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1、光电传感器一、反射式光电传感器简介反射式光电传感器在机器人中有着广泛的应用。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。这种光电传感器的基本原理是，自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测 物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需要的信息。相应的，光谱范围，灵敏度，抗 干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。二、简单比较型光电传感器R上成为电压信号，与 RA1的标准值R越大，光电流产生的电压变化越大，传感器也就越灵敏。但是若R过大，当光比较强的时候，R上的电压会达到 VCC而不再变化，这就是所谓的 饱和。在这种比较型的传感器电路中，饱和只会使
2、强光与强 光难以分辨，但仍可以区分强光和弱光，它并不是影响比较结果的重要因素。但在后面介绍的几种调制型 传感器中，饱和是必须避免的，因为它会掩盖交流分量。高灵敏度和饱和是一对矛盾，在后面提到了一些 相关的解决方案。LM339是开路输出的，10K的电阻是为了使输出电压正确。如果后面是51之类开路输入的单片机，这个电阻可以省略。假如把光敏管放在下边 ，电阻放在上边。这样当光线较暗时比较器输入电压接近VCC，超过比较器LM339能够正常工作的最高输入电压Vm,比较器不能正常工作（LM339的共模输入电压最低能低到0,但是最高达不到 VCC），因此灵敏度做不高。为了使比较器正常工作，电阻值应使得光照时
3、比较器输入电压Vi大幅下降，满足 VCC-l*RVCC-Vm。这样，光再强一点，I*R接近VCC,Vi 就会降到0附近，光敏管就会饱和，降低了区分颜色的可靠性。而现在把光敏管放在上边，电阻放在下边，就可以解决这个问题：这时Vi=l*R,使用较小的R可以保证ViVm0)，再与另一个设定值(V)比较输出低电平如果没有交流输入，第一级比较器输出0,第二级比较器输出高电平，如下表所示：(仿真结果)这种电路可以在未饱和的情况下抵御外界非交流光以及瞬间光（如闪光灯）的干扰，但收到高频光的 干扰时会产生误动作。四使用LM567的调制传感器LM567是一种廉价的音频锁相环集成电路，利用它可以构造性能较好的反射
4、式光电传感器。如下页图所示，由LM567的内部振荡器提供方波信号，点亮探头的LED，由探头的光敏管接收反射光。经三极管放大，转换成电压信号后送到 LM567的内部鉴相器2（输出鉴相器）同步解调，然后由LM567 内部的比较器转换为数字输出。并联负反馈放大电路有着稳定的增益和低的输入阻抗，能消除光敏管结电容的影响，获得良好的高频特性。200K电位器（R6,200K adjustable）用于调节放大器增益以调节灵敏度。在outi和outo之间的510K电阻和1000p电容用于给比较器添加 50mV的滞回，消除调制频率纹波造 成的输出抖动。其中1000p电容的作用是补偿 C1的影响，加快输出跳变。
5、这个电路的缺点是当多个探头同时使用时因为频率接近，一旦相邻单元的光斑出现部分重合就会有差拍干扰造成输出抖动。另外，567输出鉴相器的参考信号是从振荡电容端引出的，与发射和接收信号几乎是正交的，解调效率非常低，前级需要高倍放大。单独用一个单元（图中右边的567）作振荡，给其余4个单元（图中只画了一个） 提供同步的时钟信号， 消除了差拍问题。而且时钟信号既接到振荡电容端又用来控制输出放大管点亮探头照明的LED，使得参考信号与发射和接收信号的相差非常小，解调效率大大提高，最大探测距离有所增加。注意探头的连线要短，如果连线较长要分别屏蔽，最好把电路板跟探头做在一起。否则发射管连线上 大幅度的脉冲信号会
6、感应耦合到接收端，导致在没有接收光的情况下也误认为收到了光信号，这种同频干 扰无法用电路板上的设计来消除。五38k红外避障电路4可调节两个红外传感器的检测距离为1080cm,开关量输出（TTL能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提C221274HC14 R1122pF 丄Y338KC241MR182200pF12K47R20 一3K9；15OOuFU7B374HC144 R213K95IP1.1D61N4148R22P1.0 D7 M1N4148VCC D8r/卢TIRLp1.2R13100U7C74HC14U7D63K998口74HC14Q2Si7T9012R23AAZv5
7、02R24A/yv502Q39012R71KR81KR14100VCCD9IRR采用左右两个红外传感器。红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，其处理电路如图 所示，通过调节 R23、R24两个电位器， 电平），简单、可靠。我们采用这种电路， 供了保证图中P1.1那儿应没有节点。J8图4红外发射及接收处理电路1、38K调制和发射电路。使用一个定时器的快速PWM模式产生38K调制信号，通过剩余的四个施密特触发器（有2个已经用在光电编码部分）缓冲，推动 8050三极管和红外发光管来发射已经调制的红外线。其中2个1N4148接单片机IO脚，控制左右红外发光管轮流发射。后面串接的可见光LED是
8、为了方便用户调试而设置的，让用户知道当前是否在发射红外线。通过调节PWM的占空比，调节红外发光管的亮度，从而实现调节感知障碍物距离的功能。2、一体化接收部分。这部分很简单，平时接受头输岀高电平，检测到反射回来的红外 线后输岀低电平。丁?SFH506vccR?10KR?300LC?10u3、发现障碍物指示部分。通过单片机接受到一体化接受头的信号，判断障碍物在哪边，然后点亮2个LED，方便调试，这2个LED和发射部分的指示 LED可以使用贴片LED 做在主板上即可。D?*rw LEDR?VCCoKES2两级交流放大=CD4013检测这种方式的，CD4013的另一个单元 D触发器作方波振荡 源，通过
9、驱动电路带动 LED。可以看出，LED的限流电阻是20欧，短时间通过 LED的电流很大。传感器的输出接口问题TTL电压工作的推挽输出传感器接5V电源的单片机TTL电压工作的传感器可以直接输出到单片机，但为了避免不慎从单片机该端口输出低电平，可以在传感器和单片机之间接一个1K左右的电阻。开路输出的传感器接 51单片机如果完全开路输出，可以直接接到单片机上，如果使用P0 口应该加上拉电阻；如果传感器内置上拉电阻而且高电平时高于 5V，可以从单片机到传感器端口接一个肖特基二极管，防止高压灌入单片机。上面 图中的成品传感器就是这种接口的。非TTL电压推挽输出的传感器接 51单片机这种接口的基本做法就是串入电阻进行限流防止输出冲突；单片机端用稳压二极管进行限压防止输入过压。这3种情况如下图所示：flusn|row反射式光电传感器探头的制作1发光二极管（LED ）的介绍做
