一种红外光学传感器测量仪的制作方法

1.本实用新型涉及迷宫机器人的光学传感器技术领域，具体涉及一种红外光学传感器测量仪。


背景技术：

2.在正常的迷宫机器人比赛中，迷宫机器人在迷宫内行走，迷宫机器人需要自动运行的，自动检测墙壁、自动校正车姿、自动转弯，优先走出迷宫的一队获胜
3.迷宫机器人在迷宫内行走时，需要提前监测度量，什么方向有障碍物，需要避开，什么方向没有障碍物，可以前进。在不同的比赛环境下的，通过传感器进行检测的精准度会有影响，为精准的控制迷宫机器人在迷宫中行走，需要一种距离传感器，能够根据不同的环境中的光线情况手动调节，避免环境因素对传感器精度的影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种红外光学传感器测量仪，能实现在不同的比赛环境下的，距离传感器能够根据不同的环境中的光线情况自行调节，避免环境因素对传感器精度的影响。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种红外光学传感器测量仪，包括有红外传感器，两个红外传感器组成一组距离检测电路，所述距离检测电路包括发送电路和接收电路，所述发送电路发出不同强度的红外线，所述接收电路接收不同亮度的红外线；
7.所述括发送电路和接收电路输入端电连接有调压电路，所述发送电路和接收电路输出端分别电连接有发射传输电路和接收传输电路。
8.进一步的，所述发送电路包并接的括第一红外发射电路和第二红外发射电路，所述接收电路包括并接的第一红外接收电路和第二红外接收电路，所述调压电路包括二级调压和一级调压；
9.所述一级调压为只进行一次降压的电路，所述二级调压为进行两次压降的电路。
10.进一步的，所述第一红外发射电路和第二红外发射电路均由发光二极管与可调电阻串联组成。
11.所述第一红外接收电路和第二红外接收电路均由光敏三极管与可调电阻串联组成。
12.进一步的，所述第一红外接收电路上增设有近红外传输接口，近红外传输接口电连接有主控板；
13.所述第二红外接收电路上增设有中红外传输接口，中红外传输接口电连接有主控板
14.进一步的，所述发送电路电连接有发射传输电路，所述发射传输电路包括有mos管，所述mos管源极接地，所述mos管源极与栅极之间串接有导通电阻；
15.所述mos管漏极与近发送电路连接，所述mos管栅极均电连接有主控板。
16.进一步的，所述主控板型号为stm32。
17.进一步的，所述一级调压电路包括有降压电路，所述降压电路输入端与电源连接，输出端串接稳压电容后接地；
18.所述二级调压电路由两个降压电路串接组成，两个串接降压电路之间串接有第二rc滤波电路，两个串接降压电路的输入端串接有第一rc滤波电路，两个串接降压电路的输出端串接第三rc滤波电路。
19.进一步的，所述降压电路包括调压芯片u1，所述调压芯片u1端口2和端口7直接接地，所述调压芯片u1端口1、端口3、端口5和端口6串接降压电容后接地；
20.所述调压芯片u1端口1和端口3均与高压输入端连接，所述调压芯片u1的端口4为低压输出端。
21.进一步的，所述第一rc滤波电路、第二rc滤波电路和第三rc滤波电路均由滤波电阻与滤波电容组成。
22.进一步的，所述红外传感器安装于迷宫机器人底面，包括两个朝向正前方的红外传感器，包括两个分别朝向左右两侧的红外传感器，包括两个分别朝向斜左侧和斜右侧红外传感器。
23.本实用新型具有的优点和积极效果是：
24.通过在发送电路和接收电路内的发光二极管和光敏三极管上串联一个可变电阻，在发送电路和接收电路投入到使用中时，调节可变电阻接入电路中的阻值，来控制发光二极管的亮度和光敏三极管在当时环境下导通光强度，进一步控制红外传感器的测量准确度，使此个红外传感器在任意环境下其测量精度都不会有影响。
附图说明
25.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
26.图1是本实用新型的一种红外光学传感器测量仪的迷宫机器人下视结构图；
27.图2是本实用新型的一种红外光学传感器测量仪的一级调压电路图；
28.图3是本实用新型的一种红外光学传感器测量仪的二级调压电路图；
29.图4是本实用新型的一种红外光学传感器测量仪的距离检测电路图；
