CN109738882A - 一种基于红外对管的高精度可调测距电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外对管的高精度可调测距电路，与一直流电源进行电性连接，该高精度可调测距电路又与二进制序列输出器进行电性连接，该高精度可调测距电路包括红外发光二极管、红外接收三极管、电压比较器、数模转换芯片、运算放大器、第一电阻和第二电阻；二进制序列输出器用于根据设定的测量距离输出二进制序列；红外发光二极管用于发射红外光线；红外接收三极管用于接收红外光线后，红外接收三极管的一极输出一端电压给所述电压比较器；电压比较器用于将所述红外接收三极管的一极输出的端电压与所述运算放大器的一端的输出电压进行对比，然后输出一测距结果。本发明具有结构简单、工作方便、电路简单的优点，运算方便快捷。

Description

一种基于红外对管的高精度可调测距电路

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种基于红外对管的高精度可调测距电路。

背景技术

红外线是存在于自然中的一类非可见光，其波长在760nm到400um之间。自然界中，所有高于绝对零度的物质都可以产生红外线。在电子技术领域，人们常用红外发射管来得到红外线，红外发射管又可称为红外发光二极管(红外LED)，在光电产业领域，红外发光二极管一般采用940nm波段。红外发光二极管通常采用红外辐射效率较高的材料(如砷化镓)来制成PN结，通过给予发光二极管中PN结两端一个正向偏压，便可以激发出红外光线。

申请号为CN201410130252.6的专利申请公开了一种基于PIC16F877单片机的红外测距系统，其特征在于，该系统包括单片机PIC16F877，红外测距双模块，阈值选择器，数字控制选择电路，数码显示管和报警器；所述的红外测距双模块与PIC16F877单片机连接，PIC16F877单片机依次连接阈值选择器、数字控制选择电路和数码显示管，PIC16F877单片机同时连接报警器。

申请号为CN201410130252.6的专利申请公开了一种具有红外测距功能的遥控玩具船，包括玩具船主体以及遥控器，其特征是在玩具船主体内设置有单片机一以及红外发射器，在玩具船主体的底部设置有红外测距传感器，在遥控器内设置有单片机二、红外接收器、A/D转换器以及显示器，单片机一分别和红外测距传感器以及红外发射器电连接，红外接收器依次和A/D转换器、单片机二以及显示器电连接。

现有的关于红外测距的技术方案，需要依赖单片机或其它控制芯片进行数据处理，这个数据处理的过程容易导致检测延迟、容易出现故障。而且在大批量生产过程中，运用单片机无疑增加了生产成本。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种基于红外对管的高精度可调测距电路，以解决上述背景技术中的缺点。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种基于红外对管的高精度可调测距电路，与一直流电源进行电性连接，该高精度可调测距电路又与二进制序列输出器进行电性连接，该高精度可调测距电路包括红外发光二极管、红外接收三极管、电压比较器、数模转换芯片、运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述红外发光二极管的正极通过所述第一电阻与所述直流电源的正极进行电性连接，所述红外发光二极管的负极与所述直流电源的负极进行电性连接；所述红外接收三极管的一极通过第二电阻与所述直流电源的正极进行电性连接，所述红外接收三极管的另一极与所述直流电源的负极进行电性连接；所述红外接收三极管的一极又与所述电压比较器的反相输入端进行电性连接，所述电压比较器的正相输入端通过运算放大器与数模转换芯片的一端进行电性连接；所述电压比较器的两个电源端分别与直流电源的正极、负极进行电性连接；所述电压比较器的输出端为逻辑信号输出端；所述数模转换芯片的另一端与二进制序列输出器进行电性连接；

所述二进制序列输出器用于根据设定的测量距离输出二进制序列；

所述红外发光二极管用于发射红外光线；

所述红外接收三极管用于接收红外光线后，所述红外接收三极管的一极输出一端电压给所述电压比较器；

所述电压比较器用于将所述红外接收三极管的一极输出的端电压与所述运算放大器的一端的输出电压进行对比，然后输出一测距结果；

所述数模转换芯片用于将所述二进制序列输出器的数字信号转换成模拟信号；

所述运算放大器用于将所述数模转换芯片输出的模拟信号进行信号放大；

所述第一电阻用于限流；

所述第二电阻用于分压。

进一步地，所述红外接收三极管为红外接收PNP三级管；所述红外接收三极管的一极为集电极，所述红外接收三极管的另一极为发射极。

进一步地，所述数模转换芯片的型号为DAC0832。

进一步地，所述数模转换芯片根据测量距离与对应输入二进制序列的关系，将输入的电压值做离散化处理，然后进行二进制预处理。

进一步地，所述二进制序列输出器为拨码开关或数字电路译码器。

本发明的有益效果为：

本发明具有结构简单、工作方便、电路简单的优点，不需要采用单片机控制芯片，运算方便快捷；本发明运用电压比较器，即可完成模拟量转换，达到固定范围内测距的作用。

附图说明

图1为本发明的一种基于红外对管的高精度可调测距电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例

如图1所示，一种基于红外对管的高精度可调测距电路，与一直流电源Vcc进行电性连接，该高精度可调测距电路又与二进制序列输出器U3进行电性连接，该高精度可调测距电路包括红外发光二极管D1、红外接收三极管Q2、电压比较器A、数模转换芯片U2、运算放大器U1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述红外发光二极管D1的正极通过所述第一电阻R1与所述直流电源Vcc的正极进行电性连接，所述红外发光二极管D1的负极与所述直流电源Vcc的负极进行电性连接；所述红外接收三极管Q2的一极通过第二电阻R2与所述直流电源Vcc的正极进行电性连接，所述红外接收三极管Q2的另一极与所述直流电源Vcc的负极进行电性连接；所述红外接收三极管Q2的一极又与所述电压比较器A的反相输入端进行电性连接，所述电压比较器A的正相输入端通过运算放大器U1与数模转换芯片U2的一端进行电性连接；所述电压比较器A的两个电源端分别与直流电源Vcc的正极、负极进行电性连接；所述电压比较器A的输出端为逻辑信号输出端；所述数模转换芯片U2的另一端与二进制序列输出器U3进行电性连接；

