一種自適應(yīng)紅外探測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自適應(yīng)紅外探測裝置，尤其涉及一種能夠在初始化時自動探測距離并保存的紅外探測裝置，屬于紅外探測領(lǐng)域，包括MCU控制單元、紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵和電源單元，所述紅外發(fā)射單元包括二級濾波電路、三極管、紅外發(fā)射管和MOS管；通過按鍵進(jìn)入初始化模式，自動偵測有效檢測距離并保存到存儲單元；正常工作模式下，MCU控制單元調(diào)用存儲單元中的有效檢測距離，檢測有效檢測距離內(nèi)是否有物品，完成紅外檢測任務(wù)。本裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)通過可調(diào)電阻進(jìn)行手工調(diào)節(jié)所導(dǎo)致的調(diào)試?yán)щy、精度差、變更維護(hù)不便等缺陷，具有安裝調(diào)試簡便、精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便等特點，可廣泛應(yīng)用于紅外探測的相關(guān)領(lǐng)域。
【專利說明】一種自適應(yīng)紅外探測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種自適應(yīng)紅外探測裝置，尤其涉及一種能夠在初始化時自動探測距離并保存的紅外探測裝置，屬于紅外探測領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，紅外探測裝置具有一對紅外信號發(fā)射管與接收管，發(fā)射管發(fā)射紅外信號，接收管接收紅外信號，當(dāng)紅外信號在檢測方向遇到障礙物時，紅外信號反射回來被接收管接收。障礙物越近，接收管收到的反射回來的紅外信號強(qiáng)度越大。接收管接收到紅外信號后輸出一定的電壓，紅外信號強(qiáng)度越大，輸出的電壓越高。
[0003]現(xiàn)有的紅外探測裝置通常有兩種類型。第一種，如圖1所示，發(fā)射管以恒定的發(fā)射功率發(fā)射紅外信號，接收管和一個帶有可調(diào)電阻R的分壓電路分別連接到一個運放的2個輸入端。接收管輸出的電壓和分壓電路輸出的分壓值作比較，通過運放輸出一個高或低的電平，從而判斷是否探測到障礙物。安裝調(diào)試時，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R改變分壓電路輸出的分壓值，直到找到運放輸出的電平變換的臨界點，也就是檢測不到障礙物的臨界點，調(diào)試完成。因此該類型裝置以人工判斷和調(diào)節(jié)的方式獲得有效檢測距離。但可調(diào)電阻的精度有限，加上手工操作的誤差，手工調(diào)試完成后往往還需要將可調(diào)電阻打膠固定，導(dǎo)致此種類型的紅外探測裝置存在安裝調(diào)試?yán)щy，精度差，易受干擾，不利于后期的變更和維護(hù)等缺點。
[0004]第二種現(xiàn)有的紅外探測裝置，如圖2所示，由一個帶有可調(diào)電阻R的分壓電路連接到三極管的B極(圖中三極管的I腳)，紅外發(fā)射管的一端連接到三極管的E極(圖中三極管的2腳)，另外一端連接到MOS管(金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)管)的D極(圖中MOS管的3腳)，MCU (微控制單元)連接到MOS管的G極(圖中MOS管的I腳)。MCU控制MOS管以38KHz的頻率進(jìn)行通斷切換，從而控制發(fā)射管以38KHz的頻率發(fā)射紅外信號。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R可以調(diào)節(jié)加載到三極管的B極的分壓值，從而可以調(diào)節(jié)三極管的E極的輸出電流，也就是紅外發(fā)射管的電流。發(fā)射管的電流越大，發(fā)射功率越大。所以，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R可以調(diào)節(jié)發(fā)射管的發(fā)射功率。對于一定距離的障礙物，發(fā)射功率越小，接收管接收到的紅外信號強(qiáng)度越小，當(dāng)小到一定程度時接收管就接收不到了。同時，此種類型的紅外探測裝置的接收管部分通常使用特定的紅外接收模組，一般只接收頻率為38KHz的紅外信號。