任务二 智能鼠的红外检测

传感器在控制系统中起了非常重要的作用,是感知系统中必不可少的部件。TQD-Micromouse-JD上共有五组红外传感器,每组红外传感器由红外线发射头和红外线接收头组成。

一、红外检测

智能鼠红外检测电路用于迷宫挡板的检测,分为左方、左斜、前方、右斜、右方五个方向,其具体作用如下:

(1)利用五组传感器检测一定范围内的障碍物,既可以判断一定距离的范围内是否存在障碍物,也可用于智能鼠运行过程中的迷宫格信息识别和转弯控制。

(2)左右两侧的红外传感器能够粗略判断障碍物的远近距离,可以指示出无障碍物、有障碍物和障碍物太近三种状态。

五个方向的传感器电路原理相同,其中一个方向的检测电路如图1-4-3所示。

RF2为红外发射头,W2为限流可调电阻,用来调节发射红外线的强度。TQD-Micromouse-JD使用的红外接收头型号为IRM8601S(见图1-4-4),该接收头对载波频率为38kHz的红外线信号最为敏感,探测距离也最远,IRM8601S的调制信号为周期1200μs的方波(见图1-4-5),当它检测到有效红外线信号时输出低电平,否则输出高电平,如图1-4-6所示。

图1-4-3 红外检测电路

图1-4-4 IRM8601S红外接收头

图1-4-6 传感器输出波形

视频

实验:红外线传感器测距原理

如何控制红外线的发射强度呢?最直接的方法是改变驱动电流或者电压,调节电阻W2就可以改变驱动电流。还有没有其他方法呢?

前面曾提过,一体化接收头含有一个中心频率为38kHz的带通滤波器,如图1-4-7所示,当红外线的载波频率为38kHz时,经过滤波器衰减最小。越是偏离,衰减越多,这也是一体化的接收头抗干扰的关键原理。这里通过调节限流电阻和载波频率相结合的方法来调节红外传感器的检测距离。

图1-4-7 带通滤波示意图

红外发射头可以发出红外线,所有的物体都可以不同程度地反射红外线。若距离合适,在经过迷宫挡板反射后可以被接收头接收。

同样可以使用中断函数,来读取红外传感器是否检测到挡板信息。TQD-Micromouse-JD智能鼠共有两组红外PWM发生器模块,分别为驱动两个45°红外发射的1号模块,以及驱动左方、前方、右方三个红外发射的2号模块。

流程图:根据传感器特性可知,红外发射频率越接近38kHz,检测距离越远。所以使用两组不同的频率来驱动发射头,如32.2kHz和36kHz。红外测距流程图如图1-4-8所示。

图1-4-8 红外测距流程图

主程序:

二、红外调试步骤

(1)45°传感器调节。将智能鼠放在迷宫通道中间,调节第二个和第四个电位器,直到第二个和第四个数码管g段刚开始闪烁为止。

(2)左90°传感器调节。智能鼠紧贴右侧挡板,调节第一个电位器,直到第一个数码管g段完全点亮、f段较强闪烁为止。

(3)右90°传感器调节。智能鼠紧贴左侧挡板,调节第五个电位器,直到第五个数码管g段完全点亮、f段较强闪烁为止。

(4)正前方传感器调节。将智能鼠放在两个单元格交界处,调节第三个电位器,直到第三个数码管g段刚开始闪烁为止,如图1-4-9所示。

图1-4-9 45°传感器调节、左90°传感器调节、右90°传感器调节、正前方传感器调节