红外避障模块配套资料

宝贝名称：红外避障传感器模块
规格参数：

1.工作电压：DC4.5V-9V；
2.检测距离：1-80CM可调；
3.IO接口：3线制接口(GND/VCC/OUT);
4.输出信号：TTL电平（有障碍物低电平，无障碍物

高电平）;

5.调节方式：多圈电阻式调节;
6.有效角度：
35°;
7.尺寸大小：
39mm×39mm;
8.安装孔径：
3MM
用途：

1）智能小车寻迹避障；
2）物料检测；
接口定义：

1）VCC：供电电源正极
4.5-9V；
2）GND：供电电源地；
3)OUT:检测输出，检测到输出高电平，没检测到东西
输出低电平
特点：

1.带输出指示，检测到东西时，输出高电平，同时板
上的发光二极管将发亮；
2.距离、频率可调；

板上有
2个
LED指示灯，一个是电源指示灯，一个是
输出指示灯，检测到前方有东西是，输出指示灯亮，
否则就灭，不带颜色。

电路图：



布线图：



D
DDD1
111发射红外线，D
DDD2
222接收红外信号。L
LLLM
MMM567
567567567第⑤、⑥脚为译
码中心频率设定端，一般通过调整其外接可变
电阻
W
WWW改变捕捉的中心频率。图中红外载波信号来自
L
LLLM
MMM567
567567567的第
5
555角，也即载波信号与捕捉中心频率一致
，能够极大的提高抗干扰特性。
音频译码器
L
LLLM
MMM567
567567567作用器要领


1
111、L
LLLM
MMM567
567567567输出部分与普通数字
I
IIIC
CCC等有所不同，其内
部是一个集电极开路的
N
NNNP
PPPN
NNN型三极管，使用时，⑧脚与正


电源间必须接一电阻或者其它负载，才能保证
I
IIIC
CCC译码后输
出低电平。


2
222、实验表明：L
LLLM
MMM567
567567567接通电源瞬间，⑧脚会输出一低
电平脉冲。因此，用于作遥控器译码控制时，应在输出端后
加装
R
RRRC
CCC积分延时电路，以免每次断电后，重新复电时产生
误动作。


3
333、L
LLLM
MMM567
567567567第⑤、⑥脚为译码中心频率设定端，一般通
过调整其外接可变电阻
W
WWW改变频率，经笔者实验发现，当
W
WWW阻值变为
0
000Ω或无限大时，⑧脚电平状态即使无信号输入
时也会变为低电平，因此，在调整
W
WWW时，不能使其短路或
开路。


4
444、L
LLLM
MMM567
567567567的工作电压对译码器的中心频率有所影响，
故最好采用稳压供电。


5
555、L
LLLM
MMM567
567567567②脚外接电容决定着锁相环捕捉带宽，容量
越小，捕捉带宽越宽，但使用时，不可为增大捕捉带宽而一
味减小电容容量，否则，不但会降低抗干扰能力，严重时还
会出现误触发现象，降低整机的可靠性


1.1.1.概述
集成锁相环路解码器
L
LLLM
MMM567
567567567是美国国家半导体公司
生产的
56
565656系列集成锁相环路

中的一种，其同类产品还有美
国
S
SSSi
iiign
gngngne
eeet
ttti
iiic
cccs
sss公司的
S
SSSE
EEE567/
567/567/567/I
IIIN
NNNE
EEE567
567567567等。L
LLLM
MMM567
567567567是一个高稳
定性的低频集成锁相环路解码器，由于其良好的噪声抑制能