安裝調(diào)試時，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R來改變發(fā)射管的發(fā)射功率，直到找到紅外接收模組接收紅外信號從有到無的臨界點，也就是不能探測到障礙物的臨界點，調(diào)試完成。從而以人工判斷和調(diào)節(jié)的方式獲得最終的有效檢測距離。由于只使用38KHz的紅外信號，此種紅外探測器較第一種在抗干擾性上有優(yōu)勢。但是由于仍然采用手工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的方式，它也仍然具有安裝調(diào)試?yán)щy，精度差，不利于后期的變更和維護(hù)等缺點。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自適應(yīng)紅外探測裝置，該裝置能夠在初始化時自動高精度地探測有效檢測距離并進(jìn)行保存。
[0006]本實用新型解決問題的技術(shù)方案是:提供一種自適應(yīng)紅外探測裝置，包括MCU控制單元、紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵和電源單元，所述紅外發(fā)射單元包括二級濾波電路、三極管、紅外發(fā)射管和MOS管，所述電源單元給整個裝置供電，所述MCU控制單元分別與紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵、電源單元連接；所述按鍵在被觸按后向MCU控制單元發(fā)出初始化信號，所述MCU控制單元收到按鍵的信號后產(chǎn)生特定占空比的PWM(脈寬調(diào)制)波形，所述PWM波形輸出到紅外發(fā)射單元的二級濾波電路轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電壓信號，所述電壓信號輸出到所述三極管的基極B，用來調(diào)節(jié)紅外發(fā)射功率；所述MCU控制單元產(chǎn)生設(shè)定頻率的控制波形輸出到紅外發(fā)射單元的MOS管的G極，控制MOS管以所述設(shè)定頻率進(jìn)行通斷切換，從而控制紅外發(fā)射管以所述設(shè)定頻率發(fā)射紅外信號，所述紅外信號在檢測方向上遇到障礙物后反射回來被紅外接收單元接收，紅外接收單元隨后給MCU控制單元反饋；PWM波形的占空比越大，二級濾波電路輸出的電壓越高，三極管的E極輸出的電流也越大，從而紅外發(fā)射管的發(fā)射功率也越高，據(jù)此，MCU控制單元按照一定比例逐步減小輸出的PWM波形的占空比，并監(jiān)測紅外接收模組是否接收到反射回來的紅外信號，直到紅外接收模組接收不到紅外信號時，相應(yīng)的P麗波形的占空比即對應(yīng)有效監(jiān)測距離，MCU控制單元把該占空比保存到存儲單元中，并退出初始化模式，初始化結(jié)束；在正常工作模式下，所述MCU控制單元調(diào)用存儲單元中的有效占空比，輸出對應(yīng)的PWM波形，控制發(fā)射管以對應(yīng)的發(fā)射功率發(fā)射紅外信號，檢測有效檢測距離內(nèi)是否有物品，完成紅外檢測任務(wù)。
[0007]所述MCU控制單元包括一個實現(xiàn)PWM輸出的MCU，所述MCU的型號為HT48R003。
[0008]所述紅外接收單元包括一個紅外接收模組，所述紅外接收模組只接收所述設(shè)定頻率的紅外信號，所述設(shè)定頻率的紅外信號具有抗干擾性。
[0009]本實用新型的有益效果為:
[0010]1.安裝調(diào)試簡便，后期維護(hù)方便:在安裝時，安裝人員只須按一個按鍵就可以自動完成調(diào)試，實現(xiàn)了自動化。如果在使用中出現(xiàn)故障，還可以再次通過一鍵自動初始化，重新校準(zhǔn)有效檢測距離。
[0011]2.探測精度高:MCU控制單元所產(chǎn)生的PWM波形占空比精度可達(dá)0.1%，因此對距離的設(shè)定精度亦為千分之一，所以最終紅外檢測的精度非常高，實現(xiàn)了高精度檢測。
[0012]3.穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng):該裝置使用特定頻率的紅外信號，實現(xiàn)了高抗干擾性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為紅外探測裝置現(xiàn)有技術(shù)的第一種類型的基本原理圖。
