項(xiàng)目介紹
本紅外倒車?yán)走_(dá)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、電路工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種測(cè)距場(chǎng)合。電路使用紅外發(fā)射管和紅外接收管作為傳感器件，電路的核心元件包括NE555和運(yùn)放LM324。NE555構(gòu)成多諧振振蕩電路發(fā)射紅外波信號(hào)，LM324主要用來(lái)放大紅外接收信號(hào)和構(gòu)成電壓比較器電路，發(fā)光二極管用來(lái)指示倒車距離范圍。
項(xiàng)目目標(biāo)
1．了解紅外倒車?yán)走_(dá)的工作原理。
2．學(xué)會(huì)識(shí)讀紅外倒車?yán)走_(dá)電路原理圖、安裝圖。
3．掌握紅外倒車?yán)走_(dá)電路安裝工藝。
4．掌握紅外倒車?yán)走_(dá)測(cè)量和調(diào)試技能。
項(xiàng)目實(shí)施
（一）紅外倒車?yán)走_(dá)電路
1．紅外倒車?yán)走_(dá)原理圖
2．電路核心元件介紹
（1）紅外發(fā)射和接收管
紅外發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見(jiàn)光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光電開(kāi)關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂封裝。
紅外接收管就是將光信號(hào)（不可見(jiàn)光）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，紅外信號(hào)經(jīng)接收管解調(diào)后，數(shù)據(jù) “0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長(zhǎng)短或信號(hào)周期上，單片機(jī)解碼時(shí)，通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷，結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。
（2）集成電路NE555
555集成電路是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此555集成塊被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。
（1）接地GND：地線，通常被連接到電路共同接地。
（2）觸發(fā)TRIGGER：這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 Vcc，下緣須低于1/3 Vcc 。
（3）輸出OUTPUT：當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200mA 。
（4）重置RESET：一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位，它通常被接到正電源或忽略不用。
（5）控制CONTROL VOLTAGE：這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器在振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。
（6）重置鎖定THRESHOLD：重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3Vcc電壓以下移至2/3Vcc以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。
（7）放電DISCHARGE：和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。
（8）電源Vcc:這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5～+16。
555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器 ，電路的前半部分由555組成的多揩振蕩器，具體電路圖如圖所示，為方便分析電路工作過(guò)程，圖展示555集成塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖6-9-3所示，圖6-9-4為工作波形圖。圖6-9-3首先將定時(shí)器2、6腳相接而構(gòu)成施密特形式，再通過(guò)7腳接入R1、R2、C1充放電回路。充電回路為R1、R2、C,放電回路為C1、R2、放電管TD（集成塊內(nèi)部，充放電電壓uc的閥值電平為2/3VCC和1/3VCC,在定時(shí)器的輸出端3腳得到矩形波振蕩周期為：T≈0.7(R1+2R2)C。
（3）集成運(yùn)算放大器LM324
LM324系列器件帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。
LM324具有以下特點(diǎn)：短路保護(hù)輸出；真差動(dòng)輸入級(jí)；可單電源工作：3V-32V；低偏置電流：最大100mA；每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器；具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽还材７秶鷶U(kuò)展到負(fù)電源。
（二）紅外倒車?yán)走_(dá)電路安裝
1．元器件檢測(cè)
元件序號(hào) | 元件名稱 | 標(biāo)稱值(含誤差) | 測(cè)量值(測(cè)量檔位) |
R2 |
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R3 |
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元件序號(hào) | 元件名稱 | 標(biāo)稱值 | 介質(zhì) |
C1 |
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C2 |
