CN202210155U - 通用型移动平台的红外障碍物检测装置 - Google Patents

Abstract

通用型移动平台的红外障碍物检测装置，包含单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。单片机，通过软件算法产生交流信号；交流信号通过发射路选电路，分别输出给信号发射阵列的一组或多组红外发射电路，红外发射电路主要由三极管，红外发射管，和限流电阻组成；信号接收阵列，包括一个或多个红外接收管，可以将红外光信号转换成电信号，电信号与接收路选电路的模拟通道连接；接收路选电路将多路电信号送到信号处理电路，信号处理电路包括两级放大滤波电路，积分电路，比较器电路，比较器电路连接所述单片机的端口。发射路选电路，可以设置一个或多个第一模拟多路开关。接收路选电路，可以设置一个或多个第二模拟多路开关。

Description

通用型移动平台的红外障碍物检测装置

技术领域

属于移动机器人传感器技术领域。

背景技术

通用型移动平台可用于构造移动机器人的肢体，具有可移动性和障碍物检测能力。目前，存在两种方式进行障碍物检测：超声波测距技术和红外测距技术。超声波测距是通过测量超声波在障碍物与检测探头之间的传播时间来计算距离。红外线检测具有主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离。红外检测技术具有反应速度快，无危害，价格低廉的特点，而得到广泛应用。但是因为吸尘器在半个圆周的范围内都需要设置检测探头，所以电路结构复杂，器件繁多，不利于降低成本。

发明内容

本实用新型采用检测红外反射能量强度的方法测量障碍物距离，结构简单，价格低廉，性能可靠，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。

本实用新型采取的技术方案：

通用型移动平台的红外障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机1，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，所述的发射路选电路，包括电阻R0，与所述电阻R0连接的第一模拟多路开关3，所述第一模拟多路开关3连接所述单片机1的控制信号；

所述的信号发射阵列，包括一组或多组红外发射电路4，所述的红外发射电路4包括基极与所述第一模拟多路开关3的模拟通道连接的三极管Q0，所述三极管Q0的发射极接地，电阻R1连接在所述三极管Q0的基极和发射极，所述三极管Q0的集电极连接电阻R9，所述电阻R9另一端连接电源VCC；

所述的信号接收阵列，包括一个或者多个红外接收管，所述红外接收管的阳极接地，阴极连接所述第一模拟多路开关3的模拟通道，可以接收红外光信号；

所述的接收路选电路，包括与所述信号接收阵列连接的第二模拟多路开关5，所述第二模拟多路开关5连接所述单片机1的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述第二模拟多路开关5的公共端，所述第二模拟多路开关5的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接；

所述的信号处理电路，包括与所述第二模拟多路开关5的公共端连接的两级放大滤波电路6，与所述两级放大滤波电路6连接的积分电路7，以及与所述积分电路7连接的比较器电路8，所述比较器电路8的输出连接所述单片机1的端口，所述的信号处理电路还包括参考电压发生器9。

所述的发射路选电路，可以设置一个或者多个第一模拟多路开关3。

所述的接收路选电路，可以设置一个或者多个第二模拟多路开关5。

实施本实用新型的积极效果是采用检测红外反射能量强度的方法测量障碍物距离，电路结构简单，检测速度快，性能可靠，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。

                        附图说明

图1是红外障碍物检测装置的原理框图；

图2是红外障碍物检测装置的发射路选电路原理图；

图3是红外障碍物检测装置的信号发射电路原理图；

图4是红外障碍物检测装置的信号接收电路原理图；

图5是红外障碍物检测装置的接收路选电路原理图；

图6是红外障碍物检测装置的信号处理电路原理图。 

                    具体实施方式

参照图1－6，通用型移动平台的红外障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机1，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。

所述的单片机1，通过软件算法产生交流信号2。

所述的发射路选电路，包括与所述交流信号2连接的电阻R0，与所述电阻R0连接的第一模拟多路开关3，所述第一模拟多路开关3连接所述单片机1的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、A1、A2的数值，可以将交流信号2分别输送给模拟通道X0、X1、…、X7。

所述的信号发射阵列，包括一组或多组红外发射电路4，所述红外发射电路4包括基极与所述第一模拟多路开关3的模拟通道连接的三极管Q0，所述三极管Q0的发射极接地，电阻R1连接在所述三极管Q0的基极和发射极，所述三极管Q0的集电极连接电阻R9，所述电阻R9另一端连接电源VCC。因为所有的红外发射电路是在不同时刻工作的，所以共用一个限流电阻，这样可以减少电子器件。