所述二进制序列输出器U3用于根据设定的测量距离输出二进制序列；

所述红外发光二极管D1用于发射红外光线；

所述红外接收三极管Q2用于接收红外光线后，所述红外接收三极管Q2的一极输出一端电压给所述电压比较器A；

所述电压比较器A用于将所述红外接收三极管Q2的一极输出的端电压与所述运算放大器U1的一端的输出电压进行对比，然后输出一测距结果；

所述数模转换芯片U2用于将所述二进制序列输出器U3的数字信号转换成模拟信号；

所述运算放大器U1用于将所述数模转换芯片U2输出的模拟信号进行信号放大；

所述第一电阻R1用于限流；

所述第二电阻R2用于分压。

于本实施例中，进一步地，所述红外接收三极管Q2为红外接收PNP三级管；所述红外接收三极管Q2的一极为集电极，所述红外接收三极管Q2的另一极为发射极。

于本实施例中，进一步地，所述数模转换芯片U2的型号为DAC0832。

于本实施例中，进一步地，所述数模转换芯片U2根据测量距离与对应输入二进制序列的关系，将输入的电压值做离散化处理，然后进行二进制预处理。

于本实施例中，进一步地，所述二进制序列输出器U3为拨码开关或数字电路译码器。

本发明具体工作过程为：

经由测量数据所得的测量距离与对应电电压的关系，首先可将电压值做离散化处理，然后根据所采用的数模转换芯片的运算模式，对检测电平范围内的所有略高于具体距离下的电平值的取值做二进制预处理(采样、离散、量化)，即采取映射的关系将具体某一电平值与某一个唯一的二进制代码相互映射；预处理确认之后，调节数模转换芯片及运算放大器的放大倍数，使得预处理的二进制代码能够通过数模转换及放大得到相应的比较电平值；二进制数字信号可由多种形式得到，譬如拨码开关或数字电路译码器等；

二进制序列输入到数模转换芯片，输出信号经运算放大器得到稳定直流电压信号，将此电压信号输入至电压比较器的输入端，作为一路比较信号；

比较电压设定好之后，经电路开关打开检测模块，在红外发光二极管两端加正向电压使其正常工作，同时将红外接收三极管的两端电压作为电压比较器的另一路输出电压，此时红外接收三极管处于截至状态，电压处于高电平；

红外发光二极管工作之后，开始测定距离，若达到测距范围之内，经反射后的红外线将被红外接收三极管所吸收，此时红外接收三极管导通，两端电压将发生剧烈下降，与之前尚未导通高电平有显著区别，电压比较器的输出发生跳变；

至此，经由电压比较器的输出端口输出测量结果，即距离小于等于检测距离。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于红外对管的高精度可调测距电路，与一直流电源进行电性连接，其特征在于，该高精度可调测距电路又与二进制序列输出器进行电性连接，该高精度可调测距电路包括红外发光二极管、红外接收三极管、电压比较器、数模转换芯片、运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述红外发光二极管的正极通过所述第一电阻与所述直流电源的正极进行电性连接，所述红外发光二极管的负极与所述直流电源的负极进行电性连接；所述红外接收三极管的一极通过第二电阻与所述直流电源的正极进行电性连接，所述红外接收三极管的另一极与所述直流电源的负极进行电性连接；所述红外接收三极管的一极又与所述电压比较器的反相输入端进行电性连接，所述电压比较器的正相输入端通过运算放大器与数模转换芯片的一端进行电性连接；所述电压比较器的两个电源端分别与直流电源的正极、负极进行电性连接；所述电压比较器的输出端为逻辑信号输出端；所述数模转换芯片的另一端与二进制序列输出器进行电性连接；

所述二进制序列输出器用于根据设定的测量距离输出二进制序列；

所述红外发光二极管用于发射红外光线；

所述红外接收三极管用于接收红外光线后，所述红外接收三极管的一极输出一端电压给所述电压比较器；

所述电压比较器用于将所述红外接收三极管的一极输出的端电压与所述运算放大器的一端的输出电压进行对比，然后输出一测距结果；

所述数模转换芯片用于将所述二进制序列输出器的数字信号转换成模拟信号；

所述运算放大器用于将所述数模转换芯片输出的模拟信号进行信号放大；

所述第一电阻用于限流；

所述第二电阻用于分压。

2.根据权利要求1所述的基于红外对管的高精度可调测距电路，其特征在于，所述红外接收三极管为红外接收PNP三级管；所述红外接收三极管的一极为集电极，所述红外接收三极管的另一极为发射极。

3.根据权利要求1所述的基于红外对管的高精度可调测距电路，其特征在于，所述数模转换芯片的型号为DAC0832。

4.根据权利要求1所述的基于红外对管的高精度可调测距电路，其特征在于，所述数模转换芯片根据测量距离与对应输入二进制序列的关系，将输入的电压值做离散化处理，然后进行二进制预处理。

5.根据权利要求1所述的基于红外对管的高精度可调测距电路，其特征在于，所述二进制序列输出器为拨码开关或数字电路译码器。