红外测距传感器：Sharp
红外测距传感器原理
红外测距传感器原理
红外测距传感器是一种能够通过红外线来测量物体距离的设备。
其工作原理是利用红外线的特性，通过发射红外线并接收反射回来的红外线来计算物体的距离。
红外测距传感器通常由红外发射器和红外接收器组成。
红外发射器会发出一束红外线，这些红外线会照射到周围的物体上并被反射回来。
红外接收器会接收到这些反射回来的红外线，并将其转换成电信号。
接收到的红外信号会经过放大和滤波等处理后，进一步被传感器内部的电路处理。
在处理过程中，传感器会测量红外光线的时间传播，即从发射到接收耗时的时间。
通过这个时间间隔，传感器就能够计算出物体与传感器的距离。
这种测距原理基于光的传播速度，在空气中的传播速度约为每秒30万千米。
通过计算光线的传播时间，可以得出物体与传
感器的距离。
传感器的内部电路会将测量出的时间转换成数值，以便用户能够直接获得距离数据。
红外测距传感器的测量范围和精度会受到多种因素的影响，如反射物体的表面特性、环境的光照条件等。
因此，在实际使用中，需要根据具体应用场景进行适当的校准和调试，以获得准确的距离测量结果。
红外传感器知识全面解析
红外传感器知识全面解析
先看一条两年前的资讯：“据悉，今年秋天，罹患渐冻症逾半个世纪的著名物理学家史蒂芬-霍金将出版一部回忆录，坦诚地透露71年来的生活细节。
据称，这是第一部霍金未借助他人帮助、完全依靠自己写成的书籍。
那么，一直以来，霍金是如何与他人进行交谈和发表演讲的呢？
原来，霍金轮椅下方和后方安装的电脑包含一个音频放大器和声音合成器，它们受到霍金眼镜上的红外传感器控制，能够对因面部运动而产生的光线变化作出反应……”
从上面我们可以看出，现如今，红外传感器技术已经非常成熟，已经融入到人们的日常生活，并且发挥着巨大的作用。
在了解红外传感器之前，首先，我们应该了解一下，什么是红外线，或者叫红外光。
我们知道，光线也是一种辐射电磁波，以人类的经验而言，通常指的是肉眼可见的光波域是从400nm（紫光）到700nm（红光）可以被人类眼睛感觉得到的范围。
如图所示我们把红光之外、波长760nm到1mm之间辐射叫做红外光，红外光是肉眼看不到的，但通过一些特殊光学设备，我们依然可以感受到。
红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。
但同时，红外线还有一种还具有非常显著的热效应。
所有高于绝对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。
因此，简单地说，红外线传感器是利用红外线为介质来进行数据处理的一种传感器。
红外传感器的种类
红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。
但同时，红外线还有一种还具有非常显著的热效应。
所有高于绝对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。
根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。
红外传感器-sharp
SHARP（GP2D12）红外距离传感器SHARP红外距离传感器，用于模型或机器人制作，可以用来测量距离。
如图：一、技术参数：探测距离：10-80cm工作电压：4-5.5V标准电流消耗：33-50 mA输出量：模拟量输出，输出电压和探测距离成比例二、工作原理Sharp的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理。
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：三角测量原理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。
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，但是传感器反而看不到了。
当物体距离D很大时，L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。
三、工作特性其引脚接口如图说明：Sharp GS2XX系列的传感器的输出是非线性的。
每个型号的输出曲线都不同。
所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。