所述的信号接收阵列，包括一个或多个红外接收管，所述红外接收管的阳极接地，阴极连接所述接收路选电路，可以接收红外光信号。因为所有的红外接收管是在不同时刻工作的，所以都没有接采样电阻，而是把公用的采样电阻放在接收所述的路选电路中，这样可以减少电子器件。

所述的接收路选电路，包括第二模拟多路开关5，所述的信号接收阵列的红外接收管阴极连接至第二模拟多路开关5的模拟通道X0、X1、…、X7，所述第二模拟多路开关5连接单片机1的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、A1、A2的数值，可以将模拟通道X0、X1、…、X7的信号IR0、IR1、….、IR7输送至第二模拟多路开关5的公共端。第二模拟多路开关5的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接。

所述的信号处理电路，包括与所述第二模拟多路开关5的公共端连接的两级放大滤波电路6，与所述两级放大滤波电路6连接的积分电路7，以及与所述积分电路7连接的比较器电路8，所述比较器电路8的输出连接所述单片机1的端口，还包括参考电压发生器9。

参考电压发生器9包括，电阻R10和电阻R11对电源VCC进行分压，获得的电压连接运放13的同相端，运放12的反相端连接输出端，构成电压跟随器，输出参考电压VREF。

两级放大滤波电路6包括，第二模拟多路开关5的公共端输出的信号连接电容C1，电容C1另一端连接到由运放10，电阻R13，R14，R15和电容C2组成的反相放大滤波电路；运放10的输出端通过电容C3连接到由运放11，电阻R16，R17，R18和电容C4组成的反相放大滤波电路。

积分电路7包括，阳极连接运放11输出端的二极管D16，其阴极通过电阻R19接地，并连接由电阻R20和电容C5组成的低通滤波器，低通滤波器输出信号给比较器电路8。

比较器电路8包括，电阻R21连接运放12的同相端，同时连接来自积分电路7的输出信号；电阻R22和电阻R23对电源VCC分压以后，连接运放12的反相端，运放12的输出端连接单片机1的端口。

所述发射路选电路，可以设置一个或多个第一模拟多路开关3。所述接收路选电路，可以设置一个或多个第二模拟多路开关5。这样可以增加红外发射及接收通道的数量，提高红外检测的覆盖范围。

Claims (3)

1.通用型移动平台的红外障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机（1），发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，其特征是：所述的发射路选电路，包括电阻R0，与所述电阻R0连接的第一模拟多路开关（3），所述第一模拟多路开关（3）连接所述单片机（1）的控制信号；

所述的信号发射阵列，包括一组或多组红外发射电路（4），所述的红外发射电路（4）包括基极与所述第一模拟多路开关（3）的模拟通道连接的三极管Q0，所述三极管Q0的发射极接地，电阻R1连接在所述三极管Q0的基极和发射极，所述三极管Q0的集电极连接电阻R9，所述电阻R9另一端连接电源VCC；

所述的信号接收阵列，包括一个或者多个红外接收管，所述红外接收管的阳极接地，阴极连接所述第一模拟多路开关（3）的模拟通道，可以接收红外光信号；

所述的接收路选电路，包括与所述信号接收阵列连接的第二模拟多路开关（5），所述第二模拟多路开关（5）连接所述单片机（1）的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述第二模拟多路开关（5）的公共端，所述第二模拟多路开关（5）的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接；

所述的信号处理电路，包括与所述第二模拟多路开关（5）的公共端连接的两级放大滤波电路（6），与所述两级放大滤波电路（6）连接的积分电路（7），以及与所述积分电路（7）连接的比较器电路（8），所述比较器电路（8）的输出连接所述单片机（1）的端口，所述的信号处理电路还包括参考电压发生器（9）。

2.根据权利要求1所述的通用型移动平台的红外障碍物检测装置，其特征是：所述的发射路选电路，可以设置一个或者多个第一模拟多路开关（3）。

3.根据权利要求1所述的通用型移动平台的红外障碍物检测装置，其特征是：所述的接收路选电路，可以设置一个或者多个第二模拟多路开关（5）。

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