[0014]圖2為紅外探測裝置現(xiàn)有技術(shù)的第二種類型的基本原理圖。
[0015]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖4為圖3中的MCU控制單元的基本電路圖。
[0017]圖5為圖3中的紅外發(fā)射單元的基本電路圖。
[0018]圖6為圖3中的紅外接收單元的基本電路圖。
[0019]圖7為圖3中的存儲單元的基本電路圖。
[0020]圖8為圖3中的按鍵的基本電路圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0022]如圖3所示，一種自適應(yīng)紅外探測裝置，包括MCU控制單元、紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵和電源單元，所述MCU控制單元分別與紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵、電源單元連接，所述電源給整個裝置供電。
[0023]如圖4所示，所述MCU控制單元采用一個實現(xiàn)PWM輸出的MCU (圖4中的U2)，所述MCU的型號為HT48R003。
[0024]如圖5所示，所述紅外發(fā)射單元包括一個二級濾波電路、一個三極管Q2、一個紅外發(fā)射管Dl和一個MOS管Q3，所述三極管的型號為S8050，所述紅外發(fā)射管的型號為LF3038，所述MOS管的型號為L2N7002LT1G。
[0025]如圖6所示，所述紅外接收單元包括一個紅外接收模組D2，所述模組D2經(jīng)設(shè)定后只接收38KHz的紅外信號。
[0026]如圖7所示，所述存儲單元由EEPROM來實現(xiàn)，用于存儲占空比，存儲的占空比可以在正常工作模式下被MCU控制單元調(diào)用。
[0027]本裝置安裝到位后，通過觸按按鍵進(jìn)入初始化模式，所述MCU控制單元收到按鍵的信號后，通過IR_PWCN1信號產(chǎn)生一個最大占空比的PWM波形，通過IR_C0N信號產(chǎn)生一個頻率為38KHz的控制波形，所述PWM波形和所述控制波形分別輸出到紅外發(fā)射單元的二級濾波電路和MOS管Q3的G極，所述紅外發(fā)射管Dl以最大功率和38KHz的頻率發(fā)射紅外信號，所述紅外信號在檢測方向上遇到障礙物后反射回來并被所述紅外接收模組D2接收，所述紅外接收模組D2通過IR_INT1信號通知MCU控制單元，此時IR_INT1信號應(yīng)該為低，表示檢測到障礙物，所述MCU控制單元按照一定比例逐步減小輸出的PWM波形的占空比，即逐步減小發(fā)射管的發(fā)射功率，并監(jiān)測IR_INT1信號，直到該信號由低變高時，此時對應(yīng)的PWM波形的占空比X即對應(yīng)有效檢測距離，所述MCU控制單元把該占空比X保存到所述存儲單元中，并退出初始化模式，初始化結(jié)束。
[0028]在正常工作模式下，所述MCU控制單元會調(diào)用存儲單元中的有效占空比X，輸出對應(yīng)的PWM波形，控制發(fā)射管以對應(yīng)的發(fā)射功率發(fā)射紅外信號，檢測有效檢測距離內(nèi)是否有物品，完成紅外檢測任務(wù)。
[0029]本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本實用新型的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)紅外探測裝置，其特征在于:包括MCU控制單元、紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵和電源單元，所述紅外發(fā)射單元包括二級濾波電路、三極管、紅外發(fā)射管和MOS管，所述MCU控制單元分別與紅外發(fā)射單元、紅外接收單元、存儲單元、按鍵、電源單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)紅外探測裝置，其特征在于:所述MCU控制單元包括一個實現(xiàn)PWM輸出的MCU，所述MCU的型號是HT48R003。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)紅外探測裝置，其特征在于:所述紅外接收單元包括一個紅外接收模組。
【文檔編號】G01V8/12GK204177987SQ201420617878
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】楊博武, 丁鑫, 戴鳴 申請人:啟辰電子（蘇州）有限公司