传感器技术在机电技术中的应用.doc

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1、测距传感器的选择与应用传感器相当于人的感觉器官，是一种能把被测的非电量转换为各种易于测量的电信号的部件。国际电工委员会的定义为“专感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测最的信号。随着现代技术的不断发展，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全球玩具销最增幅与全球

2、平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含最的电子玩具则蒸蒸日上，已经成为玩家行业发展的主流。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。由于工业现场中大多数恶劣环境和危险环境中仍采用人工的操作方式，也促使我们对智能车的研究和开发。现在的智能小车已在许多部门得到广泛应用。例如焊接、喷漆、检测、医疗应用等。另外，智能小车自动行驶功能的研究将有助于智能车辆的研究。智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的

3、影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。ARDUINO智能小车是一款单片机学习应用开发系统，以arduino单片机系列atmega-328为核心.完成寻线，避障，红外遥控和蓝牙遥控的功能,•套件包含了大最的趣味程序，并可扩展。外置的电路模块，从而增加小车的使用功能旨在让使用者在学习ARDUINO单片机时能脱离枯燥的理论知识，在玩乐中获取单片机系统开发的能力。关于ARDUINO智能小车的运动，比较重要的是测定前后左右的距离，需要通过测距

4、传感器来进行测定。常用的测距传感器有三种：超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器。红外传感器工作原理：基于三角测最原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图1所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L,利用三角关系，在知道了发射角度a,偏移距L,中心矩X,以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。红外测距速度快，但是太阳光一来你就测不准了，我们曾经做过一个避障小车，室内效果很好，拿到室外直接就不跑了

5、，反而是有障碍物的时候才跑。原理居然是这样！因为红外测距的原理是，一个红外LED发光，然后另外一个红外接收管测红外光的强度！太阳光一来光线强度直接就最大了，然后有障碍物之后光强才会变低。在室内光线强度和距离成正比，在室外有点成反比，所以程序就跑不对了。另外红外还有一个缺点，就是不同的面返回的光线强度不一样，黑色返回的数据要比白色底许多，所以光线强度和距离不一定完全成正比，材料一换，对应的关系也就换了。可以看到，当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而

6、看不到了。当物体距离D很大时丄值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD的分辨率要求就越高。由红外传感器工作原理可以得出一个缺点:检测的最小距离太大。其实不光有最小限制，还具有非线性，其数据手册中可以看到下图：由图可以看岀其非线性的特点以及低于最短距离（10CM）后呈现的电压不规则变化，这些在实际检测的时候都需要通过软件进行修正。红外测距传感器的优点：1、远距离测量，在无反光板和反射率低的情况下能测量较远

7、的距离；2、有同步输入端，可多个传感器同步测最；3、测量范围广，响应时间短；4、外形设计紧凑，易于安装，便于操作；红外测距传感器的缺点：1、对于近似黑体的物体无法检测距离。超声波传感器超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。超声波测距仪由超声波发生电路、超声波接收放大电路、计数和显示电路组成。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不

8、同的结构，可分直探头（纵波斜探头（横波x表面波探头（表面波）.兰姆波探头（兰姆波'双探头（一个探头反射、一个探头接收篙。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。超声波传感器的性能指标：1、工作频率。工作频率就是压电晶