关于传感器论文光电传感器论文.doc

关于传感器论文光电传感器论文
寻迹智能车系统中光电传感器的应用
摘要在寻迹智能车系统中,光电传感器的选用十分重要,特别是要求能够在高速运行条件下达到稳定状态的系统中,其重要性更为突出。经过反复实验验证,在系统达到稳定的前提下,一般的光敏三极管,如国产3DU系列,对路面反射光信号的检测距离在15cm左右。激光传感器对路面反射光信号的检测距离可以达到90cm。
关键词光电传感器;检测距离;前瞻性;寻迹智能车
在自动寻迹智能车系统中,光电传感器的选用是一个至关重要的问题。现在有很多智能车竞赛都是要求能够完成自动寻迹,如:“飞思卡”杯智能车比赛、瑞萨车模比赛和2003年全国大学生电子设计竞赛“简易智能电动车”等。自动寻迹主要是要求系统能够辨别出路面的差异,一般是对黑色和白色进行辨别。由于不同颜色的反射率不同,产生强度不同的光信号。采用相应的光电传感器就可以对信号做出正确的判断。
本文主要讨论三种不同特性的光电传感器对智能车系统的影响,以及它们的优缺点。
1系统概述
寻迹智能车主要包括:光电传感器,用于检测路面信息,将光信号转化为电信号;单片机,单片机的选择范围比较广泛,但也有一些比赛中指定了具体的型号。其主要作用是对光电传感器采集的信号进行判断处理,控制整个系统的运行;车模,主要包括驱动电机、转向舵机;电源模块提供光电传感器、单片机和电机的电源。
整个系统的工作原理为:光电传感器能够检测到路面反射光信号的强弱。因为寻迹智能车路面一般采用白色为背景,上面铺有黑色的条带。采用数量合适的光电传感器就可以检测出路面各个位置的光信号强度,并将其转化为相应的电信号。将光电传感器输出的电信号送入单片机进行处理,判断出当前车模的位置信息,进而单片机发出控制信号控制驱动电机以及舵机做出相应的动作使车模沿着黑色条带运行。由此可见,光电传感器就是智能车的“眼睛”。
2几种光电传感器的工作原理与调试结果
—接收一体器件,光耦合器
这种光电传感器的型号有很多,如ST188、TCRT5000等。它们的共同特点是内部同时集成有发光部分与接收部分。其工作原理为发光部分发出光线到路面,经过路面反射,反射光线被接收部分接收。接收部分由于接收到不同强度的光信号会导致电阻的相应变化。这样,通过适当的放大与整形电路,可在输出端得到不同的电压。
这种发射、接收一体的光电传感器一般对路面反射光信号的检测距离为5cm左右,而且都不同程度受到外界光线的干扰,从而使得信号不稳定甚至失真。
调试结果:经过反复实验验证,发射、接收一体的光电传感器具有以下优缺点:1)这种传感器的电路较为简单,使用方便,具有一定的精度。2)这种传感器适合于较低速度运行的智能车系统。因为检测距离有限,导致前瞻不足,从而对前方路面采集到的信息数量有限,所以导致智能车不能提前做出相应的动作,使得提速受到限制。3)这种传感器适合于在光线比较均匀的环境下使用,因为不均匀的光强将对该传感器的稳定性产生不同程度的影响。如果光线不均匀,可能会导致对路面情况产生错误的判断。
—接收分离器件,发光二极管与光敏三极管
发光二极管与光敏三极管的型号也有很多。智能车系统中主要用到的有可见光类型和红外线类型。例如智能车系统可以选用的光敏三极管型号一般有国产3DU系列:3DU2,3DU5