顏色傳感器在新型養路機械中的應用

邵陽學院信息工程系 王 波 江世明

顏色傳感器在新型養路機械中的應用

邵陽學院信息工程系 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換為電信號，用以控制水切割機工作。

顏色傳感；光敏二極管；導引裝置；新型養路機械

0 引言

目前大部分公路養護一直維持在鎬挖肩挑的原始狀態，而公路養護的黃金季節卻恰好在盛夏初秋的炎熱季節，頭上烈日如火焚，腳下路面似爐烤，養路工人的工作條件十分惡劣。為了提高公路養護速度和質量，近年來，用風鎬、電錘破碎等方法來修理破損路面。然而用風鎬、電錘破碎路面時，往往引起周圍路面的結構損壞，造成新的路損隱患。基于上述原因，擬采用高壓水射流技術，以紅外光為引導，實現破損路面的切割。

1 電路原理

如圖1所示，系統由顏色檢測電路、帶通濾波電路、信號放大等電路組成。

圖1 系統電路原理

1.1 顏色檢測電路

光源發出的是可見光。它是紅、橙、黃、綠、青、藍、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。光波和頻率的關系如表1所示。從表中選擇某種光，對顏色進行檢測，然后通過帶通波電路進行濾波。當檢測到某種顏色時，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通過，低于或高于這個頻率的信號將被衰減。帶通濾波器可由低通和高通兩個濾波器串聯而成，兩者同時覆蓋的頻率形成通帶。其輻頻特性如圖2所示。

圖2 帶通濾波器構成

1.3 信號放大電路

由于前級輸出的信號電流不能驅動自動感應開關電路。為此，必須采用多級放大電路。其工作原理圖如圖1所示。

當帶通濾波器輸出 來的信號經過電容C1隔直作用后，被加到T1的基極經放大后從發射極輸出，再通過C2的隔直作用加到T2的基極再一次把信號放大，放大后輸出的信號便是我們所需要的信號。

2 路面切割原理

如圖2所示為機器手，其本體由CPU控制。先在破損路面用某一顏色進行標記，檢測探頭、高壓射流裝置裝在機器手上。機器手對路面進行掃描，當掃描到某一顏色時，就由顏色傳感器引導，同時高壓射流裝置對路面進行切割。

3 模擬試驗結果

新型養路機械尚在試驗中，我們從“一是紅外引導、高壓射流控制”三個方面進行了實驗一。先在路面用紅色筆畫了任意路徑，試驗時高壓射流用壓力為4MPa的壓力泵模擬，開機后，看到機器手通過掃描找到紅線，然后沿紅線進行慢速運動，同時噴頭在找紅線后開始噴水。實出了預期目標。

圖2 機器手

4 結束語

以顏色傳感器實現路面顏色的檢測，引導機器傳動裝置，以高壓射流對路面進行切割，實驗結果表明，實現了預期目標。該裝置使用于我國的養路機器，具有切割無粉塵、切縫小、對路面無損傷等特點。

[1](日)吉野新治.傳感器電路設計手冊[M].顏色檢測電路,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].兵器工業出版社,1993,3(第1版):159.

王波（1998—），男，重慶綦江人，大學本科，現就讀于邵陽學院信息工程系電子信息工程專業。

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