邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 王 波 江世明

顏色傳感器在新型養(yǎng)路機(jī)械中的應(yīng)用

邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 王 波 江世明

利用光敏二極管作為顏色傳感器的核心元件。通過濾光鏡，將來自地面反射光中的紅色光通過光敏二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用以控制水切割機(jī)工作。

顏色傳感；光敏二極管；導(dǎo)引裝置；新型養(yǎng)路機(jī)械

0 引言

目前大部分公路養(yǎng)護(hù)一直維持在鎬挖肩挑的原始狀態(tài)，而公路養(yǎng)護(hù)的黃金季節(jié)卻恰好在盛夏初秋的炎熱季節(jié)，頭上烈日如火焚，腳下路面似爐烤，養(yǎng)路工人的工作條件十分惡劣。為了提高公路養(yǎng)護(hù)速度和質(zhì)量，近年來，用風(fēng)鎬、電錘破碎等方法來修理破損路面。然而用風(fēng)鎬、電錘破碎路面時(shí)，往往引起周圍路面的結(jié)構(gòu)損壞，造成新的路損隱患。基于上述原因，擬采用高壓水射流技術(shù)，以紅外光為引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)破損路面的切割。

1 電路原理

如圖1所示，系統(tǒng)由顏色檢測(cè)電路、帶通濾波電路、信號(hào)放大等電路組成。

圖1 系統(tǒng)電路原理

1.1 顏色檢測(cè)電路

光源發(fā)出的是可見光。它是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光的綜合。而七色光中各種單色光的頻率是不同的，因而對(duì)顏色傳感器作用的效果也是不同的。為了使顏色傳感器得到比較高的靈敏度，我們只需要七色光中的一種光，在這里只需要紅色光，而將其他六種顏色的光濾掉，這就需要采用濾光器。光波和頻率的關(guān)系如表1所示。從表中選擇某種光，對(duì)顏色進(jìn)行檢測(cè)，然后通過帶通波電路進(jìn)行濾波。當(dāng)檢測(cè)到某種顏色時(shí)，輸出為高電平。

表1 不同光的反射情況

1.2 帶通濾波電路

帶通濾波器起濾波作用，只允許某一頻率的有用信號(hào)通過，低于或高于這個(gè)頻率的信號(hào)將被衰減。帶通濾波器可由低通和高通兩個(gè)濾波器串聯(lián)而成，兩者同時(shí)覆蓋的頻率形成通帶。其輻頻特性如圖2所示。

圖2 帶通濾波器構(gòu)成

1.3 信號(hào)放大電路

由于前級(jí)輸出的信號(hào)電流不能驅(qū)動(dòng)自動(dòng)感應(yīng)開關(guān)電路。為此，必須采用多級(jí)放大電路。其工作原理圖如圖1所示。

當(dāng)帶通濾波器輸出 來的信號(hào)經(jīng)過電容C1隔直作用后，被加到T1的基極經(jīng)放大后從發(fā)射極輸出，再通過C2的隔直作用加到T2的基極再一次把信號(hào)放大，放大后輸出的信號(hào)便是我們所需要的信號(hào)。

2 路面切割原理

如圖2所示為機(jī)器手，其本體由CPU控制。先在破損路面用某一顏色進(jìn)行標(biāo)記，檢測(cè)探頭、高壓射流裝置裝在機(jī)器手上。機(jī)器手對(duì)路面進(jìn)行掃描，當(dāng)掃描到某一顏色時(shí)，就由顏色傳感器引導(dǎo)，同時(shí)高壓射流裝置對(duì)路面進(jìn)行切割。

3 模擬試驗(yàn)結(jié)果

新型養(yǎng)路機(jī)械尚在試驗(yàn)中，我們從“一是紅外引導(dǎo)、高壓射流控制”三個(gè)方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)一。先在路面用紅色筆畫了任意路徑，試驗(yàn)時(shí)高壓射流用壓力為4MPa的壓力泵模擬，開機(jī)后，看到機(jī)器手通過掃描找到紅線，然后沿紅線進(jìn)行慢速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)噴頭在找紅線后開始噴水。實(shí)出了預(yù)期目標(biāo)。

圖2 機(jī)器手

4 結(jié)束語(yǔ)

以顏色傳感器實(shí)現(xiàn)路面顏色的檢測(cè)，引導(dǎo)機(jī)器傳動(dòng)裝置，以高壓射流對(duì)路面進(jìn)行切割，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。該裝置使用于我國(guó)的養(yǎng)路機(jī)器，具有切割無粉塵、切縫小、對(duì)路面無損傷等特點(diǎn)。

[1](日)吉野新治.傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].顏色檢測(cè)電路,P65.

[2]筑山.辨色傳感器電路[M].P68.

[3]何圣靜,陳彪編.新型傳感器[M].兵器工業(yè)出版社,1993,3(第1版):159.

王波（1998—），男，重慶綦江人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子信息工程專業(yè)。

江世明（1965—），男，湖南新寧人，碩士生導(dǎo)師，副教授，高級(jí)工程師，從事電氣控制、嵌入式應(yīng)用等方面的教學(xué)與科研工作。