一起玩转树莓派（12）——U型光电传感器

Posted 2021-09-09 珲少

一起玩转树莓派（12）——U型光电传感器

    本篇博客，我们将使用U型光电传感器实现一个简单的测速工具。本实使用的元件简单，实验的原理也非常简单。

一、关于U型光电传感器

    U型光电传感器由于其有一个U型的凹槽而得名。其凹槽的一侧会发射红外光，凹槽的另一侧装有接收装置。通过对红外光的遮挡与导通，从而改变元件信号源引脚的电平高低。基于这种特性，我们很容易使用U型光电传感器来测量是否有物体遮挡光线。在测速领域，运用广泛。

    本实验使用的传感器模块如下图所示：

可以看到，此元件有3个引脚，GND引脚为接地引脚，VCC引脚为电源引脚，OUT引脚是输出引脚，当接收器能够接收到从发射源发出的光线时，输出引脚为低电平，当光线被阻断时，输出引脚为高电平。

二、计数器 OR 测速器

    U型光电传感器有着非常广泛的应用，试想一下，如果一个车间流水线在不停的生产商品，如何方便的对生产的商品数量进行自动计数？这时我们就可以将一个U型光电传感器安装到商品的传送带上，只要有商品从传送带上通过，即会挡住传感器发射源发出的红外光，从而触发电平的跳变，实现计数功能。除此之外，U型光电传感器也可以方便的实现测速，我们只要知道了物体的长度和物体通过U型传感器的时间，就可以使用公式v = s / t从而计算出物体运动的速度。下面我们就来编写代码实现这两个功能。

    首先，元件与树莓派连线如下：

U型光电传感器	树莓派
VCC	3.3V电源
GND	GND
OUT	GPIO17(BCM编码)

编写如下代码：

#coding:utf-8

import RPi.GPIO as GPIO
import time
# 采用物理编码
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# BCM GPIO17的物理编码是11
out_pin = 11
# 0 计数模式 1 测速模式
MODE = 0
count = 0
# 测速模式下，需要初始化长度S 单位为毫米
S = 10
t1 = 0
t2 = 0

# 进行引脚的初始化，不被遮挡时为低电平，使用低电平的下拉电阻
GPIO.setup(out_pin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

# 定义回调函数
def switch_state(pin):
    global count,t1,t2
    # 如果是高电平
    if GPIO.input(pin):
        print("物体遮挡")
        if MODE == 0:
            count += 1
        else:
            t1 = time.time()
    else:
        print("物体遮挡消失")
        if MODE == 0:
            print(\'计数器-数量：%d\'%(count))
        else:
            t2 = time.time()
            t = t2 - t1
            v = S / t
            print(\'测速器-速度%fmm/s\'%(v))

GPIO.add_event_detect(out_pin, GPIO.BOTH, callback=switch_state)

while True:
    pass

如上代码所示，我们可以设置MODE变量来让元件工作在计数模式下或者测速模式下。在树莓派上运行此代码，尝试下计数和测速的功能吧。