自制光传感器.doc

自制光传感器 智能小车中，有一项功能是对路面黑线的检测，比如要开发一个小车，可以沿着路面的黑线行驶。这样的一个设计则需要一个光传感器，检测路面的颜色，将获得的地面颜色的信号转化成数字量（0和1的电平信号）。再将该数字信号送到单片机中可以处理，使单片机做出针对不同信号的不同指令。这就是循迹小车的一种实现方案。 光传感器的实现方案有很多，我自制的光传感器是用光敏电阻和发光二极管组合的，比较简单的一个光传感器。 基本原理：我们都知道，不同的颜色对光线的吸收情况是不同的，因此在检测地面颜色的设计方案中，往往使用一些光敏元件。比如光电二极管，光敏三极管，光敏电阻。 光敏电阻是一种光敏元件，在有光的情况下，阻会很小，在没有光的情况下，阻值会变的很大，这是光敏的图片。 光敏电阻的感光部位在它的正面，即图中有红色折线的部分。 下面看传感器主体部分的设计： 这是光传感器的原理图片，图中的黑色小块是光敏电阻，蓝色小块是发光二极管，由于光敏电阻的感光部位在它的正面，也就是图中小黑块的下面，因此，二极管直接发出的光不会对光敏电阻造成大的影响，真正影响光敏电阻的是发光二极管发出的光经地面反射后到达二极管的光。而光敏电阻是一种对光反应十分的灵敏的一种元件，只要是人眼可以感受的光，都可以对光敏电阻的阻值产生一定的影响。我们还知道，不同颜色，对光的吸收是不一样的，当传感器下面是白色的东西时，光会被最大限度的反射，当传感器下是黑色时，光会被 基本全部吸收。当传感器下面的颜色是白色时，光敏电阻的阻值是一个小值，定义为R1；当传感器下方的颜色是黑色时，光敏电阻的阻值是一个大值，定义为R2。下一步要用万用表测出这两个值。这两个值在设计电路时要用到。这样，我们就可以得到一个传感器了，这个传感器有这样的特性，当下面的颜色是白色时，光敏电阻的阻值是R1，当传感器的下面是黑色是，光敏电阻的阻值是R2。 转化电路的设计： 有了上面的传感器，还需要一个电路来完成模拟量到数字量的转化（即需要一个元件，当光敏电阻的阻值是小值是，输出一个高电平或低电平，当光敏电阻的阻值是大值，输出一个与上电平相反的电平）。这个电路的设计中，要用到一个电平比较器芯片LM324。 该芯片的引脚如下： 图中的每一个三角的东西一个电平比较器，也就是说，这个芯片中集成了四个电平比较器，当然，我们的电路中，只用一个电平比较器就可以了，也就是说，只用其中的部分的脚 ，没有必要 所有的脚都用都。该芯片中有两个公共脚4脚和11脚，这两个脚用来输出电平，4脚输入的是电平，11脚输入的是一个低电平。我们用12，13，14脚的电平比较器。 其实电平比较器的原理也比较简单，13脚 输入的是一个基准电压，当12脚输入的电平比13脚低时，14脚输出的是低电平，当12脚输入的电平比13脚高时，14脚输出的是一个高电平。如果给这个电平比较器4脚输入+5V的电平，那么这个电平比较器的高电平是4V，低电平是0V。 测得当传感器位于白色东西上的光敏电阻的阻值大约是2K，当光敏电阻位于黑色东西上时，阻值大概是4K。下面开始设计电路。用LM324电平比较器芯片。 图中的R3是光敏电阻。 这样就把地面信号检测电路做好了，如果要连单片机，只要把1端接上单片机，用单片机检测信号就可以了。 有些东西不复杂，动手做着挺有意思的，嘿嘿。