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Lab 5紅外線測距校正&類比訊號輸入實驗
1.實驗目的：
學習KNRm類比電壓量測方式。
了解紅外線近接感測器原理與使用方式。
2.原理說明：
2.1 KNRm類比電壓量測
KNRm主機中內建A/D(Analog-to-digital converter)類比電壓量測通道，可以連接廣泛的感測器並量測感測器的類比電壓，如紅外線、傾斜儀、陀螺儀等感測器。KNRm 主機總共有16組類比電壓通道，分別為二個群組(channel 0-7, 8-15)。使用者可以決定每一個群組為single-ended 或differential 模式輸入。在single-ended模式，感測器的正端可接到某個AI channel，負端可接到AI GND。在differential 模式，電壓數據會由兩個AI channel 組成，例如正端接到AI 0，負端接到AI 1。在single-ended 模式，可量測到的電壓範圍為0V~4.5V。 在differential 模式，可量測到的電壓範圍為 -4.5V~4.5V。
KNRm類比電壓輸入的位置如圖5-1有兩種介面設計，第一為彈簧接頭共提供14個接點，此接點在陣列中表示為2~16。由左至右第3到8的接點為6組類比電壓輸入可使用單芯線與感測器訊號進行連接，而感測器所需之電源則可利用KNRm所提供的電力供應，第1、2個接點為5V電源輸出，第9~14為電源接地。第二種為紅外線測距儀連接埠共兩個，每一個連接埠都有5V、GND與訊號線，此接點在陣列中表示為0、1。所以KNRm最多能夠擁有16組的類比電壓輸入，用來量測感測器的資訊。
2.2 紅外線測距儀工作原理
紅外線測距儀能夠感測前方的物體，生活中應用相當廣泛，如常見的自動感應水龍頭、自動沖水等。KNRm的紅外線測距儀如圖5-2所示為Sharp GP2Y0A21YK0F，有效的感測距離約10~80 cm，工作電壓為4.5~5.5V，輸出的形式為類比電壓。此類型的紅外線感測器如圖5-3採用的是一維PSD(1-D Position Sensitive Detector)的方式進行位置測，PSD能夠在一維空間進行多點的感測，能夠得知入射光線的位置。紅外線感測器具有紅外線(IR)發射器以及一維的PSD元件，當感測器發射紅外線光束至物體表面時，會因為距離不同，將光束反射在PSD元件對應的位置上，依據光線抵達的位置不同，可以推算物體表面的與紅外線感測器的距離。
紅外線感測器會將距離以類比電壓的方式輸出，每一種型號的紅外線感測器都會有個別的測量範圍與電壓-距離轉換方式。以GP2Y0A21YK0F為例，類比電壓的輸出與距離關係如下圖5-4，電壓會隨著距離的增加而減少，僅在10~80公分的範圍間呈反比關係，在電壓與距離轉換的時候需要特別注意。
2.3 KNRm類比電壓輸入與紅外線所使用之vi
KNRm所提供的類比電壓擷取VI能夠以陣列的方式一次擷取16個通道的A/D轉換結果，以及提供一個紅外線測距儀的距離轉換VI供使用者使用。
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