红外传感器在速度测量中的应用

　　红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节。

　　1 红外测速传感器概述

　　红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式，本系统中红外传感器选用脉冲型驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。

　　2 红外线测速传感器硬件设计

　　2.1 红外线发射管电路设计

　　发射管选取SIR204-A型发射管，该红外线二极管驱动电流范嗣为20～100 mA，其正向导通压降为1.3～1.5 V，发出红外线光波长范围约为835～930 nm，发射角度为30°，直射时红外线光强度最大。发射管驱动电压采用脉冲电压，38 kHz载波频率，发送时长为280 μs，占空比为1/2的方波，发送间隔为720 μs。载波脉冲需要与红外线接收管的型号相匹配。红外发射管能够匹配光电晶体管、光敏二极管和红外接收器模块，红外传感器的接收部分选择了带有放大和滤波功能的红外线接收二极管。发射部分的设计需要考虑到接收部分的制约。经过验证调制脉冲驱动电流能够匹配红外线接收管，将红外线接收管导通。驱动发射管PWM的波形如图l所示。

　　图2是红外线发射管的驱动电路图。脉冲信号由R29处输入，通过NPN型三极管，从而控制红外发射管VD3的通断情况，本电路中单个红外管驱动电流选择值约为20 mA。由于NPN型三极管驱动电流低于20 mA，需在电路中加入P-mos管增强驱动能力。R18和R29的电阻值需要匹配，若2个电阻匹配不佳，会造成驱动脉冲波形毛刺较多，使二极管导通能力减弱，导通时间延迟增大。R18尽量大，能够减少电路功耗，R18和R29都选用10 kΩ电阻。红外线发射管的驱动不稳定，会造成接收判断失效，驱动电路的配置要根据实验进行匹配。

　　2.2 红外线接收管电路设计

　　红外线接收管内部电路如图3所示，红外线接收二极管内部电路将导通后微弱脉冲信号放大、滤波整形，输出单片机可以识别的方波脉冲信号。该类型红外线接收管导通波长范围约为850～1 050 nm，红外线发射管发射波长约为875 nm，能够满足红外线接收管导通要求。