紅外傳感器在速度測量中的應用

當紅外線接收管被正面遮擋時，周圍障礙物體反射由紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線。此時微弱的信號會隨著紅外線接收管內(nèi)部自動增益控制調(diào)節(jié)到最大而產(chǎn)生方波波形，對紅外線接收管造成干擾。干擾使采集到的信號復雜，需要采用濾波手段將雜波干擾濾除。經(jīng)過分析和示波器觀察，雜波的頻率大于1 kHz。在紅外線接收管輸出端接入有源濾波電路，能夠?qū)⒏哂? kHz的雜波濾掉。由此輸出的波形為紅外線接收管導通和未導通兩種狀態(tài)下的信號，未摻雜干擾，較容易區(qū)分，可以根據(jù)特點編寫算法，判斷是否有物體從紅外線對射管中間通過。

3 紅外線測速傳感器軟件設計
控制軟件需要保證紅外線對射管一對一工作，且對信號采集處理，對采集的信號編寫算法程序，完成對物體是否遮擋紅外線對射管的判定，即分辨紅外線接收管是否被導通。通過單片機內(nèi)部計數(shù)器計取脈沖個數(shù)，可以將物體遮擋某個紅外線接收管的時間記錄下來。程序流程如圖5(a)所示，需要不斷判定第一個紅外線接收管的輸出狀態(tài)，當確定有物體遮擋時，將開始標志位置為1，單片機開始讀取其他接收管狀態(tài)，同時啟動定時器，下一對紅外線對射管的接收管被遮擋停止計時。紅外線發(fā)射管按順序依次發(fā)射紅外線，處理單元依次讀取紅外線接收管狀態(tài)，可以防止鳥或人無意遮擋引起的誤判現(xiàn)象。判斷有物體遮擋的程序思想為判斷1 ms內(nèi)，是否有物體遮擋，若沒有物體遮擋，紅外線接收管輸出的脈沖波形保持不變；若有物體遮擋，紅外線接收管輸出高電平持續(xù)1 ms以上。紅外線接收管輸出狀態(tài)是否為高電平，可以判斷是否有物體遮擋。當按順序掃描的前一對紅外線對管被判定遮擋時，開始掃描下一對管子的脈沖個數(shù)，同時開啟定時器。延時50 μs，判定接收管接收到的是否為脈沖，判定是否為脈沖則需要判定引腳是否為低電平，如果引腳為低電平，計數(shù)值清零。計數(shù)值并不是計數(shù)器的值，而是計算延時50μs的次數(shù)是否達到28。

當判斷相應的接收管被遮擋時，相應的紅外線對管序號累加。程序流程如圖5(b)所示。

4 整體結(jié)構(gòu)
紅外線對射管構(gòu)成一對紅外傳感器收發(fā)子單元。若干對紅外傳感器收發(fā)子單元構(gòu)成完整的紅外線測速傳感器，其紅外線對射管分離距離和紅外傳感器收發(fā)子單元間距可以調(diào)整。如圖6所示，Ⅳ需要大于2，分離距離超過5 m。在兩對紅外線對射管之間測量物體經(jīng)過的時間T，間距設置為L，可以得到后一對紅外線對射管的即時速度V：

5 結(jié)束語
紅外線對射管方法，能夠動態(tài)地反應物體運動經(jīng)過紅外對管時的即時速度和階段加速度。紅外線在速度測量中的應用，可以作為其他設備或者系統(tǒng)的技術(shù)支持，為后續(xù)的設備校準和分析提供數(shù)據(jù)準備。CD4051等模擬開關(guān)芯片可以作為增加測量點數(shù)量的編碼、譯碼器，控制紅外線接收管一對一工作，得到精確采樣點的速度和階段的加速度的信息。完整的速度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括傳感器、處理單元以及人機交互單元，適合于小型企業(yè)和研究所。紅外線對射管工藝上，不需要嚴格的管子對射標準，紅外線對射管間距加工略有偏差不影響測量精度和紅外線對射管導通。