基于紅外測距技術(shù)的制動(dòng)踏板檢測裝置設(shè)計(jì)

張?zhí)祛? 巴鐵魁

摘 要：為了解決現(xiàn)有測距技術(shù)的某些缺陷，利用紅外測距技術(shù)設(shè)計(jì)了帶有藍(lán)牙傳輸功能的可精確檢測短距離的設(shè)備，采集車輛制動(dòng)踏板位移從而獲知制動(dòng)行為，可在PC端采集測量數(shù)據(jù)，此設(shè)備具有檢測精度高、檢測結(jié)果易于傳輸、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：載運(yùn)工具運(yùn)用工程;紅外測距;制動(dòng)踏板位移;智能移動(dòng)終端

中圖分類號(hào)：TB274 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.018

0 引言

紅外測距技術(shù)屬于紅外技術(shù)領(lǐng)域， 紅外技術(shù)是最近幾十年中發(fā)展起來的一門新興技術(shù)[1]。紅外傳感器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）紅外輻射計(jì)：用于輻射和光譜輻射測量;（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)：用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤[2];（3）熱成像系統(tǒng)：能形成整個(gè)目標(biāo)的紅外輻射分布圖像;（4）紅外測距系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)物體間距離的測量[3];（5）通訊系統(tǒng)：紅外線通信是無線通信的一種方式;（6）混合系統(tǒng)：是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或多個(gè)的組合[4]。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于紅外測距技術(shù)的制動(dòng)踏板檢測裝置框架如圖所示。

各個(gè)模塊間工作方式如下，利用紅外測距傳感器檢測距離，所用的紅外測距傳感器型號(hào)是GP2Y0A51，其測距原理是三角測距法，紅外測距傳感器接收反射回的紅外線，實(shí)際是記錄反射回的紅外線在PSD上的位置，反射回的紅外線位置與所測距離呈反比關(guān)系，PSD將位置信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，紅外測距傳感器將此電信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥鳎脠D像處理軟件對所得的電信號(hào)數(shù)據(jù)和距離信息進(jìn)行擬合處理，得到電壓值與距離間的函數(shù)關(guān)系式，微處理器利用該公式將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際測量距離值，最后，在微處理器上安裝藍(lán)牙傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與PC端的通信。

2 測距傳感器的選擇

根據(jù)測量范圍及實(shí)際使用環(huán)境，本設(shè)計(jì)需要一種體積較小、能夠準(zhǔn)確測距、響應(yīng)頻率快的裝置，所以本紅外測距裝置發(fā)射和接收紅外線的紅外傳感器選擇光子傳感器[5]。

GP2Y0A51采用的測距方式為三角測量法，三角測量法為紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會(huì)反射回來。反射回來的紅外光線被PSD檢測器檢測到以后，會(huì)獲得一個(gè)偏移值L，利用三角關(guān)系，在知道了發(fā)射角度α、偏移距L、中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計(jì)算出來了。相比于時(shí)間差法，三角測量法在測量較近的距離時(shí)有準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)。

3 軟件設(shè)計(jì)

紅外測距傳感器和單片機(jī)連接好之后，單片機(jī)所接收的數(shù)據(jù)是直接由紅外測距傳感器傳回的電壓值數(shù)據(jù)，所以還需將電壓值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為距離，本設(shè)計(jì)未利用三角幾何關(guān)系求所測距離，而是代入了二者之間的函數(shù)關(guān)系式將電壓值轉(zhuǎn)化為距離，該函數(shù)關(guān)系式由以下方法獲取。

通過觀察PSD檢測到的偏移值與輸出電壓值之間的關(guān)系會(huì)發(fā)現(xiàn)二者呈反比關(guān)系，所測距離越大，電壓值越小，所測距離越小，電壓值越大。

為了獲取傳感器輸出與輸入信號(hào)之間的函數(shù)關(guān)系，研究中對該特性曲線進(jìn)行了擬合，其具體的函數(shù)形式為

式中：y為輸出的電壓值，x為所測的實(shí)際距離值。

4 結(jié)論

本文為了解決現(xiàn)有測距技術(shù)的某些缺陷，如：測距裝置體積較大、測距響應(yīng)間隔較長、測距結(jié)果不利于再利用等問題。利用紅外測距技術(shù)設(shè)計(jì)了帶有藍(lán)牙傳輸功能的可精確檢測短距離的設(shè)備，采集車輛制動(dòng)踏板位移從而獲知制動(dòng)行為，可在PC端采集測量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊愛粉.短波紅外激光在光電偵察與反偵察中的應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué)，2019，40（6）：937-943.

[2] 高建偉，李海涵.汽車智能避讓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].設(shè)備管理與維修，2019（21）：39-40.

[3] 巴興強(qiáng)，李洪濤，逯兆友.基于紅外測距傳感器的公交客流量統(tǒng)計(jì)裝置[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019，42（17）：129-132.

[4] 郅富標(biāo).基于紅外距離傳感器的特雷門琴設(shè)計(jì)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，18（3）：24-27.

[5] 梁勇，李艷.超聲波與紅外的信息融合以及在移動(dòng)載體的應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（5）：60-62.