光電傳感器與應用電路圖

由於黑色物體和白色物體的反射係數不同，調節反射式光電傳感器與檢測對象之間的距離，使光敏三極管就隻能接受到白色物體反射回來的光束。而對於黑色物體由於其反射係數小，所反射回來的光束很弱，光敏三極管無法接受到反射光。利用反射光可以使光敏三極管實現導通和關斷，從而實現對黑白物體的分辨。
電路工作過程如下：當被測物體是黑色物體時，紅外光電二極管U1發射出的光，被反射回來的很弱，光敏三極管無法導通，所以A點此時為高電平，通過反相器7414，FPGA或者微控製器接受到的信號是低電平。當被測物體是白色物體時，紅外光電二極管U1發射的光，被反射回來的很強，光敏三極管導通，所以A點此時為低電平，通過反相器7414， FPGA或者微控製器接受到的信號是高電平； FPGA或者微控製器檢測輸入的電平，即可以判斷此時被檢測物體是白色物體還是黑色物體。
集成的光電傳感器（1）分類集成的光電傳感器主要有反射式光電開關、會聚式光電開關、透射式光電開關、反射板式光電開關、光纖穿透式開關、光纖反射式開關等幾種，一般采用前三種。（2）工作光源采用的工作光源主要有可見紅光（650nm）、可見綠光（510nm）和紅外光（800～940nm）。不同的光源在具體情況下各有其長處。例如：在不考慮被測物體顏S***Q況下，紅外光有較寬的敏感範圍，而可見紅光或綠光特別適合於反差檢測，光源的顏色必須根據被測物體的顏色來選擇，紅色物體與紅色標記宜用綠光（互補色）進行檢測。（3）外形按照外殼形狀可分為：螺紋圓柱形係列，圓柱形係列，方形係列，槽型貫穿形係列。比較常用的螺紋圓柱形係列外形如圖3.6.21所示。（4）接線圖與電感式接近傳感器相同。具體型號可進入有關網站查詢。

螺紋園柱型光電傳感器往屆應用探測路麵黑線的基本原理：光線照射到路麵並反射，由於黑線和白紙對光的反射係數不同，可以根據接收到的反射光強弱來判斷是否是黑線。利用這個原理，可以控製小車行走的路跡。下麵幾種可行的方案是根據本原理設計的：方案一：采用普通的發光二極管及光敏電阻組成的發射接收方案，如圖1-1所示。其工作原理：當無光照時，光敏電阻呈現高阻狀態，又分壓公式可知，電阻R2無壓降三極管截止，三極管的集電極輸出高電平；反之，當有光照的時候，光敏電阻接收到反射的光，其阻值下降，由分壓公式，R2有壓降三極管導通，輸出低電平，利用高低電平可以判斷控製小車的形程和方向。本方案能達到基本的控製要求，但是它的缺點在於容易受到外界光線的幹擾，不易於控製小車的行跡，損壞了信號采集的效果。主要是因為可見光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情況有關直接影響到檢測效果。

1-1發光二極管及光敏電阻組成的發射接收方案方案二：脈衝調製的反射式紅外發射接收器。由於采用該有交流分量的調製信號，側可大幅度減少外界幹擾；另外紅外發射接收管的最大工作電流取決於平均電流。如果采用占空比小的調製信號，再平均電流不變的情況下，瞬時電流很大（50~100mA），則大大提高了信噪比。並且其反應靈敏，外圍電路也很簡單。如圖1-2所示。它的優點是消除了外界光線的幹擾提高了靈敏度，製作比較簡單。

1-2脈衝調製的反射式紅外發射接收方案由以上兩種方案比較可知。方案二要比方案一優勢大，市場上很多紅外觀點探頭也都基於這個原理。其電路簡單，工作可靠，性能比較穩定。從而避免了電路的複雜性，因此我先用方案二作為小車的監測係統。2電動機的選擇 市場上用很多種類的小電壓直流電動機，很方便的選擇到。主要有普通電動機、和步進電動機。方案一：采用步進電機，步進電動機的一個顯著的特點就是具有快速啟動和停止能力，能夠達到我們所要求的標準。如果負荷不超過步進電機所能提供的動態轉矩值，就能夠立即是步進電機啟動或反轉。其轉換靈敏度比較高。正轉、反轉控製靈活。但是步進電機的價格比較昂貴，對於我們的現狀相差太遠。方案二：采用普通的直流電機。直流電機具有優良的調速特性，調速平滑、方便。調整範圍廣；過載能力強，能承受頻繁的衝擊負載，可實現頻繁的無極快速啟動、製動和反轉。能滿足各種不容的特殊運行要求。由於普通直流電機價格適宜，更易於購買，並且電路相對簡單，因此建議采用直流電機作為動力源。3電動機驅動方案的選擇方案一：采用電路網絡或數字電位器調整電動機的分壓，從而達到調整速度目的。但是組織網絡隻能是先有極調速，而數字電阻的元器件價格比較昂貴，且可能存在於幹擾。更主要的問題在於一般電動機的電阻比較小丹電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現很困難。方案二：采用繼電器對電動機的開關控製，通過控製開關的切換速度實現對小車的速度進行調整。這個電路的優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間長，易於損壞，壽命較短、可靠性小。方案三：采用四個大功率晶體管組成H橋式電路，四個大功率晶體管分為兩組，交替導通和截止，用單片機控製使之工作在開關狀態，進而控製電機的運行。該控製電路由於四個大功率晶體管隻工作在飽和與截止狀態下，效率非常高，並且大功率晶體管開關的速度很快，穩定性也極強，是一種廣泛采用的電路。由以上三種方案，我們選擇了四個大功率晶體管組成H橋式電路的293集成芯片如圖1-3所示運用方便簡單，軟件也簡單。

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