的非常窄的频率范围信号。理论上，光电传感器在被射区域的反射表面照射光，并且在接收管可以接收的范围内，可以检测到，但这是理想的结果。因为光的反射受反射表面外观、颜色、光洁度、日光、荧光灯辐照等不确定性的影响。通过用无线电管直接测量，干涉会产生错误的信号，因此，反射强度测量可以提高系统的可靠性和准确性。红外反射强度法的测量原理如图1所示。如上所述，发射信号调制后由红外管发射，感光管接收调制后的红外信号。Vout发射班4射击接收电路表格面x/mmX 10图1红外发射接收原理图2光强度对应曲线高光强度的输出信号电压Vout是反射表面和传感器之间距离x的函数，如果将反射表面物质设置为相同的物质，则x和Vout的响应曲线是非线性的，如图2所示。输出电压达到阈值时设置目标，目标距离阈值电压不同。4.特定设计和实施根据接近传感器的应用情况，选择会有所不同，可以感受到从几毫米到几米的不同范围的感觉。对于自动跟踪和汽车车轮速度传感器，反射距离约为1厘米，探测环境全部处于阴影中，因此不会干扰日光。因此，两个传感器都使用FS-359F反射红外传感器，048W封装。此软件包外观规则易于安装。超声波传感器可用于障碍物检测，但是电路系统很大，需要大量MCU时间。上面的激光传感器性能好，但价格更贵。根据需要5-10厘米垂直检测距离的要求，一般的红外反射传感器难以承受。测试了6种传感器型号后，使用了基本价格、性能合适的043W封装的反射红外传感器。大约40毫安的发射电流在具有荧光灯的室内无需强烈的日光干扰，可检测到8厘米的距离，足以满足检测距离要求。红外传感器的电路有多种形式，这里采用图3的电路形式，便于安装和调试。图3红外光电传感器电路为了将微控制器信号处理量最小化，传感器使用次数应该最小化。跟踪车辆配有8个红外光传感器，使用运算放大器LM324时，光传感器检测到的信号由放大器放大整形微处理器判断、计算、控制。LM324是一个14脚DIP包，包含4个运算放大器，2个LM324可连接所有传感器和MCU，电路简单，响应快，波形规则和调试简单。跟踪接近传感器安装位置图4所示，a、c传感器乘黑线检测是否偏离，b传感器在黑线范围内使用辅助检测，以确保汽车机器人始终运转，如图4所示。传感器状态根据编程中的相关事项确定下一步的执行方式。传感器安装位置分别在车上用于前、左和右三向、前和左图4跟踪传感器安装位置图检测边和右侧的挡墙。速度测量传感器安装在车轮两侧。系统控制由微处理器执行，ATMEL公司的微控制器AT89C51、AT89C51是20针专用芯片，与AT89C51相比减少了两个外部端口P0和P2，适用于端口数不多的小型系统。如内部针脚所示，P1.0和P1.1没有内部拉阻，需要外部输出电流时必须附加外部拉阻，因此在设计时要特别注意。每个I/O端口的最大吸收电流为25毫安，可以直接驱动指示灯。软件与AT89C51系列兼容。总之，AT89C2051可以满足我们期望的功能和性能要求，图5显示了典型的连接方式。其中VCC的电压范围为2.3V-6V，以确保电源在更大的范围内使用。C1、R1、R2和S2构成通电/手动重置电路。自主跟踪、避障智能车硬件设置包括传感器测量电路、控制处理器图5 AT89C2051微控制器布线和针脚图电路、马达驱动电路、显示处理器电路和电源、显示部分。该系统使用电动机专用驱动芯片L298N驱动直流电动机，电动机速度使用PWM脉宽调制控制。编程主要是稳定性、抗干扰、主要程序主要执行决定机器人做什么的方向和决策功能。调用特定的子例程(例如跟踪、90方向、直线前进、显示、延迟、计时等)来实现各种功能。由于篇幅的限制，这里不再叙述了。5.结束语自主跟踪、避障机器人可以使用红外反射传感器的机器人接近检测传感器，说明如果距离小于10mm，可靠性和抗干扰能力优秀，传感器的探头大小只有几毫米，特别适合小型化，并可以在相应的智能控制系统中进行有意义的尝试。光电传感器的