近紅外傳感器在汽車改造技術(shù)中的原理分析

利用反射式近紅外傳感器及語音錄放組件，研究了汽車倒車防撞語音提示器 當(dāng)汽車倒車時(shí)，只要距車身后尾一定的距離內(nèi)有人或物體存在，就會(huì)有一部分紅外光信號(hào)經(jīng)人或物體反射回來，被與發(fā)射管同排安裝的光敏接收管收到并轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號(hào)后，由模塊內(nèi)部電路進(jìn)行放大 解調(diào) 整形 比較處理后，在輸出端輸出控制信號(hào)，控制語音錄放組件工作，告訴司機(jī)車后有人 車后有物體 由于近紅外線傳感器 語音錄放組件均為一體化結(jié)構(gòu)，成本低 接線簡(jiǎn)單 抗震能力強(qiáng) 測(cè)量準(zhǔn)確 工作穩(wěn)定可靠，適合在汽車上安裝使用。

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)新材料新工藝和新器件的相繼出現(xiàn)，人們對(duì)紅外光學(xué)進(jìn)行了深入研究 開發(fā)為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化節(jié)省人力提高效率增加設(shè)備功能 確保安全 保護(hù)環(huán)境 節(jié)省資源和能源，酷似人類眼睛的紅外傳感器擔(dān)負(fù)著特別重要的角色早在1972 年時(shí)就已經(jīng)有應(yīng)用紅外線遙控的電視機(jī)問世特別是1990 年以后，近紅外傳感器成功地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域近紅外線傳感器是應(yīng)用940nm 的光波作為載體進(jìn)行發(fā)射接收而實(shí)現(xiàn)的。

本文研究的汽車倒車防撞語音提示器，是利用反射式紅外線發(fā)射 接收模塊TX05D 作物體識(shí)別傳感器 當(dāng)汽車倒車后方出現(xiàn)人或障礙物< 如汽車進(jìn)庫 靠墻停車 狹窄場(chǎng)合汽車調(diào)頭等D 時(shí)，語音錄放組件能夠發(fā)出 車身后有人，車身后有障礙物 提示語，提醒司機(jī)注意< 后視鏡存在視線死角，司機(jī)無法觀察到） , 從而提高了汽車安全性能語音提示系統(tǒng)使用語音錄放組件，可反復(fù)錄放音10 萬次，斷電后存儲(chǔ)語音可保存100 年，音質(zhì)好 成本低 接線簡(jiǎn)單，給使用者帶來很大的方便 電源部分使用汽車上的12 V電瓶及6 V 穩(wěn)壓器供電，既經(jīng)濟(jì)又方便 該裝置的特點(diǎn)是：

抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠，語音提示，測(cè)量距離1.2 m,適合在汽車上安裝使用。

1 模塊結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1反射式近紅外傳感器TX05D

TX05D 外形和引線見圖1 所示 它是一體化結(jié)構(gòu)，使用非常方便全部電路焊裝在1 只46 mm×32 mm×17 mm× 不包括安裝支架D 的塑料盒內(nèi) 盒的側(cè)面設(shè)有工作狀態(tài)指示燈和靈敏度調(diào)節(jié)孔，紅色發(fā)光二極管用來指示近紅外傳感器的工作狀態(tài)，平時(shí)熄滅，有反射物時(shí)發(fā)光 靈敏度調(diào)節(jié)孔用來調(diào)節(jié)反射檢測(cè)距離，順時(shí)針調(diào)距離增大，逆時(shí)針調(diào)距離減小TX05D 通過1 條1.5 m 的雙芯屏蔽線作為輸出引線，其中紅色線為電源正極，白色線為輸出端，屏蔽線< 銅網(wǎng)D 接電源負(fù)極 在近紅外傳感器的有效檢測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，若有人和物體存在，輸出端白色線上的電壓為高電平，若沒有反射物，則輸出為低電平 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果引出線長度不夠，可根據(jù)需要加長。