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直
的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本实用新型提供一种红外光学传感器测量仪，由多个红外传感器6共同组成，如图1所示，图1为迷宫机器人的下视图，所述迷宫机器人底面安装有多个红外传感器6，两个红外传感器6组成一个距离检测电路，一个距离检测电路测量一个方向组上的距离，如：正前方，左右两侧方向或斜两侧方向。红外传感器6安装在迷宫机器人的底面的前端，本实例中，安装有六个红外传感器6。包括两个朝向正前方的红外传感器6，这两个传感器位于迷宫机器人的左右两侧，都是用来检测迷宫机器人到前方障碍物的距离；还包括两个分别朝向左右两侧的红外传感器6，用来方便检测迷宫机器人到左右两侧障碍物的的距离；还包括两个分别朝向斜左侧和斜右侧的红外传感器6，这两个传感器分别用来检测迷宫机器人到左前方法和右前方障碍物的距离。
34.上述红外传感器6的安装方法，可以检测迷宫机器人前方的路径的转弯角度。若迷宫机器人前方路径需要转弯，可以获得迷宫机器人到正前方的距离与迷宫机器人到斜侧距离数据，将得到的数据根据正余弦定理计算，可以提前得到迷宫机器人前方转弯路径的转角，以实现迷宫机器人的自动转弯，加快迷宫机器人的移动速度。
35.两个红外传感器6共同组成如图4所示的距离检测电路，所述距离检测电路包括发送电路7和接收电路701，发送电路7用于发射红外线，红外线被障碍物遮挡，反射回来，由接收电路701接收，通过获取发射到接收之间的时间值，在根据红外线在空气中的处安度速度，计算出红外线移动的距离，进一步获得障碍物到红外传感器6的距离，确定迷宫机器人到障碍物的距离。
36.所述发送电路7和接收电路701输入端电连接有调压电路，调压电路包括如图2所示的二级调压电路和如图3所示的一级调压电路，一级调压电路为只进行一次降压的电路，二级调压电路为进行两次压降的电路。所述发送电路7和接收电路701输出端分别电连接有发射传输电路3和接收传输电路301
37.所述发送电路7包括并连的第一红外发射电路4和第二红外发射电路5，第一红外发射电路4和第二红外发射电路5均由发光二极管与可调发射电阻串联组成，可调发射电阻通过改变进入电路上的电阻，改变于发送电路上的发光二极管两端的电压，来调节发光二极管发出的红外线强度。
38.由于不同发光二极管的光学特性都不相同，又因为发光二极管和接收都为光学器件，每个红外的发射与接收管特性都有区别，在真正的迷宫机器人上，不同方向上使用的发光二极管类型不同，所以需要对每一组的电阻值进行单独的调整，且在不同的比赛环境下和自然光强度下，需要的发光强度也会有所不同，所以需要针对不同的发光二极管和不同的环境选择合适的匹配电阻，因此，将发光二极管串联一个可调电阻，在使用时，调节电阻阻值，以改变光二极管两端的电压，使发光二极管能够产生不同强度的红外线，在不同的环境中获得较优选的光强，以弥补上位机接收时ad转换分辨率不足的问题，还可以兼顾功率以及环境光干扰的影响，避免环境因素对传感器精度的影响。
39.第一红外发射电路4和第二红外发射电路5输入端均与一级调压电路连接，一级调压电路用于给发送电路7供电。因为迷宫机器人通常的电源选用两节单芯(3.7v)锂电池组成7.4v电源，红外传感器6的发送电路7工作电压是5v，发光二极管的具体工作电压由可变电阻来调节，因此只发送电路7需要一个稳定的5v电源即可。一级调压电路包括有降压电路1，所述降压电路1高压端与7.4v电源连接，低压端输出5v电压，低压端串接稳压电容后接地，稳压电容用于稳定低压端的5v电压，保证一级调压电路能够稳定的给发送电路7供电。
40.所述降压电路1包括有调压芯片u1，所述调压芯片u1端口2和端口7直接接地，所述调压芯片u1端口1、端口3、端口5和端口6串接电容后接地，所述调压芯片u1端口1和端口3均与高压端连接，所述调压芯片u1的端口4为低压端。上述电路为弱电电路中普遍使用的降压电路1，用于将高压电源进行降压。
