CN204177987U - 一种自适应红外探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自适应红外探测装置，尤其涉及一种能够在初始化时自动探测距离并保存的红外探测装置，属于红外探测领域，包括MCU控制单元、红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键和电源单元，所述红外发射单元包括二级滤波电路、三极管、红外发射管和MOS管；通过按键进入初始化模式，自动侦测有效检测距离并保存到存储单元；正常工作模式下，MCU控制单元调用存储单元中的有效检测距离，检测有效检测距离内是否有物品，完成红外检测任务。本装置克服了现有技术通过可调电阻进行手工调节所导致的调试困难、精度差、变更维护不便等缺陷，具有安装调试简便、精度高、稳定性好、抗干扰能力强、维护方便等特点，可广泛应用于红外探测的相关领域。

Description

一种自适应红外探测装置

技术领域

本实用新型涉及一种自适应红外探测装置，尤其涉及一种能够在初始化时自动探测距离并保存的红外探测装置，属于红外探测领域。

背景技术

通常，红外探测装置具有一对红外信号发射管与接收管，发射管发射红外信号，接收管接收红外信号，当红外信号在检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收。障碍物越近，接收管收到的反射回来的红外信号强度越大。接收管接收到红外信号后输出一定的电压，红外信号强度越大，输出的电压越高。

现有的红外探测装置通常有两种类型。第一种，如图1所示，发射管以恒定的发射功率发射红外信号，接收管和一个带有可调电阻R的分压电路分别连接到一个运放的2个输入端。接收管输出的电压和分压电路输出的分压值作比较，通过运放输出一个高或低的电平，从而判断是否探测到障碍物。安装调试时，通过调节可调电阻R改变分压电路输出的分压值，直到找到运放输出的电平变换的临界点，也就是检测不到障碍物的临界点，调试完成。因此该类型装置以人工判断和调节的方式获得有效检测距离。但可调电阻的精度有限，加上手工操作的误差，手工调试完成后往往还需要将可调电阻打胶固定，导致此种类型的红外探测装置存在安装调试困难，精度差，易受干扰，不利于后期的变更和维护等缺点。

第二种现有的红外探测装置，如图2所示，由一个带有可调电阻R的分压电路连接到三极管的B极(图中三极管的1脚)，红外发射管的一端连接到三极管的E极(图中三极管的2脚)，另外一端连接到MOS管(金属氧化物半导体型场效应管)的D极(图中MOS管的3脚)，MCU(微控制单元)连接到MOS管的G极(图中MOS管的1脚)。MCU控制MOS管以38KHz的频率进行通断切换，从而控制发射管以38KHz的频率发射红外信号。通过调节可调电阻R可以调节加载到三极管的B极的分压值，从而可以调节三极管的E极的输出电流，也就是红外发射管的电流。发射管的电流越大，发射功率越大。所以，调节可调电阻R可以调节发射管的发射功率。对于一定距离的障碍物，发射功率越小，接收管接收到的红外信号强度越小，当小到一定程度时接收管就接收不到了。同时，此种类型的红外探测装置的接收管部分通常使用特定的红外接收模组，一般只接收频率为38KHz的红外信号。安装调试 时，通过调节可调电阻R来改变发射管的发射功率，直到找到红外接收模组接收红外信号从有到无的临界点，也就是不能探测到障碍物的临界点，调试完成。从而以人工判断和调节的方式获得最终的有效检测距离。由于只使用38KHz的红外信号，此种红外探测器较第一种在抗干扰性上有优势。但是由于仍然采用手工调节可调电阻的方式，它也仍然具有安装调试困难，精度差，不利于后期的变更和维护等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种自适应红外探测装置，该装置能够在初始化时自动高精度地探测有效检测距离并进行保存。

本实用新型解决问题的技术方案是：提供一种自适应红外探测装置，包括MCU控制单元、红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键和电源单元，所述红外发射单元包括二级滤波电路、三极管、红外发射管和MOS管，所述电源单元给整个装置供电，所述MCU控制单元分别与红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键、电源单元连接；所述按键在被触按后向MCU控制单元发出初始化信号，所述MCU控制单元收到按键的信号后产生特定占空比的PWM(脉宽调制)波形，所述PWM波形输出到红外发射单元的二级滤波电路转换为稳定的电压信号，所述电压信号输出到所述三极管的基极B，用来调节红外发射功率；所述MCU控制单元产生设定频率的控制波形输出到红外发射单元的MOS管的G极，控制MOS管以所述设定频率进行通断切换，从而控制红外发射管以所述设定频率发射红外信号，所述红外信号在检测方向上遇到障碍物后反射回来被红外接收单元接收，红外接收单元随后给MCU控制单元反馈；PWM波形的占空比越大，二级滤波电路输出的电压越高，三极管的E极输出的电流也越大，从而红外发射管的发射功率也越高，据此，MCU控制单元按照一定比例逐步减小输出的PWM波形的占空比，并监测红外接收模组是否接收到反射回来的红外信号，直到红外接收模组接收不到红外信号时，相应的PWM波形的占空比即对应有效监测距离，MCU控制单元把该占空比保存到存储单元中，并退出初始化模式，初始化结束；在正常工作模式下，所述MCU控制单元调用存储单元中的有效占空比，输出对应的PWM波形，控制发射管以对应的发射功率发射红外信号，检测有效检测距离内是否有物品，完成红外检测任务。