对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。
下图是典型的Sharp GP2D12的输出曲线图。
由上图可知：我们在测量距离为20-80cm时，还是比较准确的。
当被探测物体的距离小于10cm的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。
这样就会出现问题了，但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本来正在慢慢的靠近障碍物，突然发现障碍物消失了，一般来说，你的控制程序会让你的机器人以全速移动，结果就是，"砰"的一声。
当然了，这里有个小技巧。
只需要改变一下传感器的安装位置，使它到机器人的外围的距离大于最小探测距离就可以了。
红外接近传感器的工作原理
红外接近传感器的工作原理红外接近传感器（InfraredProximitySensor，简称IPS）是一种能够利用红外发射器与接收器检测物体距离的装置，最早是用来检测火车轨道上的障碍物，随着电子技术的发展，现在IPS可以用于电子游戏，智能家居等诸多领域。
IPS对技术非常重要，因为它能够感受到两种接近物体的距离，从而控制电子设备的运作。
IPS有着简单的结构，可以简单的分为三个部分：红外发射器，红外接收器以及处理部分。
红外发射器利用电能产生脉冲红外光，而红外接收器则负责接收来自红外发射器的脉冲红外光。
接收器还可以注意到环境中的热量，从而避免障碍物的准确探测。
IPS的实际运行原理是：当红外发射器发射出红外脉冲，当物体与传感器之间有距离时，红外光会被反射回红外接收器，接收器会将接收到的红外信号转换为电信号，发送个处理部分。
而当物体靠近传感器时，红外光将会被物体吸收，接收器就不会接收到脉冲红外光，从而也不会传输电信号到处理部分，处理部分就会根据是否接收到电信号来判断物体是否被探测。
IPS的特性十分多样，根据应用的不同，它可以是一个简单的近接传感器，也可以是一个多功能的传感器，如倾斜传感器、振动传感器等，在机器人技术中经常使用。
IPS的应用十分广泛，在安全技术中应用广泛，比如可以应用于车辆停车距离控制、防盗报警、人脸检测等技术；也可以应用于电子游戏中，比如虚拟现实中弹跳关卡、火焰墙等技术。
此外，IPS在智能家居中也得到应用，它可以检测居室内移动物体的距离，从而实现自动调节通风、照明、安防等功能。
同时，IPS还可以应用于医疗机器人，可以通过IPS检测到患者的体温等信息，可以帮助医生以及护士们正确的诊断患者，使治疗更有效。
综上所述，IPS结构简单、特性多样、应用非常广泛，是非常实用的一种传感器，在技术领域的应用可谓多端，帮助我们更好的探测物体的距离，并实现有效的控制，从而提高技术的效率。
红外光电传感器的参数
红外光电传感器的参数
红外光电传感器的参数可以包括以下几个方面：
1. 工作电压：红外光电传感器通常需要外部提供工作电压，通常在3.3V和5V之间。
2. 感测距离：指传感器能够探测到的物体的最大距离。
这个参数可以根据具体的传感器型号而有所不同，一般范围从几厘米到几米不等。
3. 探测范围：指传感器能够检测到红外光的波长范围。
不同传感器可以专门设计用于特定的红外波长范围，如近红外、中红外和远红外等。
4. 输出类型：常见的红外光电传感器的输出类型包括模拟输出和数字输出。
模拟输出通常是传感器通过电压或电流来表示探测到的红外光的强度，而数字输出则是通过数字信号来表示。
5. 响应时间：传感器的响应时间指的是传感器从接收到红外光信号到输出结果的时间。
响应时间越短，表示传感器的反应速度越快。
6. 工作温度范围：传感器的工作温度范围指的是传感器可以正常工作的环境温度范围。
一般来说，常见的红外光电传感器的工作温度范围在-40°C至85°C之间。
7. 接口类型：传感器的接口类型指的是传感器与其他设备之间
进行数据传输的接口标准，如I2C、SPI或UART等。
这些是红外光电传感器常见的参数，具体的传感器型号和应用场景会有所不同，可以根据具体需求选择合适的红外光电传感器。
夏普 GP2Y0A21红外传感器对不同颜色反射率的实验研究
夏普GP2Y0A21红外传感器对不同颜色反射率的实验研究测距传感器被广泛运用于现代军事、工农业生产过程中，不同类型的红外传感器会受到各种外界因素的干扰而影响其测量的精度。
