传感器论文

发布时间：2015-03-29 20:13:10 来源：文档文库

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传感器智能车系统的设计

摘要：

在科学技术快速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活中以及生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，现在我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。对于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的快速发展，使得光电传感器的应用与日倍增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和智能车中获得广泛应用。

关键字：光电元件传感器分类传感器应用智能车

ABSTRACT:

The photoelectric transducer adopts the photoelectric component as thetransducer measuring the component。 It changes the change measured intoa change of the optical signal at first, then further change the optical signal into an electric signal through the photoelectric component。 The photoelectric transducer is generally made up of light source, optical thorough fare and photoelectric component three parts。 The photoelectric detection method has precision high, reacts fast, advantage of exposed to ing etc.s, and can examine the parameter more, thetransducer is of simple structure, the form is flexible, so, it is very extensive that the photoelectricity type transducer is employed in measuring and controlling。 The photoelectric transducer realizes the key component that the photoelectricity changes in various photoelectric detection systems, it change into electric device of signal opticalsignal (infrared can seeing and purple other ray radiation)。 The photoelectricity type transducer is regarded photoelectric device as and changed the transducer of the component。 It was not electric consumption that it caused the light quantity to change directly that it canbe used for measuring, only strong, illuminance, radiation examine warmly, the gas composition is analyzed etc。 Other ones that can also beused and measured and can change into a light quantity and change are not the electric consumption such as part diameter, surface roughness, meets an emergency,the displacement, vibration, pace, acceleration, and the form of object, discernment of working state,etc.The photoelectricity type transducer is not exposed to, respond the fast,reliable characteristic of performance, so won extensive application inthe industrial automation device and smartcar。 In recent years,new Devices photoelectric constantly emerge, especially CCD picture thebirths of transducer, transducers photoelectric the further to last chapter innovated to turn on。

Keywords：Photoelectric ; Component ; Transducer ;classification; plication of transducer smart car

1. 引言

智能车就是轮式会移动的机器人，他是一种集合了环境感知、决策规划自动行驶功能与一身的综合智能系统。当然在本文中主要研究环境感知这一主要依靠光电传感器的那个功能。本文依附于光电传感器的理论知识，然后对他在智能环境判定上面进行一定的实验模拟，从而真正的让他运用到我们的实际生活当中。

2.功能设计

对于目前智能化的少数范围的普及，我们对于家用汽车的智能化也是相当的关注。在不久的将来无人驾驶也将不再是仅仅只能在我们的幻想中了。

（1）通过光电传感器，在有黑白道的道路上，能够自动追踪黑线，并判断路径。

（2）能够在转弯、上下坡自动的变速。

（3）根据机械性能，对一些小的转弯能有一个好的判断

3. 理论基础——光电效应

光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应，大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。

光电效应一般包括了外光电效应、光导效应、光生伏特效应。光照照在光电材料上面，材料表面的电子就会吸收能量，如果电子吸收的能量足够大，电子会克服束缚脱离材料表面并且进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象称为外光电效应，同时我们就是根据光电材料的导电性的这种微小的变化来采集数据的。

4.光电传感器的结构

（1）

光电传感器一般由三部分组成，它们分别是：发送器、接收器和检测电路，发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来自于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管以及红外发射二极管。光束不间断地发射，有时会改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在它后面是检测电路，它能滤出有效信号并应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维，三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有现实实用意义。它可以在与光轴0到25的范围之内改变发射角，使光束几乎是从一根发射线中所发射的，经过反射后，还是从这根反射线原路返回。

（2）

光电特性曲线我们由统计实验的数据可知是一条近似的直线如下图：

光电特性曲线

5.反射式红外传感器设计路径检测模块

系统分析及控制方案

1.1 智能车系统分析

由于智能车的设计属于移动性高精度实时控制的领域，所以各个模块必须具备有精度高、多通道多样化传感器综合控制、智能控制等诸多性能的要求。现将整个小车系统分为：信息采集模块、单片机模块、执行模块以及电源模块。系统框架见下图

系统框架图

1.2系统的硬件设计系统硬件主要由HCS12控制核心、电源模块、电机驱动模块、角度控制模块、路径识别传感器模块、速度检测模块组成，其结构见下图。

1.3电源模块

电源是系统正常工作的基础，因此电源的设计至关重要。单片机模块中接受供电的部分：传感器模块、单片机模块、驱动电机模块、转向舵机模块和速度检测模块。其中，单片机系统、传感器、速度检测模块都需要5 V电压，转向舵机模块中的伺服电机工作电压范围4.8~6 V。设计采用单一电源7.2 V，2 000 mA h Ni-cd电池供电，这样供电比较简单。由于小车的耗电量很高，因此电源的好坏直接影响小车的整体性能。为保证小车有充足的电量，通过在干电池之后加电压稳定环节，使得小车在一定时间范围能正常运行，通过对各稳压集成块性能指标的查询，决定采用LM2940稳压集成芯片。

6.结束语

随着时代的发展科学技术在不断的更新，传感器的种类也日益变多，应用领域也越来越广泛，对于近年来出现的这种红外光电传感器在智能车方面得应用，是基于红外传感器的智能车的核心就是反射式红外传感器，它运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。光电传感器具有其他传感器所不能取代优越性，因此它发展前景非常的好，应用也会越来越广泛了。同时我们也期待着由于智能车的出现能给我们的社会以及人们带来更方便舒适的生活。