TX05D 工作電壓為5~12 V 極限電壓15 V 工作電流5~20 mA 最大30 mA 檢測(cè)距離為1. 2 m0TX05D 工作原理，當(dāng)TX05D 接通電源后模塊內(nèi)部的紅外發(fā)射管向前方發(fā)射38 kH 的調(diào)制紅外光信號(hào) 一旦有人進(jìn)入（ 或有物體存在）有效檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)紅外光信號(hào)就會(huì)有一部分被反射回來 紅外接收管接收后由內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號(hào) 再經(jīng)放大，解調(diào)，整形，比較處理后在輸出端輸出高電平信號(hào)。由于TX05D 使用了調(diào)制技術(shù)和采用進(jìn)口帶補(bǔ)償?shù)目垢蓴_器件 在一定程度上解決了抗干擾問題。

1. 2 語音錄放組件IDD1110/ 1420

ISD 系列語音錄放組件 是以目前技術(shù)最先進(jìn)的美國ISD 公司單片語音處理大規(guī)模集成電路ISD 系列芯片為核心內(nèi)含存儲(chǔ)器，消除噪聲的話筒前置放大器和自動(dòng)增益控制電路，適合語音的專用濾波電路，具有極高溫度穩(wěn)定性能的時(shí)鐘振蕩電路及全部語音處理電路。它實(shí)現(xiàn)了全貼片微型化，音質(zhì)好，堅(jiān)固耐用。

ISD 系列語音錄放組件可用于各種一段式語音留言，語音報(bào)警及語音提示裝置中。該組件能夠在電源斷開的情況下 長期保存信息 又可以隨意更改錄入的內(nèi)容 組件體積小巧 使用領(lǐng)域十分廣泛 也極為方便0組件工作電壓為4. 5~ 6. 5 V 靜態(tài)電流典型值為0. 5MA 工作電流為25 mA.錄放時(shí)間為10~20 S 永久性存儲(chǔ)信息 可錄放音10 萬次 存儲(chǔ)可保留100 年，易于使用 無需編程及開發(fā)系統(tǒng) 可隨意改變錄放內(nèi)容 用普通駐極體話筒錄音 用8~16Ω揚(yáng)聲器放音。

2 汽車倒車防撞語音提示器接線圖

接線圖如圖2 所示。由近紅外傳感器，語音錄放組件，電源等部分組成。圖2 中的IC1可選用7806 集成穩(wěn)壓器 IC2選用TX05D近紅外傳感器（ 天津特新電子廠）。IC3選用ISD1420 語音錄放組件（ 錄放時(shí)間為20 S）。KS 選用HRM2H 繼電器。其余元件均為廠家所配 無須購買。實(shí)際應(yīng)用時(shí) 將TX05D 安裝在汽車尾部中間位置 其發(fā)射，接收管方向朝后 -12 V 引出線接在倒車燈之前。這樣當(dāng)汽車倒車時(shí) 隨著倒車燈的點(diǎn)亮電路自動(dòng)通電工作。

3 操作過程

3. 1 錄音

接通電源 電路自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電準(zhǔn)備狀態(tài)。按住REC 錄音鍵 電路進(jìn)入錄音狀態(tài) 錄音指示燈（ LED） 亮 直至存儲(chǔ)器錄滿或松開REC 鍵。錄入內(nèi)容可為 司機(jī)師傅請(qǐng)注意 車身后有人 車身后有障礙物' 等內(nèi)容。

3. 2 放音

放音方式有幾種，輕觸PE（ playe） 鍵 語音錄放組件即進(jìn)入放音狀態(tài) 直至結(jié)束?；蛘甙聪翽L（ playl） 鍵 電路進(jìn)入放音狀態(tài) 直至放音結(jié)束或松開playl 鍵。也可以將語音錄放組件的L 端接VCC按PL（ playl） 鍵即循環(huán)放音 松開即停止。該系統(tǒng)采用循環(huán)放音方式。當(dāng)車身后有人或物體時(shí) IC2（ TX05D） 輸出控制信號(hào) 晶體三極管VT（ 9013） 導(dǎo)通 繼電器KS（HRM2H） 工作 觸點(diǎn)閉合。 其中一路開關(guān)將VCC接L端 另一組開關(guān)將PL（ playl） 鍵短路接地 語音錄放組件循環(huán)放音。當(dāng)人或物體離開時(shí) IC2輸出低電平 VT 截止 KS 釋放 常開觸點(diǎn)斷開 放音停止。