一種高可靠的紅外光循跡小車電路設(shè)計

3.2 紅外光發(fā)射控制電路設(shè)計

小車紅外光循跡電路采用8路已經(jīng)可以滿足較復(fù)雜競賽的要求。按照設(shè)計原則2.6，矩形脈沖最好不要同時驅(qū)動光發(fā)射電路，需要一路一路輪流發(fā)送并保持一段時間。

采用兩個74HC4081 四與門控制脈沖信號傳送給ULN2803八反向OC驅(qū)動器驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，每一路可輸出500 mA.74HC4081 與門的另一個輸入端接MCU控制選通。如圖6所示。

圖6 控制脈沖驅(qū)動發(fā)光二極管

紅外發(fā)射接收采用一體化封裝的TCRT5000對管，電流傳輸系數(shù)》20%，發(fā)射管最大持續(xù)允許電流IF 為60 mA，脈沖電流在1 μs/1%占空比時允許3 A.脈沖信號經(jīng)紅外發(fā)光管發(fā)射后，經(jīng)地面反射，送到光敏三極管從發(fā)射極輸出。如果地面為白色，絕大部分信號(脈沖)都能傳遞給光敏三極管;如果地面為黑色，光線被吸收，則幾乎沒有信號能傳遞給光敏三極管。

控制每一路持續(xù)工作的時間應(yīng)保證讓紅外發(fā)光二極管發(fā)出10~20個脈沖，使后續(xù)解調(diào)器能可靠解調(diào)。可以算出循環(huán)一周共8路所需時間：

T=([ 1 38.5 kHz)×(10~20)]×8=2.08~4.16 ms.

3.3 放大器電路設(shè)計

由于有8個光發(fā)送接收對管，圖6中僅顯示出1路，如果只想用一個放大器和后續(xù)的一個脈沖頻率解調(diào)器，則需要模擬開關(guān)來一一選通。為了和圖6共用選通信號，采用兩片74HC4066(也可以用一片74HC4051，但這時就不能共用74HC4081選通信號了，既浪費了MCU的IO口，編程也較為復(fù)雜些)。

按2.5節(jié)所述要采用交流放大器的原則，這里采用零漂移雙運算放大器AD8552，一個單元接成反向比例運算電路，另一個單元實現(xiàn)輸出中點電位給放大電路作參考“地”。電路如圖7所示。可通過反饋電阻調(diào)整其放大倍數(shù)。

3.4 信號解調(diào)

信號解調(diào)采用標(biāo)準(zhǔn)38.5 kHz解調(diào)器CXA20106，裝置中增益控制和中心頻率控制用的電容器盡量采用精密低損耗無極性電容器，最好采用CBB 電容器。電路結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。