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行業(yè)新聞

基于紅外反射式光電傳感器系統(tǒng)工作原理

作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/5/29 9:18:24   瀏覽次數(shù):2881

基于紅外反射式光電傳感器系統(tǒng)工作原理

智能汽車作為一種智能化的交通工具,體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域理論技術(shù)的交叉和綜合,是未來汽車發(fā)展的趨勢。尋跡小車可以看作是縮小化的智能汽車,它實(shí)現(xiàn)的基本功能是沿著指定軌道自動尋跡行駛。目前很多尋跡小車的路徑識別方案使用CCD來實(shí)現(xiàn),其優(yōu)點(diǎn)是控制精細(xì),前瞻距離遠(yuǎn)。但傳感器CCD價(jià)格較高、體積較大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜,因此在按既定路線行走的自尋跡小車設(shè)計(jì)中,反射式光電傳感器以其體積小、價(jià)格低、數(shù)據(jù)處理方便顯得更有優(yōu)勢。


1 系統(tǒng)工作原理

1.1 智能小車尋跡原理
在智能車系統(tǒng)中,尋跡電路采用紅外光電傳感器進(jìn)行檢測并且尋跡運(yùn)動。紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線具有一定的方向性,當(dāng)紅外線照射到白色地面時(shí)會有較大的反射,如果距離取值合適,紅外接收管接收到反射回的紅外線強(qiáng)度就較大;如果紅外線照射到黑色標(biāo)志線,黑色標(biāo)志線會吸收大部分紅外光,紅外接收管接收到紅外線強(qiáng)度就很弱。尋跡時(shí),引導(dǎo)線是黑顏色,不宜反光,當(dāng)紅外發(fā)射管輸出信號照射到黑色引導(dǎo)線上時(shí)輸出一個(gè)非常微弱的低電平,這個(gè)過程是一個(gè)負(fù)跳變過程,通過對此信號高低電平的檢測就可以知道小車是正在沿著引導(dǎo)線行駛,若不是沿著引導(dǎo)線行駛,單片機(jī)根據(jù)傳感器送回的信號可以判斷并驅(qū)動電機(jī)正確轉(zhuǎn)向,從而使小車沿著正確的軌道行駛。本系統(tǒng)在小車的前部朝地面方向安裝了3個(gè)紅外對管,分別為左、中和右。本系統(tǒng)使用傳感器的型號為RPR220。
1.2 系統(tǒng)整體原理框圖
智能小車由車架、電源、光電傳感器、驅(qū)動電機(jī)和主控制系統(tǒng)等組成,如圖1所示。智能車的工作過程是:3個(gè)光電傳感器探測路徑信息,并將這些信息輸入到單片機(jī)控制系統(tǒng),單片機(jī)進(jìn)行分析,通過控制算法對驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出控制命令,驅(qū)動2個(gè)步進(jìn)電機(jī),使小車沿指定的黑線前進(jìn)。

智能車的主控制器采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52。系統(tǒng)I/O口的具體分配如下:P2.0—P2.2共3位,用于小車前面路徑識別的輸入口;P1.0一P1.2用于驅(qū)動電路L297的半步/整步、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和剎停控制信號輸出;P3.1用于驅(qū)動電路的時(shí)鐘信號輸出。

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2 路面黑線檢測電路

2.1 黑線檢測電路
黑線檢測電路共有3種方案,分別是圖2的(a)、(b)、(c)3個(gè)圖。圖2(a)中:RPR220光電傳感器應(yīng)用時(shí),理想的工作狀態(tài)是輸出部分處于飽和導(dǎo)通,查閱參數(shù)得到:UCES為0.1~0.3 V,此時(shí)IF=20 mA,IC=0.1 mA,二極管的導(dǎo)通電壓大約為1 V,可以計(jì)算得到:

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光電傳感器

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