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1、基于夏普GP2Y0A21传感器的PSD技术定距仪设计在精细测距行业中基于PSD技术的非接触性激光测距仪代表了最高的性能，但由于其高昂的价格，使得很多科研者、工程师、消费者等不得不望而却步。介绍了基于PSD技术的夏普GP2Y0A21型，并在此根底上结合ADC及单片机进展了定距装置的设计，对GP2Y0A21型传感器在间隔最敏感的区域做了具体的记录测量，在设计中以PROTEUS仿真为平台，然后再进展实物验证，在反复验证后，本系统的设计性能参数能到达定距26mm、分辨率0.1mm、响应时间小于10mm,根本不受背景光及温度的影响，能知足大局部工程应用的性能要求，且所用的元器件价格低廉，有很高的性价比，
2、具有很好的工程应用价值。PSD是一种基于横向光电效应的位置敏感传感器，由于其对光斑位置的敏感到达了微米级程度，因此被用于很多科研攻关，但在工业消费行业中却由于它的造价本钱高，且微米级的精度也没必要，因此并不普及。基于PSD技术的夏普GP2Y0A21传感器默认的测距分辨率为1mm,在经过本文的电路设计后可以很好的进步其定距分辨率，并在控制本钱的前提下到达了工业消费中工程应用的要求。夏普GP2Y0A21传感器简介夏普GP2Y0A21型间隔测量传感器是基于PSD的微距传感器，其有效的测量间隔在80cm以内，有效的测量角度大于40，输出的信号为模拟电压，在0到8cm左右的范围内与间隔成正比非线性的关系
3、，在1080cm的间隔范围内成反比非线性关系，平均功耗约为30mA,反响时间约为5ms,并且对背景光及温度的适应性较强。由于输出的信号为模拟电压的形式，且价格低廉，因此工程测量等方面有很多可以值得挖掘利用的实用前景。由于GP2Y0A21是基于PSD原理的设计，而PSD的光谱范围很宽，对于PSD来讲，这既是它的优点也是它的缺点，优点是它可以适应各种光谱的设计，缺点是轻易被四周环境的杂光影响，尤其是背景光；早在上世纪60年Lucovusky利用横向光电效应引导出PSD方程：其中L为有效光敏面的1/2、X为光照的重心位置、I1和I2分别为PSD两电极的电流。按照这个公式通过电路的设计可以确定光照位置
4、，但这是在理想情况下所得，实际情况是背景光以及半导体的暗电流会对X造成较大的误差。因此很多学者在Lucovusky方程的根底上提出了光信号调制解调法、采样-保持法等手段加以辅助。对于光信号的调制解调法，其方法是利用相互关检测原理，对光信号进展调制和解调，由于调制的光信号有时间相关性并与时间成函数关系，杂波等信号那么没有此特性，在接收局部再对此函数信号进展一定时间的积累而杂光等无法积累，这样就可以把带有时间内容的函数光信号从杂波中剥离出来，进而滤除了杂光等的影响，得到准确的光照位置信号。GP2Y0A21采用了光信号调制和解调电路，其调制信号为1kHz,电路框图如图1所示，主要由5个局部组成：信号处理电路、红外LED驱动电路、振荡电路、电源稳压电路、电路输出电路，它的光信号处理电路中又包含了I-V转换电路、比拟电路、同步检测电路、解调电路以及电源稳压和振荡电路。由于采用了相互关检测的原理设计，因此实际应用中几乎不受类似背景光等杂光的影响。图1夏普GP2Y0A21内部电路框图