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檢測(cè)項(xiàng)目 元器件名稱 | 畫(huà)出原理圖符號(hào) 標(biāo)出引腳極性 | 正向電阻 (R×1K) | 反向電阻 (R×1K) | 性能判別 （優(yōu)/劣） |
二極管1N4148 |
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發(fā)光二極管 |
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紅外發(fā)射管 |
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2．元器件安裝圖
元器件安裝參照?qǐng)D1-6
3．元器件清單
元件序列 | 參數(shù) | 元件序列 | 參數(shù) | 元件序列 | 參數(shù) |
C1 | 1uF | R4 | 1kΩ | R14 | 200Ω |
C2 | 1uF | R5 | 1kΩ | R15 | 30kΩ |
C3 | 10uF | R6 | 1kΩ | R16 | 47kΩ |
C4 | 0.1uF | R7 | 1kΩ | R18 | 1kΩ |
C5 | 100uF | R8 | 1kΩ | R19 | 10kΩ |
C6 | 47uF | R9 | 200Ω | LED1 | 發(fā)光二極管 |
C7 | 20pF | R10 | 1k5 | LED2 | 發(fā)光二極管 |
D1 | 1N4148 | R12 | 200Ω | LED3 | 發(fā)光二極管 |
D2 | 1N4148 | R13 | 200Ω | IC1 | LM324N |
R1 | 1kΩ | RP1 | 20kΩ | IC2 | NE555 |
R2 | 10kΩ | RP2 | 50kΩ | HFS | 紅外發(fā)射管 |
R3 | 10kΩ | HJS | 紅外接收管 |
4．電路安裝工藝要求
1）、電路安裝、元件焊接請(qǐng)嚴(yán)格按照元件清單表
2）、元件安裝、焊接請(qǐng)遵照從小到大，從低到高的原則來(lái)進(jìn)行。
3）、電阻插裝焊接，電阻元件較多，要區(qū)別不同阻值的電阻，不要相互混淆，色環(huán)朝向保持一致，緊貼電路板插裝焊接。
4）、有極性元件如電解電容，焊接前請(qǐng)先判斷極性，確認(rèn)無(wú)誤后再焊接。
5）、紅外發(fā)射管、紅外接收管在焊接前請(qǐng)先判斷自身極性，確認(rèn)無(wú)誤后再焊接。
6）、雙列直插式集成塊，先焊接底座，再安裝集成塊。
（三）電路調(diào)試測(cè)量
1．電路調(diào)試
電路安裝完成后,檢查電路安裝無(wú)誤后,接通9V電源,觀察電路有無(wú)異樣(如元件發(fā)熱等)。如果正常,使用調(diào)試工具調(diào)整電路相關(guān)元件。
最終的效果是當(dāng)傳感器上方遮擋物不同距離時(shí)，顯示的LED數(shù)量不同，距離越近時(shí)，發(fā)光二極管亮的越多，無(wú)遮擋物時(shí)則不亮，即模擬一簡(jiǎn)易倒車?yán)走_(dá)電路。
2．電路測(cè)量
1）電位測(cè)量
IC1⒀腳 | IC1⑸腳 | IC1⑽腳 | IC1⑺腳 | IC1⑻腳 | IC1⒁腳 | |
LED全滅 | ||||||
LED3亮 | ||||||
LED2、LED3亮 | ||||||
LED全亮 |
發(fā)紅發(fā)射信號(hào)（IC2的③腳） | 數(shù)據(jù)填寫(xiě) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
周期 | 測(cè)量檔位 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
幅值 | 測(cè)量檔位 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
項(xiàng)目?jī)?nèi)容 | 技術(shù)要求 | 配分 | 評(píng)分細(xì)則 | 得分 |
元器件檢測(cè) | 1.元器件識(shí)別； 2.元器件檢測(cè)； | 10 | 每個(gè)元件正反向電阻測(cè)量各2分； 畫(huà)出元件符號(hào)得1分； |
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電路制作 | 參照電路制作工藝評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)； | 20 | A級(jí) 15-20 B級(jí) 10-15 C級(jí) 5-10 D級(jí) 5及以下 |
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功能實(shí)現(xiàn) | 1.能實(shí)現(xiàn)整流功能； 2.能實(shí)現(xiàn)濾波功能； | 30 | 功能全部實(shí)現(xiàn)得滿分； 有錯(cuò)誤酌情扣分； |
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數(shù)據(jù)測(cè)量 | 1.關(guān)鍵點(diǎn)電壓測(cè)量； 2.關(guān)鍵點(diǎn)波形測(cè)量； | 30 | 電壓測(cè)量正確得12分；波形測(cè)量正確得18分；有錯(cuò)誤酌情扣分； |
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安全生產(chǎn) | 符合安全文明生產(chǎn)要求 | 10 | 根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作情況，酌情扣分； |
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紅外倒車?yán)走_(dá)電路調(diào)試方法.docx
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紅外倒車?yán)走_(dá).doc
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