力和中心频率稳定性而被广泛应用于各种通讯设备中的解
码以及
A
AAAM
MMM、F
FFFM
MMM信号的解调电路中。


2.2.2.
L
LLLM
MMM567
567567567内部结构及工作原理
L
LLLM
MMM567
567567567为
8
888脚直插式封装，其内部结构、引脚定义及外围
元件连接方法如图
1
111所示。
L
LLLM
MMM567
567567567内部包含了两个鉴相器
P
PPPD
DDD1
111及
P
PPPD
DDD2
222、放大器
A
AAAM
MMMP
PPP、
电压控制振荡器
V
VVVC
CCCO
OOO等单元电路。鉴相器
P
PPPD
DDD1
111、P
PPPD
DDD2
222均采
用双平衡模拟乘法器电路，在输入小信号情况下
(
(((约几十
m
mmmV
VVV)
)))，其输出为正弦鉴相特性，而在输入大信号情况下(
(((几百
m
mmmV
VVV以上)
)))，其输出转变为线性(
(((三角)
)))鉴相特性。锁相环路输
出信号由电压控制振荡器
V
VVVC
CCCO
OOO产生，电压控制振荡器的自
由振荡频率(
(((即无外加控制电压时的振荡频率)
)))与外接定时元
件
R
RRRT
TTTC
CCCT
TTT的关系式为：
f
fff0
000≈1/
1/1/1/1.1R
1.1R1.1R1.1RT
TTTC
CCCT
TTT
选用适当的定时元件，可使
L
LLLM
MMM567
567567567的振荡频率在
0.0
0.00.00.01H
1H1H1Hz
zzz～
500
500500500k
kkkH
HHHz
zzz范围内连续变化。电路工作时，输入信号在鉴相器
P
PPPD
DDD1
111中与
V
VVVC
CCCO
OOO的输出信号鉴相，相差信号经滤波回路滤波
后，成为与相差成一定比例的电压信号，用于控制
V
VVVO
OOOC
CCC输
出频率
f
fff0
000跟踪输入信号的相位变化。若输入信号频率落在锁
相环路的捕获带内，则环路锁定，在振荡器输出频率与输入
频率相同时，二者之间只有一定相位差而无频率差。


环路用于
F
FFFM
MMM信号解调时，脚
2
222输出的经过滤波后的相差信
号可作为
F
FFFM
MMM解调信号的输出，而当环路用于单音解调时，
电路则利用
P
PPPD
DDD2
222输出的相差信号。
P
PPPD
DDD2
222的工作方式与
P
PPPD
DDD1
111略有不同，它是利用压控振荡器输
出的信号
f
fff0
000经
90
909090°移相后再与输入信号进行鉴相，是一正
交鉴相器。在环路锁定情况下，P
PPPD
DDD2
222的两个输入信号在相位
上相差约为
90
909090°，因而
P
PPPD
DDD2
222的输出电压达到其输出范围内
的最大值，再经运算放大器
A
AAAM
MMMP
PPP反相，在其输出端输出一
个低电平。A
AAAM
MMMP
PPP的输出端为
O
OOOC
CCC输出方式，低电平输出

时
可吸收最大
100
100100100m
mmmA
AAA的输出电流。该端口的低电平输出信号
除可由上拉电阻转换为电压信号以与
T
TTTT
TTTL
LLL或
C
CCCM
MMMO
OOOS
SSS接口电
路相匹配外，还可直接驱动
L
LLLE
EEED
DDD及小型继电器等较大负载。
L
LLLM
MMM567
567567567的电气参数如表
1
111所列。值得一提的是，接在
2
222脚的
环路滤波电容
C
CCC2
222与内部电阻一道构成锁相环路的
R
RRRC
CCC积分
滤波器，该滤波器时间常数的大小在很大程度上决定了锁相
环路的环路带宽
B
BBBW
WWW的大小。当
B
BBBW
WWW较大时，捕获范围大而
稳定性差。减小
B
BBBW
WWW则正好相反，其稳定性较好而捕获范围
变小。L
LLLM
MMM567
567567567的环路带宽
B
BBBW
WWW可由下式计算：
B
BBBW=
W=W=W=10
10101070(
70(70(70(V
VVVi
iii／f
fff0C
0C0C0C2)
2)2)2)1
111/
///2
222
式中，V
VVVi
iii为输入信号的幅值(
(((r
rrrm
mmms
sss)
)))
C
CCC2
222为滤波电容的容量(
(((单位为μF
FFF)
)))
实际上，由上式计算得出的并不是环路带宽
B
BBBW
WWW的实际值，


而是环路带宽
B
BBBW
WWW与环路中心频率
f
fff0
000的百分比，其值再乘
上
100
100100100％才是锁相环路的实际捕获带宽。实际应用中调整
C
CCC2
222
的大小可使
B
BBBW
WWW在
0
000％～4
444％范围内变化。B
BBBW
WWW宽度与
f
fff0C
0C0C0C2
222
乘积之间的关系如图
2
222。L
LLLM
MMM567
567567567在正常工作时的最小输入信
号为
20m
20m20m20mV
VVV。当用于单音解码时，其工作特性为：当
L
LLLM
MMM56
5656567
777
信号输入端加入幅度为
20m
20m20m20mV
VVV以上的交流信号且频率落入
f
fff0
000±B
BBBW
WWW范围内时，输出端输出一个低电平的检测信号，这就
是所谓的“频率继电器”特性。利用这一特性，L
LLLM
MMM567
567567567可广
泛应用于各种低频单一频率信号的解码。