41.第一红外发射电路4和第二红外发射电路5负极均与发射传输电路3连接，发射传输电路3包括mos管，所述mos管源极接地，所述mos管极与栅极之间均串接有导通电阻，根据导通电阻的大小，可以控制mos管的导通电压。mos管漏极与第一红外发射电路4和第二红外发射电路5的负极连接，所述mos管栅极电连接有主控板，主控板型号为stm32，当第一红外发射电路4和第二红外发射电路5中的发光二极管工作时，mos管导通，输入一个信号到主控板内，主控板从此时开始计时，当接收电路701接收到反射回来的红外线，并将信号通过接收传输电路301传输到主控板，主控板停止计时，记录的时间是红外线在空气中传播的时间，用来计算红外线传播的距离。
42.接收电路701包括并连的第一红外接收电路401和第二红外接收电路501，第一红外接收电路401和第二红外接收电路501均由光敏三极管和可调接收电阻串接组成，通过改变可调接收电阻接入电路的阻值，来改变光敏三极管两端的电压，用以改变光敏三极管的导通光强，以调节接收电路701的接收红外线的能力。
43.第一红外接收电路401和第二红外接收电路501上分别增设有第一红外传输接口adc1和第二红外传输接口adc4，第一红外传输接口adc1和第二红外传输接口adc4分别电连接到主控板，当光敏三极管接收到反射回来的红外线，第一红外传输接口adc1和第二红外传输接口adc4将数据传输到主控板内，给主控板结束计时的信号。
44.接收电路701通过二级调压电路供电，第一红外接收电路401和第二红外接收电路501的输入端与二级调压电路连接。二级调压电路由两个降压电路1串接组成，通过两级调压的方式，进行稳定的降压。两个串接降压电路1之间串接有第二rc滤波电路202，两个串接降压电路1的输入端串接有第一rc滤波电路2，两个串接降压电路1的输出端串接第三rc滤波电路203，第一rc滤波电路2、第二rc滤波电路202和第三rc滤波电路203可对电压进行多次录播处理。
45.因为迷宫机器人通常的电源选用两节单芯(3.7v)锂电池组成7.4v电源。处理器芯片的工作电压是3.3v，二级调压电路同时还给主控板供电，为了保证从接收电路701输入到主控板内的电压稳定性，即首先由7.4v稳压成5v，再由5v稳压成3.3v，多级电压输出保证系统的稳定性。在稳定降压的同时，对电压进行多次滤波，提高供电电压的平稳性。同时，二级调压电路还给接收电路701供电，因为光敏三极管的工作特性，光敏三极管受环境光的影响较大。因为光敏三极管工作频率较低，所以不考虑交流放大系数衰减的情况。在电压稳定的情况下，其输出电流只与光照有关，通过串联可调电阻将电流转化为可测的电压，因此可调
电阻阻值的不同只会改变输出电压的倍数。为了把输出电压范围拉伸得宽一些，以便弥补ad转换分辨率的不足，就得增大串接可调电阻的阻值。可是这样一来环境光的影响和电压波动也被放大，使得输出电压上下波动的绝对数值也变大了。另外电阻增大使得功耗也变大，所以需要用可调电阻来调节到一个合适的阻值。
46.由图3的二级调压电路所示，调压芯片u2端口1串接电阻l1和电容c7后接地，电阻l1和电容c7之间接有7.4v电源，电阻l1和电容c7构成第一rc滤波电路2；调压芯片u2端口4与调压芯片u3端口1之间串接电阻l2，调压芯片u2端口4串接电容c9后接地，电阻l2和电容c9共同构成第二rc滤波电路202；调压芯片u3端口4串接电阻l4和电容c12后接地，电阻l4和电容c12之间增设一低压端口vdda，低压端口vdda输出3.3v的电压，电阻l4和电容c12共同构成第三rc滤波电路203。上述连接方法可对降压电路1的输入端和输出端电压进行多次滤波，保证输出电压的平稳性。
47.本实用新型的工作原理和工作过程如下：
48.迷宫机器人在进入场地后，调节红外传感器6上的可变电阻，并进行多次检测。发送电路7和接收电路701共同组成两个红外传感器6，一个红外传感器6包括一个红外发射和对应接收的一个红外接收，在迷宫机器人的下方安装有三组红外传感器6，一组红外传感器6由两个红外传感器6组成，三组红外传感器6测量的方向分别是前方、两侧和斜两侧。
49.检测时，分别在迷宫机器人对应测量方向固定位置处放置障碍物，将红外传感器6获取的距离值与真实值进行对比，同时调节对应红外传感器6内的可变发射变阻和可变接收电阻，多次测量，取红外传感器6测的距离最接近标准值时的电阻。此电阻为当时环境光下的最优选电阻值，调节完迷宫机器人上所有传感器内的电阻后，将迷宫机器人放到赛道内，开始比赛。
50.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。