基于红外测距技术的制动踏板检测装置设计

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　　摘 要：为了解决现有测距技术的某些缺陷，利用紅外测距技术设计了带有蓝牙传输功能的可精确检测短距离的设备，采集车辆制动踏板位移从而获知制动行为，可在PC端采集测量数据，此设备具有检测精度高、检测结果易于传输、便于安装等优点。
　　关键词：载运工具运用工程;红外测距;制动踏板位移;智能移动终端
　　中图分类号：TB274        文献标识码：A
　　doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.018
　　0 引言
　　红外测距技术属于红外技术领域， 红外技术是最近几十年中发展起来的一门新兴技术[1]。红外传感器的应用主要体现在以下几个方面：（1）红外辐射计：用于辐射和光谱辐射测量;（2）搜索和跟踪系统：用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪[2];（3）热成像系统：能形成整个目标的红外辐射分布图像;（4）红外测距系统：实现物体间距离的测量[3];（5）通讯系统：红外线通信是无线通信的一种方式;（6）混合系统：是指以上各类系统中的两个或多个的组合[4]。
　　1 系统框架设计
　　基于红外测距技术的制动踏板检测装置框架如图所示。
　　各个模块间工作方式如下，利用红外测距传感器检测距离，所用的红外测距传感器型号是GP2Y0A51，其测距原理是三角测距法，红外测距传感器接收反射回的红外线，实际是记录反射回的红外线在PSD上的位置，反射回的红外线位置与所测距离呈反比关系，PSD将位置信息转化为电信号，红外测距传感器将此电信号传输到微处理器，利用图像处理软件对所得的电信号数据和距离信息进行拟合处理，得到电压值与距离间的函数关系式，微处理器利用该公式将电信号转换为实际测量距离值，最后，在微处理器上安装蓝牙传输设备，实现与PC端的通信。
　　2 测距传感器的选择
　　根据测量范围及实际使用环境，本设计需要一种体积较小、能够准确测距、响应频率快的装置，所以本红外测距装置发射和接收红外线的红外传感器选择光子传感器[5]。
　　GP2Y0A51采用的测距方式为三角测量法，三角测量法为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。反射回来的红外光线被PSD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α、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。相比于时间差法，三角测量法在测量较近的距离时有准确性高的优点。
　　3 软件设计
　　红外测距传感器和单片机连接好之后，单片机所接收的数据是直接由红外测距传感器传回的电压值数据，所以还需将电压值数据转化为距离，本设计未利用三角几何关系求所测距离，而是代入了二者之间的函数关系式将电压值转化为距离，该函数关系式由以下方法获取。
　　 通过观察PSD检测到的偏移值与输出电压值之间的关系会发现二者呈反比关系，所测距离越大，电压值越小，所测距离越小，电压值越大。
　　 为了获取传感器输出与输入信号之间的函数关系，研究中对该特性曲线进行了拟合，其具体的函数形式为
　　 式中：y为输出的电压值，x为所测的实际距离值。
　　4 结论
　　本文为了解决现有测距技术的某些缺陷，如：测距装置体积较大、测距响应间隔较长、测距结果不利于再利用等问题。利用红外测距技术设计了带有蓝牙传输功能的可精确检测短距离的设备，采集车辆制动踏板位移从而获知制动行为，可在PC端采集测量数据。
　　参考文献：
　　[1] 杨爱粉.短波红外激光在光电侦察与反侦察中的应用[J].应用光学，2019，40（6）：937-943.
　　[2] 高建伟，李海涵.汽车智能避让控制系统设计与研究[J].设备管理与维修，2019（21）：39-40.
　　[3] 巴兴强，李洪涛，逯兆友.基于红外测距传感器的公交客流量统计装置[J].现代电子技术，2019，42（17）：129-132.
　　[4] 郅富标.基于红外距离传感器的特雷门琴设计[J].北京工业职业技术学院学报，2019，18（3）：24-27.
　　[5] 梁勇，李艳.超声波与红外的信息融合以及在移动载体的应用[J].现代工业经济和信息化，2019，9（5）：60-62.
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