專利名稱：通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于移動機器人傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通用型移動平臺可用于構(gòu)造移動機器人的肢體，具有可移動性和障礙物檢測能力。目前，存在兩種方式進行障礙物檢測超聲波測距技術(shù)和紅外測距技術(shù)。超聲波測距是通過測量超聲波在障礙物與檢測探頭之間的傳播時間來計算距離。紅外線檢測具有主要是通過檢測反射回來的紅外線能量來計算距離。紅外檢測技術(shù)具有反應(yīng)速度快，無危害，價格低廉的特點，而得到廣泛應(yīng)用。但是因為吸塵器在半個圓周的范圍內(nèi)都需要設(shè)置檢測探頭， 所以電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件繁多，不利于降低成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型采用檢測紅外反射能量強度的方法測量障礙物距離，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，性能可靠，通過精心設(shè)計減少了電路器件，降低成本。本實用新型采取的技術(shù)方案通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，包含能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集算法的單片機1，發(fā)射路選電路，信號發(fā)射陣列，信號接收陣列，接收路選電路，信號處理電路，所述的發(fā)射路選電路，包括電阻R0，與所述電阻RO連接的第一模擬多路開關(guān)3，所述第一模擬多路開關(guān)3連接所述單片機1的控制信號；所述的信號發(fā)射陣列，包括一組或多組紅外發(fā)射電路4，所述的紅外發(fā)射電路4包括基極與所述第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道連接的三極管Q0，所述三極管QO的發(fā)射極接地，電阻Rl連接在所述三極管QO的基極和發(fā)射極，所述三極管QO的集電極連接電阻R9，所述電阻R9另一端連接電源VCC ；所述的信號接收陣列，包括一個或者多個紅外接收管，所述紅外接收管的陽極接地，陰極連接所述第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道，可以接收紅外光信號；所述的接收路選電路，包括與所述信號接收陣列連接的第二模擬多路開關(guān)5，所述第二模擬多路開關(guān)5連接所述單片機1的控制信號，將所述信號接收陣列的模擬信號輸送到所述第二模擬多路開關(guān)5的公共端，所述第二模擬多路開關(guān)5的公共端與一端接電源VCC 的電阻R12連接；所述的信號處理電路，包括與所述第二模擬多路開關(guān)5的公共端連接的兩級放大濾波電路6，與所述兩級放大濾波電路6連接的積分電路7，以及與所述積分電路7連接的比較器電路8，所述比較器電路8的輸出連接所述單片機1的端口，所述的信號處理電路還包括參考電壓發(fā)生器9。所述的發(fā)射路選電路，可以設(shè)置一個或者多個第一模擬多路開關(guān)3。所述的接收路選電路，可以設(shè)置一個或者多個第二模擬多路開關(guān)5。實施本實用新型的積極效果是采用檢測紅外反射能量強度的方法測量障礙物距離，電路結(jié)構(gòu)簡單，檢測速度快，性能可靠，通過精心設(shè)計減少了電路器件，降低成本。
圖1是紅外障礙物檢測裝置的原理框圖；圖2是紅外障礙物檢測裝置的發(fā)射路選電路原理圖；圖3是紅外障礙物檢測裝置的信號發(fā)射電路原理圖；圖4是紅外障礙物檢測裝置的信號接收電路原理圖；圖5是紅外障礙物檢測裝置的接收路選電路原理圖；圖6是紅外障礙物檢測裝置的信號處理電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1 一 6，通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，包含能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集算法的單片機1，發(fā)射路選電路，信號發(fā)射陣列，信號接收陣列，接收路選電路，信號處理電路。所述的單片機1，通過軟件算法產(chǎn)生交流信號2。所述的發(fā)射路選電路，包括與所述交流信號2連接的電阻R0，與所述電阻RO連接的第一模擬多路開關(guān)3，所述第一模擬多路開關(guān)3連接所述單片機1的通道選擇信號AO、 A1、A2和使能信號SEN。當(dāng)使能信號SEN為低電平時，改變通道選擇信號A0、A1、A2的數(shù)值， 可以將交流信號2分別輸送給模擬通道X0、XI、…、X7。所述的信號發(fā)射陣列，包括一組或多組紅外發(fā)射電路4，所述紅外發(fā)射電路4包括基極與所述第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道連接的三極管Q0，所述三極管QO的發(fā)射極接地，電阻Rl連接在所述三極管QO的基極和發(fā)射極，所述三極管QO的集電極連接電阻R9，所述電阻R9另一端連接電源VCC。因為所有的紅外發(fā)射電路是在不同時刻工作的，所以共用一個限流電阻，這樣可以減少電子器件。所述的信號接收陣列，包括一個或多個紅外接收管，所述紅外接收管的陽極接地， 陰極連接所述接收路選電路，可以接收紅外光信號。