一種高可靠的紅外光循跡小車電路設計

3.2 紅外光發射控制電路設計

小車紅外光循跡電路采用8路已經可以滿足較復雜競賽的要求。按照設計原則2.6，矩形脈沖最好不要同時驅動光發射電路，需要一路一路輪流發送并保持一段時間。

采用兩個74HC4081 四與門控制脈沖信號傳送給ULN2803八反向OC驅動器驅動紅外發光二極管，每一路可輸出500 mA.74HC4081 與門的另一個輸入端接MCU控制選通。如圖6所示。

圖6 控制脈沖驅動發光二極管

紅外發射接收采用一體化封裝的TCRT5000對管，電流傳輸系數》20%，發射管最大持續允許電流IF 為60 mA，脈沖電流在1 μs/1%占空比時允許3 A.脈沖信號經紅外發光管發射后，經地面反射，送到光敏三極管從發射極輸出。如果地面為白色，絕大部分信號(脈沖)都能傳遞給光敏三極管;如果地面為黑色，光線被吸收，則幾乎沒有信號能傳遞給光敏三極管。

控制每一路持續工作的時間應保證讓紅外發光二極管發出10~20個脈沖，使后續解調器能可靠解調。可以算出循環一周共8路所需時間：

T=([ 1 38.5 kHz)×(10~20)]×8=2.08~4.16 ms.

3.3 放大器電路設計

由于有8個光發送接收對管，圖6中僅顯示出1路，如果只想用一個放大器和后續的一個脈沖頻率解調器，則需要模擬開關來一一選通。為了和圖6共用選通信號，采用兩片74HC4066(也可以用一片74HC4051，但這時就不能共用74HC4081選通信號了，既浪費了MCU的IO口，編程也較為復雜些)。

按2.5節所述要采用交流放大器的原則，這里采用零漂移雙運算放大器AD8552，一個單元接成反向比例運算電路，另一個單元實現輸出中點電位給放大電路作參考“地”。電路如圖7所示。可通過反饋電阻調整其放大倍數。

3.4 信號解調

信號解調采用標準38.5 kHz解調器CXA20106，裝置中增益控制和中心頻率控制用的電容器盡量采用精密低損耗無極性電容器，最好采用CBB 電容器。電路結構圖如圖8所示。