一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路的制作方法

專利名稱：一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及尋跡機器人和尋跡智能車領域，特別涉及一種用于黑白尋跡板的 紅外探測電路。
背景技術：
對于尋跡機器人和尋跡智能車而言，尋跡板是它們的眼睛，其探測距離對其性能 和控制策略有很重要的影響。黑白尋跡板是利用光電傳感器對黑白路徑信息進行檢測的電 路板。目前，黑白尋跡板一般采用紅外線探測距離，但是其探測距離不遠是制約此類尋跡機 器人進行有效控制和尋跡智能車快速行駛的一個關鍵因素。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，能夠延伸紅外 線探測距離，提高黑白尋跡板的探測性能。為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現。一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，包括單片機、紅外發射電路和紅外接收電 路，所述紅外接收電路的輸出端連接單片機的輸入端口，其特征在于，所述紅外發射電路包 含依次串聯的紅外發射管和電子脈沖開關，所述電子脈沖開關的控制端連接所述單片機的 輸出端口。本實用新型的進一步特點在于所述紅外發射電路和紅外接收電路分別連接各自 獨立的供電電源。所述電子脈沖開關包含一個三極管和一個M0S管，所述三級管的基極連接所述單 片機的輸出端口、發射極接地、集電極連接M0S管的柵極，所述M0S管的源極接地、漏極連接 所述紅外發射管的陰極；其進一步特點在于，所述M0S管的源極和漏極之間連接有一個穩
壓二極管。本實用新型具有以下顯著效果(1)探測距離遠。本實用新型采用電子脈沖開關 控制紅外發射管，紅外發射管工作于脈沖狀態。脈動光的傳送距離與脈沖的峰值電流成正 比，只需要提高峰值就能增加紅外光的發射距離。紅外發射管的最大工作電流取決于平均 電流，對紅外發射管進行脈沖供電，在平均電流不變的情況下，峰值電流可以很大，從而提 高了紅外發射管的功率，增加了尋跡板的探測距離。(2)抗干擾性強。紅外線的波長比可見光長、散射度小，因此紅外傳感器受外界光 源的干擾較小。另外尋跡板在探測黑白路徑信息時的環境光干擾主要是直流分量，采用帶 有交流分量的脈沖信號對黑白路徑信息進行檢測，濾掉了大部分的環境光線，大幅度減少 了外界干擾。(3)穩定性好。對紅外發射管和接收管進行單獨供電，防止了它們之間的相互影 響，提高了穩定性和可靠性。(4)電源利用效率高。用多路紅外發射管，總的耗電量較大，采用開關電路將電源電壓降至發射管壓降時為紅外發射管供電，每個紅外發射管工作時可以不用串聯電阻，大 大提高了電源利用效率。

圖1為紅外探測電路原理圖；圖2為電子脈沖開關的電路原理圖；圖3為單片機的 接口示意圖；圖4為紅外發射電路的供電電源原理圖。
具體實施方式
參照圖1、2、3，紅外探測電路包括紅外發射電路和紅外接收電路。紅外接收電路 中，紅外接收管的集電極連接5V電源，發射極通過電阻R接地，發射極作為紅外接收電路的 輸出端PAD連接8051單片機的一個輸入端口(PAD1-PADX)。紅外發射電路中，紅外發射管 的陽極直接連接另一個獨立的供電電源VDS(1. 6V)，其陰極連接M0S管的漏極，M0S管的源 極接地，源極和漏極之間連接穩壓二極管D1，M0S管的柵極連接NPN三極管的集電極，5V電 源的正極通過電阻R3也連接到NPN三極管的集電極。NPN三極管的發射極接地，基極通過 電阻R2連接單片機的輸出端口 PPS，輸出端口 PPS通過電阻R1接地。當PPS為高電平時，三極管導通，M0S管的柵極為低電平，M0S管導通，對應的紅外 發射管也導通。反之，當PPS為低電平時，三極管關斷，M0S管的柵極為高電平，M0S管關斷， 對應的紅外發射管不導通。該電路根據脈沖控制信號電平的高低來控制M0S管的通斷，將 控制信號轉化為功率信號。M0S管轉換速率很快，紅外發射電路對脈沖信號的響應也很快。 紅外發射管的最大工作電流取決于平均電流，因此使用占空比小的脈沖信號，在平均電流 不變的情況下，瞬時電流可以很大，相應地紅外發射管的發射距離就會大大增加。參照圖4，為紅外發射電路的供電電源原理圖。采用LM2576T-ADJ的開關穩壓電 路，能連續輸出3A的電流，內含固定頻率震蕩器(52KHZ)，和基準穩壓器(1.23V)，具有完善 的保護電路，電壓調節范圍從1. 23V到輸入電壓的90%，完全能滿足多路紅外發光管的負 載要求。紅外發射管發光時的有一定的壓降VDS，通過此電路得到VDS電壓對發光管直接供 電，每個發光管工作時不用串聯電阻，能夠提高電源的利用效率。
權利要求1.一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，包括單片機、紅外發射電路和紅外接收電路， 所述紅外接收電路的輸出端連接單片機的輸入端口，其特征在于，所述紅外發射電路包含 依次串聯的紅外發射管和電子脈沖開關，所述電子脈沖開關的控制端連接所述單片機的輸 出端口。
2.根據權利要求1所述的一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，其特征在于，所述紅 外發射電路和紅外接收電路分別連接各自獨立的供電電源。
3.根據權利要求1所述的一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，其特征在于，所述電 子脈沖開關包含一個三極管和一個MOS管，所述三級管的基極連接所述單片機的輸出端 口、發射極接地、集電極連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極接地、漏極連接所述紅外發射 管的陰極。
4.根據權利要求3所述的一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路，其特征在于，所述MOS 管的源極和漏極之間連接有一個穩壓二極管。
專利摘要本實用新型涉及尋跡機器人和尋跡智能車領域，公開了一種用于黑白尋跡板的紅外探測電路。它包括單片機、紅外發射電路和紅外接收電路，所述紅外接收電路的輸出端連接單片機的輸入端口，其特征在于，所述紅外發射電路包含依次串聯的紅外發射管和電子脈沖開關，所述電子脈沖開關的控制端連接所述單片機的輸出端口。
文檔編號G01C3/00GK201780507SQ20102015952
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者何梅, 許宏科, 郭循釗 申請人:長安大學