为探究夏普GP2Y0A21红外传感器在红外测距中物体颜色对测量精度的影响，利用夏普GP2Y0A21红外传感器在不同距离范围内输出的电压和不同颜色测试卡之间距离的关系，搭建了一套实验装置，探究了黑白两种颜色卡片对夏普GP2Y0A21红外传感器红外电压的影响。
标签：红外传感器；反射率；电压0 前言红外线作为一种特殊的光波，具有光波的物理传输特性——反射、折射、散射等。
由于技术难度不大，成本低廉且性能优良得到广泛推广。
传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用夏普GP2Y0A21红外传感器发射一束红外光线，照射到物体表面时，经过反射被红外接收管接收，并产生电压反馈[1]。
由于物体距离与测到的电压值成一定比例关系，故可将测到的电压信号经过处理后计算出物体距离。
但由于物体颜色不同，其对红外光线的反射率必然也会造成影响[2]，研究不同颜色物体对红外测距精度的影响具有重要意义。
1 搭建实验方案（1）在宽为5cm、长为12cm、厚度为2cm的金属薄片上钻三个螺孔，金属薄片上端的两个小孔用于安装夏普GP2Y0A21红外传感器，将金属薄片下端4cm弯曲成90度，使传感器的切面和底座严格平行。
下端的大螺孔用于固定在底座上。
（2）将另一宽为5cm、长为12cm、厚度为2cm的金属薄片下端4cm弯曲成90度，使金属薄片和底座的端面严格平行。
金属薄片下端钻一个大螺孔用于固定在底座上，金属薄片的上部分用于粘贴不同颜色的实验测试卡，同时设计了一个底座，用来固定传感器支架和实验测试卡支架、以及可以在光滑导轨上移动，并可以用螺丝固定位置。
（3）实验测量电路；利用夏普GP2Y0A21红外传感器的输出端、电位器、运算放大器、电阻等元器件搭建一个三级运算放大电路，对红外传感器输出端的电压信号进行放大输出。
灭火机器人的设计中需要的传感器使用方法
灭火机器人的设计中需要的传感器使用方法在灭火机器人中主要使用了三类传感器，火焰传感器是用来探测火焰的；红外传感器用来测量小车到墙壁的距离，用来定位；灰度传感器主要是用来识别地面的白线。
一、火焰传感器。
远红外火焰探头将外界红外光的变化转化为电流的变化，通过 A/D转换器反映为 0~1023 范围内的数值。
外界红外光越强，数值越小。
因此越靠近热源，机器人显示读数越小。
根据函数返回值的变化能判断红外光线的强弱,从而能大致判别出火源的远近。
此外，远红外火焰探头探测角度为60°。
火焰传感器的原理图如下：使用中在火焰传感器上串联了一个电位器，这样便可以调整传感器的灵敏度。
在不同光线环境下，直接调整电位器，即可减少外界光对传感器的影响。
在以往的比赛中，一般都在机器人前方加装三个以上的火焰传感器来探测火焰，这样机器人到达房间门口即可感应到火焰是否存在，但是这种方案容易受相机闪光灯、阳光等影响，所以本系统中未采用。
本系统中采用的是单传感器加舵机的方案。
取一不透光黑色胶卷筒，在其尾部钻孔，将火焰传感器装入其中，再将胶卷筒固定在舵机舵盘上。
这样，火焰传感器就能随舵机转动，在转动的过程中进行A/D采样，实验证明抗干扰能力很好。
并且小车距离火焰2.6cm以外即可“看”到底部距地面15cm～20cm高度不定的火焰，满足比赛要求。
二、红外测距传感器。
红外测距传感器使用的是SHARP公司的GP2D12集成高精度传感器，测量有效距离为10cm~80cm，对应输出电压为2.5V~0V。
传感器外形及距离－电压曲线图如下：本系统中共使用了三个红外测距传感器（以下简称PSD），一个装于机器人正前方，另外两个分别装于机器人两侧，与前方PSD成90度。
主要用这三个PSD 来测量前方、左方、右方离开墙壁的距离。
但是在使用该传感器的过程中有很多不当的地方在此作一些说明。
传感器安装错误。
在组装机器人时，为了安装方便将传感器安装成如图4-4所示，这样安装就使得机器人在沿墙走的过程中如果遇到内角拐弯时就必需不断配合检测前方传感器的值才能完成拐弯动作如图4-6，增加了程序的复杂性，降低了系统的可靠性。
红外测距传感器工作原理
红外测距传感器工作原理红外测距传感器工作原理是通过发射红外光束来测量目标物体与传感器的距离。
红外测距传感器主要由红外发射器和红外接收器两部分组成。
红外发射器是利用LED（发光二极管）发射红外线的一个元件，其内部由发光二极管芯片和外部吸收层组成。
