本文选用2个E18-D80NK传感器，作为一种NPN常开型红外线反射式接近开关传感器，它的工作电压为直流5V，正常的工作电流为50mA，其最大的负载能力为100mA，数字量输出，不需要进行A/D转换，可直接接PLC的I/O口，通过后面的可调电位器调整检测距离(3-80CM有效)，检测到目标是低电平，正常状态是高电平。用于物体的反射式检测，如：障碍物检测，流水线计数，门禁系统，自动冲水系统等。该传感器具有体积小，功耗低，应用方便，稳定可靠等优点。2个E18-D80NK红外传感器在车体的布置如下图示：
15o30o45o60o0o15o30o45o60o90oE18-D80NK红外传感器的分布图
90o
红外传感器的电路有多种形式，在保证其工作可靠性的基础上，为了安装调试方便，我们采用了下图的电路形式。
S7-200 (CPU 224)(24V)NPN型三极管0.0L+M1M0.1红外传感器5VDC红外传感器
红外光电传感器电路
按照图示连接好电路后，通过旋钮给传感器设定一个距离参考值，本文设定的参考值为10cm，即最小的安全距离为10cm。当红外传感器处在正常的状态时，即没有检测到障碍时，那么它输入到S7-200的为高电平，此时驱动模块不输出驱动信号；当遇到障碍物时，那么输入的高电平就会变为低电平，此时就形成一个低电平信号，那么PLC通过检测到这个信号，配合相应的软件程序，判断出是哪一边传感器的输出，然后给步进电机输入正反转的信号，控制电机的转向，实
现导盲机器人的左右转弯一个步距角，此动作执行完成后，S7-200继续读红外传感器的输入信号，若还在危险的距离内，那么此信号必定还是低电平信号，那么PLC继续判断是哪一边红外传感器的输出，然后给步进电机相应的指令，以此产生相应的动作，实现导盲机器人的再次转过一个步距角；若此时不在危险的距离内，那么输入到PLC的信号是高电平信号，那么PLC不会给驱动模块输入动作的信号，此时视障用户可以直线行进。PLC不停的检测信号，不断的循环执行上面的步骤，直至使使用者和导盲机器人处于安全区为止，这样便可以达到避障的目的，给使用者安全导航。具体的流程如下：
开始S7-200电机正转左边电机反转右边N高电平否Y语音提示内部程序处理 红外传感器工作流程图
4. 3. 1.2 超声波感知模块设计
1构成及设计原理
本文选用2个DYP-ME007超声波探测模块，分别布置在中心线左右30度的底盘前端。DYP-ME007超声波探测模块的工作频率是40 kHz。工作时第一个探头先发出16个周期的超声波信号，之后开始接收回波信号，回波信号先经比例放大后得到较大的信号，再进入自动增益控制部分，将信号放大为S7-200能够识别的信号，然后再对信号低通滤波后送入S7-200，然后第二个探头再发送16个周期的超声信号，以同样的方式接收处理,如此循环发送接收。
当输入一个短期10μs的脉冲信号时，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号是一个脉冲，
它的宽度与距离成正比。可通过发射信号到收到的回响信号时间间隔计算得到距离。建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响。
10us的TTL触发信号循环发出8个40KHZ的脉冲模块内部发出信号输出回响信号回响电平输出与检测距离成正比
DYP-ME007超声波模块的时序图
本文需要DYP-ME007超声波模块将两次电压信号反馈与S7-200，不过本文并不需要计算出距离，只需编程时设定一个时间值，将发射信号到收到的回响信号时间与之对比输出数字信号即可，比如本文设定的安全距离为15cm，小于这个距离的话，那么时间的测量值势必小于设定值，就是说明在人和车已经在危险的距离了，那么这个信号经过软件处理输出控制信号给小车的驱动单元来避开障碍。
2.具体设计与实现
本文选用2个超声波传感器模块，分别位于中心线两侧30度角的底盘前端，超声波模块通过发射和接受超声波信号的时间差来计算物体的距离，发射出信号后，电压开始衰减，当超声波反射回来后，模块接收并形成一个电压信号，这个信号与初始信号对比便可以用来计算时间了，而当距离小于某一个值时，电压信号衰减不够，即没有小于某一个范围，那么超声波检测电路会误以为是自己发射的信号而不予处理，从而无法得出时间差，也就无法测出距离，这种无法工作的距离被称为是死区，本超声波传感器模块的死区为3cm，由于此模块存在测量死区，即在这个3cm的区域内超声波模块是无法正常工作的，所以我们为了避免这种情况发生，可以将超声波传感器布置在距离小车边缘5cm的位置，这样便可以消除死区对测距传感的影响，从而有效的解决这个问题了。超声波传感器模块的
具体布局如下图所示：
15o30o45o60o5cm0o15o30o45o60o
超声波模块布置图
超声波传感器的输出信号电平比较低，不足以使S7-200识别，为此需要对这个输入的信号进行放大处理，故在将信号输入前需要接入一个放大电路，本文选用9011NPN硅晶体管作为主要器件。配合其他的元器件，电路的连接示意图如下图示:
DC24V输入R12KΩR210KΩ输出R32KΩ
信号放大电路
当超声波传感器检测到距离小于设定值时，即导盲机器人和使用者处在危险的区域内时，此时超声波模块的输出电压将增大（当处于安全距离时，超声波模块的输出电压在零点几到一点几伏特，此时电压尚不能打开三极管），电容瞬间短路，为二极管快速提供基极电流，这样加速了晶体管的导通，此时输出地信号变为直流24V，作为PLC的输入信号。当使用者和导盲机器人位于危险的区域外时，此时超声波传感器输出的信号电压降低，晶体管突然关断(输入信号突然发生跳变)，电容也瞬间导通，为卸放基极电荷提供一条低阻通道，这样加速了晶体管的关断。电容通常取值几十到几百皮法。这里取100PF，电路中的R1、R2电阻是为了保证没有输入高电平时二极管保持关断状态；R3是为了保证有输入高电平时可以将高电平信号放大为+24V输出，另外R1还做基极电流限流用。
DYP-ME007超声波测距模块电气参数如下： ● 工作电压 DC 5V ● 工作电流 15mA ● 工作频率 40KHZ ● 最远射程 3.5m ● 最近射程 3cm
● 输入触发信号 l0US的TTL脉冲
● 输出回响信号 输出TTL电平信号，与射程成比例
超声波模块实物规格
超声波测距模块的引脚接线如下图所示，使用上只需要5V电源供应、DV地线连接、触发信号输入、与回响信号输出等四支接脚。此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的GND端先连接，否则会影响模块的正常工作。
按照图示连接好电路后，就可以给超声波传感器设定一个距离安全值了（即大于这个距离的区域才是安全区），超声波传感器开始对外界发射检测脉冲。本文设定的参考值为15cm，即最小的安全距离为15cm。当超声波传感器处在正常的状态时，即障碍处在安全区域时，那么它接受到的反馈电压为低电平，此时尚