红外循迹与避障原理
紅外避障模塊
模塊原理圖:
電路分析如下:
LM393電壓比較器的功能:比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高低表示兩個輸入電壓的大小關系):
當+輸入端電壓高于-輸入端時,電壓比較器輸出高電平;
當+輸入端電壓低于-輸入端時,電壓比較器輸出低電平。
VR1是一個電位器,我們通過調整電位器VR1給 LM393電壓比較器 的 1(-)腳提供一個閾值電壓,這個電壓值的大小可以根據實際情況來調試確定。而紅外對管(發射管與接收管)(發光二極管與光敏三級管結合,構成光耦合器)。
發射管先發送紅外信號,光敏三極管收到物體反射回來的紅外光(信號)的時候,會產生電流,并且隨著紅外光的從弱變強,電流會從小變大。
1)當沒有接收到紅外光或者說紅外光很弱的時候,光敏三極管截止,2(+)腳的電壓就會接近 VCC,如果 2(+)腳比 1(-)腳的電壓高的話,通過 LM393 比較器后,接收檢測引腳D0輸出一個高電平,使指示燈熄滅。
2)當收到的紅外光較強的時候,光敏三級管會導通,隨著光強變大,電流變大,2(+)腳的電壓值等于 VCC-I*R(10k),電壓就會越來越小,當小到一定程度,比 1(-)腳的電壓還小的時候,通過 LM393 比較器后,接收檢測引腳就會變為低電平,使指示燈點亮。
總結:有障礙物–>低電平;無障礙物–>高電平。
有障礙物–>低電平–>左右電機反向轉動,小車后退(不能直線后退,否則可能會陷入后退前進的死循環);無障礙物–>高電平–>左右電機正向轉動,小車前進。
發射管先發送紅外信號,紅外信號會隨著傳送距離的加大逐漸衰減,如果遇到障礙物,就會形成紅外反射。當反射回來的信號比較弱時,接收檢測引腳輸出高電平,說明障礙物比較遠;當反射回來的信號比較強,接收檢測引腳輸出低電平,說明障礙物比較近了。
紅外循跡模塊
模塊原理圖:
電路分析: 以第一路為例。主控板上的LM339電壓比較器比較紅外對管第一路中的兩個引腳((IN1+)、(IN1-))電壓輸出電平OUT1。其中(IN1+)為探頭輸出的電壓、(IN1- )為電位器調節的電壓輸入端。
VR1是一個電位器,我們通過調整主控板上的電位器VR1給 LM393電壓比較器 的 (IN1-)腳提供一個閾值電壓,這個電壓值的大小可以根據實際情況來調試確定。當 (IN1-)電壓>(IN1+)電壓時,對應的 OUT1 輸出的電平電壓接近 0v,此時,主控板對應的 LED 燈會點亮;當(IN1-)電壓<(IN1+)電壓時,對應的OUT1 輸出的電平電壓接接近 5v,此時 ,主控板 對應的 LED 燈會熄滅。
1)當沒有接收到紅外光或者說紅外光很弱的時候,D5光敏二極管截止,(IN1+)腳的電壓就會接近 VCC,如果 5(IN1+)腳電壓比4 (IN1-)腳電壓高的話,通過 LM393 比較器后,主控板輸出引腳OUT1輸出一個高電平,使指示燈熄滅。
2)當收到的紅外光較強的時候,光敏二級管會導通,隨著光強變大,電流變大,5(IN1+)腳的電壓就會等于 VCC-I*R5,電壓就會越來越小,當小到一定程度,比 4(IN1-)腳的電壓還小的時候,通過 LM393 比較器后,主控板輸出引腳OUT1輸出一個低電平,使指示燈點亮。
總結:黑色吸收紅外光–>紅外光弱–>輸出高電平,白色反射紅外光–>紅外光強–>輸出低電平
D1紅外發射管不斷發射紅外線,當發射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時,D5紅外接收管一直處于關斷狀態,此時模塊的 TTL 輸出端為高電平,相應指示二極管一直處于熄滅狀態;當被檢測物體出現在檢測范圍內時,紅外線被反射回來且強度足夠大,紅外接收管導通,此時模塊的 TTL 輸出端為低電平,指示二極管被點亮。
總結
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