因為所有的紅外接收管是在不同時刻工作的，所以都沒有接采樣電阻，而是把公用的采樣電阻放在接收所述的路選電路中，這樣可以減少電子器件。所述的接收路選電路，包括第二模擬多路開關(guān)5，所述的信號接收陣列的紅外接收管陰極連接至第二模擬多路開關(guān)5的模擬通道X0、X1、…、X7，所述第二模擬多路開關(guān)5連接單片機1的通道選擇信號A0、A1、A2和使能信號SEN。當(dāng)使能信號SEN為低電平時，改變通道選擇信號A0、A1、A2的數(shù)值，可以將模擬通道X0、X1、…、X7的信號IR0、IR1、....、IR7 輸送至第二模擬多路開關(guān)5的公共端。第二模擬多路開關(guān)5的公共端與一端接電源VCC的電阻R12連接。所述的信號處理電路，包括與所述第二模擬多路開關(guān)5的公共端連接的兩級放大濾波電路6，與所述兩級放大濾波電路6連接的積分電路7，以及與所述積分電路7連接的比較器電路8，所述比較器電路8的輸出連接所述單片機1的端口，還包括參考電壓發(fā)生器 9。參考電壓發(fā)生器9包括，電阻RlO和電阻Rll對電源VCC進行分壓，獲得的電壓連接運放13的同相端，運放12的反相端連接輸出端，構(gòu)成電壓跟隨器，輸出參考電壓VREF。兩級放大濾波電路6包括，第二模擬多路開關(guān)5的公共端輸出的信號連接電容Cl， 電容Cl另一端連接到由運放10，電阻R13，R14，R15和電容C2組成的反相放大濾波電路；運放10的輸出端通過電容C3連接到由運放11，電阻R16，R17，R18和電容C4組成的反相放大濾波電路。積分電路7包括，陽極連接運放11輸出端的二極管D16，其陰極通過電阻R19接地，并連接由電阻R20和電容C5組成的低通濾波器，低通濾波器輸出信號給比較器電路8。比較器電路8包括，電阻R21連接運放12的同相端，同時連接來自積分電路7的輸出信號；電阻R22和電阻R23對電源VCC分壓以后，連接運放12的反相端，運放12的輸出端連接單片機1的端口。所述發(fā)射路選電路，可以設(shè)置一個或多個第一模擬多路開關(guān)3。所述接收路選電路，可以設(shè)置一個或多個第二模擬多路開關(guān)5。這樣可以增加紅外發(fā)射及接收通道的數(shù)量， 提高紅外檢測的覆蓋范圍。
權(quán)利要求1.通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，包含能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集算法的單片機(1)， 發(fā)射路選電路，信號發(fā)射陣列，信號接收陣列，接收路選電路，信號處理電路，其特征是所述的發(fā)射路選電路，包括電阻R0，與所述電阻RO連接的第一模擬多路開關(guān)(3)，所述第一模擬多路開關(guān)(3)連接所述單片機(1)的控制信號；所述的信號發(fā)射陣列，包括一組或多組紅外發(fā)射電路(4)，所述的紅外發(fā)射電路(4)包括基極與所述第一模擬多路開關(guān)(3)的模擬通道連接的三極管Q0，所述三極管QO的發(fā)射極接地，電阻Rl連接在所述三極管QO的基極和發(fā)射極，所述三極管QO的集電極連接電阻R9， 所述電阻R9另一端連接電源VCC ；所述的信號接收陣列，包括一個或者多個紅外接收管，所述紅外接收管的陽極接地，陰極連接所述第一模擬多路開關(guān)(3)的模擬通道，可以接收紅外光信號；所述的接收路選電路，包括與所述信號接收陣列連接的第二模擬多路開關(guān)(5)，所述第二模擬多路開關(guān)(5)連接所述單片機(1)的控制信號，將所述信號接收陣列的模擬信號輸送到所述第二模擬多路開關(guān)(5)的公共端，所述第二模擬多路開關(guān)(5)的公共端與一端接電源VCC的電阻R12連接；所述的信號處理電路，包括與所述第二模擬多路開關(guān)(5)的公共端連接的兩級放大濾波電路(6)，與所述兩級放大濾波電路(6)連接的積分電路(7)，以及與所述積分電路(7)連接的比較器電路(8)，所述比較器電路(8)的輸出連接所述單片機(1)的端口，所述的信號處理電路還包括參考電壓發(fā)生器(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，其特征是所述的發(fā)射路選電路，可以設(shè)置一個或者多個第一模擬多路開關(guān)(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，其特征是所述的接收路選電路，可以設(shè)置一個或者多個第二模擬多路開關(guān)(5 )。
專利摘要通用型移動平臺的紅外障礙物檢測裝置，包含單片機，發(fā)射路選電路，信號發(fā)射陣列，信號接收陣列，接收路選電路，信號處理電路。單片機，通過軟件算法產(chǎn)生交流信號；交流信號通過發(fā)射路選電路，分別輸出給信號發(fā)射陣列的一組或多組紅外發(fā)射電路，紅外發(fā)射電路主要由三極管，紅外發(fā)射管，和限流電阻組成；信號接收陣列，包括一個或多個紅外接收管，可以將紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號與接收路選電路的模擬通道連接；接收路選電路將多路電信號送到信號處理電路，信號處理電路包括兩級放大濾波電路，積分電路，比較器電路，比較器電路連接所述單片機的端口。發(fā)射路選電路，可以設(shè)置一個或多個第一模擬多路開關(guān)。接收路選電路，可以設(shè)置一個或多個第二模擬多路開關(guān)。
文檔編號G01S7/48GK202210155SQ20112026687
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者潘亞君 申請人:潘亞君