1、智能小车红外循迹巡线传感器原理与应用电路
2011-09-27 11:24
智能小车是指由单片机控制的，可以修改程序的，在程序的控制下，能够自由移动，自动完成特定功能的小车。它集计算机技术，软件编程，自动控制，传感器技术，机械结构于一体，是学习信息技术，机器人的最佳载体。
小车循迹指的是小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。也可用CCD，CMOS 摄像头方案，
光电优点：
1．电路设计相对简单 2．检测信息速度快 3．成本低
缺点：
1．道路参数检测精度低、种类少2．检测距离短3．耗电量大 4、容易受外界光线干扰
摄像头优点：
1．检测前瞻
2、距离远 2．检测范围宽3．检测道路参数多
缺点：
1．电路相对设计复杂2．检测信息更新速度慢3．软件处理数据较多
红 外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反 射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的 位置和小车的行走路线。
常用的红外探测元件有红外发光管，红外接收管，红外接收头，一体化红外发射接收管。 红外线是不可
3、见光线。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。
红外发光二极管：
外形和普通发光二极管LED相似，发出红外光。管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。红外线发射管有三个常用的波段，850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控
4、设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
光敏二极管，光敏三极管：--作为红外接收管
无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。光敏二极管和光敏三极管的区别是光敏三极管具有放大作用。
红外接收头：
红外线接收头(又称红外线接收模组,IRM)是集成红外线接收管、放大、滤波和比较器输出等的IC模块。红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制 载波的不同应
5、选用相应解调频率的接收头。一般用在红外遥控器中。
一体化红外发射接收管：
将红外发射管，接收管，紧凑低地安装在一起，靠反射光来判断前方是否有物体。有TCRT5000，RPR220.
RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。
下图由TCRT500构成的简单的循迹电路，光敏三极管接收到反射光时，输出低电平，经反向器整形后送到单片机进行检测。
灵敏度可调的循迹电路。当比较器的正向输入端电压低于反向输入端的电压时输出低电平，LED 亮，表示接收到反射光。
上面电路检测距离在1
6、0mm左右，检测距离短，容易受环境光干扰。
另一中比较可靠的方法是对红外光进行调制。由振荡电路产生38KHZ的脉冲信号，驱动红外二极管，向外发射调制的红外脉冲。红外接收电路（或红外接收头）对接收信号进行解调后输出控制脉冲。此方法检测距离远，抗干扰能力强，用在可靠性要求比较高的场合。
智能小车循迹通常有2路，3路，5路循迹，3路循迹相比2路循迹可提高小车的行进速度，5路循迹进一步提高小车巡线的可靠性。
下图为采用RPR220的三路循迹模块原理图：循迹信号经反向器整形后送到单片机进行检测
智能小车结构示意图：
当循迹传感器照到黑线时输出点平0，照到白线时输出1.
7、如上图所示，A,B,C三路。
三路巡线小车控制逻辑：
a、 A B C 状态为 1 0 1 ，B路正照到黑线上，小车前进
b、 A B C 状态为 0 0 1 ， A,B 照到黑线上， 小车左转弯
c、 A B C 状态为 0 1 1 ， A 在黑线上， ， 小车左转弯
d、 A B C 状态为 1 0 0， B,C在黑线上， 小车右转弯
e、 A B C 状态为 1 1 0， C 在黑线上 ， 小车右转弯
f、 A B C 状态为 1 1 1， A B C 都不在黑线上，小车保持上一次状态不变
g、 A B C 状态为 0 0 0 ， A B C 都在黑线上， 小车停止。
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