发光二极管芯片受到正极电压的驱动后，内部活性物质发生受激辐射，产生红外线辐射。
红外接收器是通过接收到红外线并转化为电信号来实现测距的一个元件。
红外接收器的核心是红外敏感元件，常用的包括光敏二极管、光敏电阻和光敏三极管等。
红外敏感元件在受到红外线照射后，会产生一定的电流或电阻变化，进而转化为可测量的电信号。
在红外测距传感器工作时，首先红外发射器会发射红外光束，该光束经过传感器的特殊光学元件（如凸透镜）进行聚焦和发散，然后照射在目标物体上。
目标物体表面会对红外光产生反射、散射和吸收，其中一部分红外光经过反射、散射后再次进入传感器的接收器中。
红外接收器接收到这部分红外光后，红外敏感元件会产生对应的电流或电阻变化信号。
根据目标物体与红外测距传感器的距离不同，接收到的红外光的强度也会有所不同。
通常情况下，目标物体越远离传感器，接收到的红外光的强度越弱；目标物体越靠近传感器，接收到的红外光的强度越强。
通过测量红外接收器输出的电流或电阻变化信号的强度，红外测距传感器可以计算得出目标物体与传感器之间的距离。
为了提高测量的精度和准确性，红外测距传感器通常会采用一系列的技术和方法来进行校准和装置设计。
例如，传感器可以通过在不同的距离下进行标定，建立起距离与输出信号之间的关系曲线。
通过对测得的输出信号进行算法分析和处理，可以精确地测量目标物体与传感器之间的距离。
红外测距传感器工作原理简单易懂，且具有较高的测量精度和稳定性。
因此，在很多应用领域，如无人机定位导航、机器人感知、智能家居和安防监控等方面，红外测距传感器被广泛使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
红外测距传感器：Sharp红外传感器的原理以及使用技巧
2009-02-23 21:20
在过去几年中，Sharp开发了很多种红外距离传感器。
这些传感器不但体积小，功耗也很低。
这篇文章就简单的介绍一下这些传感器的不同点，使用方法，接口方法以及一些使用上的小技巧。
工作原理：
Sharp的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理。
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。
图1：三角测量原理
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，但是传感器反而看不到了。
当物体距离D很大时，L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。
非线性输出：
Sharp GS2XX系列的传感器的输出是非线性的。
没个型号的输出曲线都不同。
所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。
对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。
下图是典型的Sharp GP2D12的输出曲线图。
图2：Sharp GP2D12输出曲线
从上图中，可以看到，当被探测物体的距离小于10cm的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。
但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本来正在慢慢的靠近障碍物，突然发现障碍
物消失了，一般来说，你的控制程序会让你的机器人以全速移动，结果就是，"砰"的一声。
当然了，解决这个方法也不是没有，这里有个小技巧。
只需要改变一下传感器的安装位置，使它到机器人的外围的距离大于最小探测距离就可以了。
如图3所示:
图3：可以避免探测误差的安装图示
型号对比：
目前Sharp的红外线传感器有如下几种类型：
GP2D02 （串口输出）探测范围 10cm-80cm
GP2D05 （数字输出）探测范围固定的24cm
GP2D12 （模拟输出）探测范围 10cm-80cm
GP2D15 （数字输出）探测范围 24cm
GP2D120 （模拟输出）探测范围 4cm-30cm
GP2YOAO2YK （模拟输出）探测范围 20cm-150cm
GP2Y0D02YK （数字输出）探测范围 80cm
所有的模拟输出，其输出电压和距离成反比，数字输出只能检测在范围内物体是存在还是不存在，而不能提供距离的检测。