红外避障传感器原理图_红外传感器避障模块威廉希尔官方网站 图

　　红外避障传感器的工作原理

　　红外避障主要是以红外测距传感器为主。

　　红外测距都是采用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D。

　　当D的距离足够近的时候，上图中L值会相当大，如果超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。

　　当物体距离D很大时，L值就会很小，测量量精度会变差。因此，常见的红外传感器 测量距离都比较近，小于超声波，同时远距离测量也有最小距离的限制。另外，对于透明的或者近似黑体的物体，红外传感器是无法检测距离的。

　　LM393红外避障传感器模块电原理图

　　模块描述

　　该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器威廉希尔官方网站 处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围2～30cm，工作电压为3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。

　　模块参数说明

　　1 当模块检测到前方障碍物信号时，威廉希尔官方网站 板上绿色指示灯点亮电平，同时OUT端口持续输出低电平信号，该模块检测距离2～30cm，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。

　　2、传感器主动红外线反射探测，因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离小，白色大;小面积物体距离小，大面积距离大。

　　3、传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO

　　4、比较器采用LM393，工作稳定；

　　5、可采用3-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时，红色电源指示灯点亮；

　　6、具有3mm的螺丝孔，便于固定、安装；

　　7、威廉希尔官方网站 板尺寸：3.2CM*1.4CM

　　8、模块已经将阈值比较电压通过电位器调节好，非特殊情况，请勿随意调节电位器。

　　模块接口说明

　　1 VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连）

　　2 GND 外接GND

　　3 OUT 小板数字量输出接口（0和1）

　　4.工作电流是10ma以内

　　如图所示壁障传感器模块:

　　红外传感器避障模块威廉希尔官方网站 图

　　在智能小车制作中经常会用到红外传感器避障模，这里介绍一款智能小车制作时常用的红外传感器避障模，模块是由LM567威廉希尔官方网站 组成，LM567威廉希尔官方网站 是一片锁相环威廉希尔官方网站 ，采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f。

　　其中心频率f由R、C决定： f=1/（1.1*RC）

　　在威廉希尔官方网站 中，因为红外发射器的起振频率是 38KHz，其中电容选择103，所以由以上公式可得 R=2.4KΩ 。

　　在威廉希尔官方网站 中仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。

　　D1发射红外线，D2接收红外信号。LM567第⑤、⑥脚为译码中心频率设定端，一般通过调整其外接可变电阻W改变捕捉的中心频率。图中红外载波信号来自LM567的第5角，也即载波信号与捕捉中心频率一致，能够极大的提高抗干扰特性。

　　感器避障模块LM567的威廉希尔官方网站 图，如图11，LM567的①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。

　　在选择红外发射接收威廉希尔官方网站 电子小制作中，有四个方案可以选择，并且都做了PCB进行调试比较。

　　方案一： 利用40KHz的晶振作为红外发射器的震荡源。通过示波器观察，波形非常准确完整，由于红外接收的频率一般是38KHz，虽然晶振的频率可以通过可调电阻微调。但是还是很难匹配，每次试验时都要微调。所以不选择这个方案。

　　方案二： 如前所述，使用三脚的红外接收器，但是接收器自备了选频和解调能力，很难用单片机对其接收信号进行判断。所以不选择这个设计方案。

　　方案三：用高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00组成RC震荡威廉希尔官方网站 作为频率发生器，波形也准确完整，但是难匹配。所以不选择这个方案。

　　方案四：选用通用音调译码器LM567的5输出38KHz频率，其特点是红外线发射部分不设专门的信号发生威廉希尔官方网站 。8脚输入红外接收器接收到的信号。这个信号是锁相音频译码器的锁相中心频率，这样既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使威廉希尔官方网站 的稳定性和抗干扰能力大大加强。本设计中就是利用此方案最终实现避障功能。

　　这个电子小制作威廉希尔官方网站 的特点是红外线发射部分不设专门的信号发生威廉希尔官方网站 。而是直接从接收部分的检测威廉希尔官方网站 LM567的5脚引人信号，这个信号是锁相音频译码器的锁相中心频率，这样既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使威廉希尔官方网站 的稳定性和抗干扰能力大大加强。

　　LM567的5脚输出的38KHz中心频率输出给三极管Q1，经过三极管放大，信号输出给红外发射器J2，可调电阻R3可以改变其发射功率。信号由红外接收器J3接收，经过运算放大器741的反相放大，信号输出给LM567的输入3脚，由于输入的信号是LM567的锁相中心频率，所以LM567的8脚输出由默认的高电平变为低电平。发光二极管有了电压差，所以信号指示灯亮，证明前方有障碍，同时8脚的信号输出给单片机，由单片机由电平的变化去控制电动机的工作实现避障。