3.3.3.
L
LLLM
MMM567
567567567的应用
根据实际工作需要，我们利用
L
LLLM
MMM567
567567567的“频率继电
器”工作方式，设计了一个脉冲光电检测电路，用于生产线
上工作的计数及工位检测。具体电路如图
3
333所示。
检测中的红外光源由红外发光管
D
DDD提供，其驱动信号来自一
个由
C
CCCM
MMMO
OOOS
SSS门构成的振荡器，重复频率约为
10k
10k10k10kH
HHHz
zzz。采用
脉冲信号驱动红外发光管，除了利用锁相环路解码以提高检
测灵敏度并消除背景光的干扰外，还能使发光管在平均输入
功率不变的情况下比直流驱动方式增加
1
111倍的瞬时发射功
率。在接收端，为提高检测灵敏度，在光敏接收监视至锁相
环路解码器之间插入一级交流放大器，以对光敏接收管接收
到的

微弱信号进行放大。当锁相环路解码器输入信号的幅度


大于
20m
20m20m20mV
VVV(
(((r
rrrm
mmms
sss)
)))且频率落入锁相环路的捕获带时，环路立即
对输入信号锁定。锁定后，P
PPPD
DDD2
222的两输入信号成为相位差为
90
909090°的同频正交信号。经过鉴相，在输出端输出低电平，即
为检测输出信号，捕获带的带宽
B
BBBW
WWW与光电检测器的工作性
能有很大关系。一般来说，捕获带越窄，环路抗干扰性就越
强。但过窄的捕获带会使发射端驱动信号重复频率
f
fff0
000在外界
温度、电源电压及元器件老化等因素影响下发生漂移，从而
导致捕获困难，严重时电路可能无法正常工作，因而需要折
衷考虑。一般在
1
111％～3
333％为宜，在我们的电路中
B
BBBW
WWW宽度
约为
2
222％。实际使用中，可通过调节电位器
W
WWW以使
L
LLLM
MMM567
567567567
的中心频率
f
fff0
000与发射端的驱动信号同频。L
LLLM
MMM567
567567567的中心频
率可用频率计在其
5
555脚进行测量。
与直接驱动式光电检测相比，由于在光敏管之后增加了交流
放大，因而接收灵敏度大为提高。同时也防止了环境光对光
电检测器的影响，使检测器可在较强环境光下正常工作。采
用上述方案构成的光电检测器的灵敏度和可靠性均能达到
令人满意的结果。实际应用中，该电路能在距检测光电头
50m
50m50m50mm
mmm以外准确的分辨出直径为
0.5
0.50.50.5m
mmmm
mmm的电子元件引线。
原理：图
4
444为红外接收解调控制电路。图中，I
IIIC
CCC1
111是
L
LLLM
MMM5
55567
676767。
L
LLLM
MMM567
567567567是一片锁相环电路，采用
8
888脚双列直插塑
封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的
中心频率
f
fff2
222，f
fff2
222≈1/
1/1/1/1.1R
1.1R1.1R1.1RC
CCC。其①、②脚通常分别


通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波
网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：
电容值越大，环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是

②脚电容的
2
222倍。③脚是输入端，要求输入信号
≥25m
25m25m25mV
VVV。⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的
三极管，允许最大灌电流为
100
100100100m
mmmA
AAA。L
LLLM
MMM56
5656567
777的工
作电压为
4.7
4.74.74.75
555～9V
9V9V9V，工作频率从直流到
500
500500500k
kkkH
HHHz
zzz，静态工作
电流约
8m
8m8m8mA
AAA。L
LLLM
MMM567
567567567的内部电路及详细工作过程
非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当
L
LLLM
MMM56
5656567
777的③
脚输入幅度≥25m
25m25m25mV
VVV、频率在其带宽内的信号时，
⑧脚由高电平变成低电平

，②脚输出经频率/
///电压变换的调制
信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤
脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。在图
4
444
的电路中我们仅利用了
L
LLLM
MMM56
5656567
777接收到相同频率的
载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象
的控制。
弄清了
L
LLLM
MMM56
5656567
777的基本工作原理和功能后，再来分析图
4
444电
路便非常简单了。I
IIIC
CCC1
111是红外接收头，它接收
发射器发出的红外信号，其中心频率与发射器载波频率
f
fff0
000
相同，经
I
IIIC
CCC1
111解调后，在输出端
O
OOOU
UUUT
TTT输出频率为
f
fff1
111的方波信号，也就是与图
1
111中
A
AAA点波形相同的信号。我
们将
L
LLLM
MMM56
5656567
777的中心频率调到与发射器中“与非”门
1
111、

2
222振荡频率相同，即使
f
fff2=
2=2=2=f
fff1
111。则当发射器发射信号时，L
LLLM
MMM567
567567567
便开始工作，⑧脚由高电平变为低电平，利
用这个变化的电平便可去控制各种对象。利用图
4
444的电路，
我们可以做成遥控开关，遥控家里的各种家用电。