所述MCU控制单元包括一个实现PWM输出的MCU，所述MCU的型号为HT48R003。

所述红外接收单元包括一个红外接收模组，所述红外接收模组只接收所述设定频率的红 外信号，所述设定频率的红外信号具有抗干扰性。

本实用新型的有益效果为：

1.安装调试简便，后期维护方便：在安装时，安装人员只须按一个按键就可以自动完成调试，实现了自动化。如果在使用中出现故障，还可以再次通过一键自动初始化，重新校准有效检测距离。

2.探测精度高：MCU控制单元所产生的PWM波形占空比精度可达0.1％，因此对距离的设定精度亦为千分之一，所以最终红外检测的精度非常高，实现了高精度检测。

3.稳定性好，抗干扰能力强：该装置使用特定频率的红外信号，实现了高抗干扰性。

附图说明

图1为红外探测装置现有技术的第一种类型的基本原理图。

图2为红外探测装置现有技术的第二种类型的基本原理图。

图3为本实用新型的结构框图。

图4为图3中的MCU控制单元的基本电路图。

图5为图3中的红外发射单元的基本电路图。

图6为图3中的红外接收单元的基本电路图。

图7为图3中的存储单元的基本电路图。

图8为图3中的按键的基本电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图3所示，一种自适应红外探测装置，包括MCU控制单元、红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键和电源单元，所述MCU控制单元分别与红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键、电源单元连接，所述电源给整个装置供电。

如图4所示，所述MCU控制单元采用一个实现PWM输出的MCU(图4中的U2)，所述MCU的型号为HT48R003。

如图5所示，所述红外发射单元包括一个二级滤波电路、一个三极管Q2、一个红外发射管D1和一个MOS管Q3，所述三极管的型号为S8050，所述红外发射管的型号为LF3038，所述MOS管的型号为L2N7002LT1G。

如图6所示，所述红外接收单元包括一个红外接收模组D2，所述模组D2经设定后只接收38KHz的红外信号。

如图7所示，所述存储单元由EEPROM来实现，用于存储占空比，存储的占空比可以在正常工作模式下被MCU控制单元调用。

本装置安装到位后，通过触按按键进入初始化模式，所述MCU控制单元收到按键的信号后，通过IR_PWCN1信号产生一个最大占空比的PWM波形，通过IR_CON信号产生一个频率为38KHz的控制波形，所述PWM波形和所述控制波形分别输出到红外发射单元的二级滤波电路和MOS管Q3的G极，所述红外发射管D1以最大功率和38KHz的频率发射红外信号，所述红外信号在检测方向上遇到障碍物后反射回来并被所述红外接收模组D2接收，所述红外接收模组D2通过IR_INT1信号通知MCU控制单元，此时IR_INT1信号应该为低，表示检测到障碍物，所述MCU控制单元按照一定比例逐步减小输出的PWM波形的占空比，即逐步减小发射管的发射功率，并监测IR_INT1信号，直到该信号由低变高时，此时对应的PWM波形的占空比X即对应有效检测距离，所述MCU控制单元把该占空比X保存到所述存储单元中，并退出初始化模式，初始化结束。

在正常工作模式下，所述MCU控制单元会调用存储单元中的有效占空比X，输出对应的PWM波形，控制发射管以对应的发射功率发射红外信号，检测有效检测距离内是否有物品，完成红外检测任务。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。

Claims (3)

1.一种自适应红外探测装置，其特征在于：包括MCU控制单元、红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键和电源单元，所述红外发射单元包括二级滤波电路、三极管、红外发射管和MOS管，所述MCU控制单元分别与红外发射单元、红外接收单元、存储单元、按键、电源单元连接。

2.根据权利要求1所述的自适应红外探测装置，其特征在于：所述MCU控制单元包括一个实现PWM输出的MCU，所述MCU的型号是HT48R003。

3.根据权利要求1所述的自适应红外探测装置，其特征在于：所述红外接收单元包括一个红外接收模组。