OOMWOO 壁面传感器与地毯识别传感器选型解析：TSOP38238 红外壁检测与 300kHz 超声波地毯传感器规格全解

OOMWOO 壁面传感器与地毯识别传感器选型解析：TSOP38238 红外壁检测与 300kHz 超声波地毯传感器规格全解

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OOMWOO 是开源扫地机器人项目，其 BOM 中新增了两类感知器件：以 Vishay TSOP38238 IR 接收器 + 940nm IR LED 为核心的定制 PCB 壁面/近距离传感器，以及基于 300kHz 超声换能器的地毯识别传感器。本文以 contributions/part-specs/OsakaTX/wall-carpet-sensor-specs.md 为骨架，结合仓库内的 BOM.md 条目、I/O 板原理图编译与 floor-care / dock-cycle 两个 RFC，完整给出两颗传感器的器件规格、工作机理、电路设计要点、变体选型与采购建议，帮助你在自制扫地机器人上复现壁面贴边与地毯识别能力。

1. 背景：BOM 中新增的两条传感器条目

上游 BOM.md 在 2026-07-15 的提交（壁传感器2a71e64、地毯传感器91476ba）中新增了两条物料：

• Wall sensor（壁传感器）：定制 PCB，TSOP38238 IR 接收器 + 940nm IR LED，用于 dock（充电桩）检测；BOM 同时给出 VL6180 距离传感器、VL53L0CX / VL53L4CD / TMF8806 等备份方案，以及防尘失效时的 Sharp 类模拟距离传感器备选（见 BOM.md）。
• Dock homing sensor（回桩归位传感器）：同款定制 PCB，2× TSOP38238 IR 接收器（见 BOM.md）。
• Carpet sensor（地毯传感器）：300kHz 超声波，$6–12/个；BOM 标注零售货源稀缺（低可用性），建议厂商直购（见 BOM.md）。

需要先厘清一个价格口径：BOM 中 Wall sensor 单件估价为$3，而规格文档给出的整板成本分解为$5–10（TSOP38238 约 $0.50–1.00 + IR LED 约 $0.25–0.75 + PCB + 外围无源器件），两者差异在于后者含 PCB 制版与焊接成本，选型预算时应以整板成本口径为准。

本规格文档的目标，正是为这两条 BOM 条目从厂商数据手册与供应商列表中找到可验证的器件规格，本文按"壁传感器 → 地毯传感器 → 汇总"的顺序展开。

2. Wall Sensor —— TSOP38238 IR 接收器 + 940nm IR LED

壁传感器本质是一个主动反射式近距离传感器（active reflective proximity sensor）：940nm IR LED 发射 38kHz 调制的红外光，TSOP38238 接收来自附近墙面的反射并输出解调后的数字信号。

2.1 IR 接收器 —— Vishay TSOP38238

依据 Vishay 数据手册（Doc 82491, Rev 2.1, 2025-05-27），核心参数如下：

关键应用注意点（直接决定驱动方案）：

• TSOP38238 是为遥控系统（38kHz 调制突发）设计的，不是连续波（CW）近距离探测器件。用作壁面感知时，IR LED 必须以38kHz 调制的突发序列驱动，且每个突发不少于 10 个载波周期，才能匹配接收器的 AGC 与带通滤波器。若发射连续光，AGC 会将其当作干扰自动抑制，接收器将不输出有效信号。
• 输出为低有效数字信号——检测到有效 38kHz 红外时 OUT 引脚拉低。
• 内置 AGC 自动抑制连续信号与环境光干扰（荧光灯、最高 40klx 的日光），这正是把它用于机器人壁面感知的底气所在。
• 光谱灵敏度峰值约 950nm，与 940nm 发射器有良好的匹配。

2.2 IR LED 发射器 —— 940nm

BOM 只写了 "940nm IR LED" 而未指定具体型号。VishayTSAL6100是典型的 940nm IR LED，通常与 TSOP382xx 系列接收器搭配使用（数据手册 Doc 81009, Rev 1.8）：

更宽波束的 940nm 替代型号（需要更广的墙面覆盖时）：

• TSAL6200：半强度角 ±17°，辐射强度约 25mW/sr——波束更宽、强度更低；也是 TSOP38238 数据手册中用于"≥30m 传输距离"测试的配套发射器。
• TSAL6400：半强度角 ±20°——更宽，适合近距离壁面感知。

2.3 壁传感器应用电路设计

定制 PCB 壁传感器作为主动反射式近距离传感器工作的信号流：

IR LED (940nm) Wall surface │ ← modulated │ │ 38kHz burst │ └─────────→ ──────────→ │ │ ← reflection └────→ TSOP38238 (38kHz receiver) │ ▼ MCU GPIO (active-low)

设计参数清单：

• 发射驱动：38kHz 调制（例如 MCU PWM），突发长度 ≥10 个载波周期。
• 探测距离：取决于 LED 辐射强度与墙面反射率，典型的贴墙跟随工作距离为10–50mm。
• 输出：检测到反射时输出低有效数字脉冲，直接进 MCU GPIO，无需 ADC。
• 供电：2.0–5.5V，兼容 3.3V 与 5V 逻辑。
• PCB 布局要点：IR LED 与接收器并排放置，两者之间加**遮光挡板（barrier）**防止发射器与接收器直接耦合（直射会淹没反射信号）；发射轴相对平行方向倾斜15–30°，以获得最优反射几何。
• 整板成本：$5–10。

I/O 板的同族佐证：仓库内 io-board-sensors-and-motors-schematic.md 记录了板载Dock IR 接收器采用 TSOP34138（38kHz，与 TSOP38238 同属 TSOP 家族、同族供电范围 2.0–5.5V），信号经4.7kΩ 上拉（R63/R66）接入 STM32 数字输入（网络名DOC-IR-SENS1/2）。文档还特别对比了两者的差异：TSOP34138 的最小载波突发为8 cycles，而 TSOP38238 为10+ cycles——归位信标检测需要更快的响应，因此 dock 端选了突发更短的型号，而壁面传感器选 TSOP38238。这说明同一家族的不同后缀对应不同的 AGC/突发策略，选型时须与驱动固件的调制参数配套。

2.4 在 OOMWOO 中的双重用途：回桩检测与壁面跟随

这颗壁传感器在软件架构中被复用于两个场景，属于共享硬件：

• dock-cycle（回桩归位）：机器人端最终逼近阶段用2× 前置 IR 接收器 + 挡板，靠左右差分信号对准充电桩的 IR 归位信标；搜索/捕获阶段用1 左 + 1 右宽视场 dock 检测接收器，在不知道充电桩位置时也能转向它（见 dock-cycle/README.md）。
• floor-care（壁面/边缘跟随）：侧向 IR 接收器配合侧向 IR"壁面照明"发射器，通过恒定反射强度控制实现贴墙行驶——墙在左侧时反射变弱则略微转向墙面、变强则略微远离，同时用地图+确认步骤抵消墙面颜色/反射率变化带来的强度漂移（见 floor-care/README.md）。

由于光束是调制的，必须让 dock 信标与壁面照明发射器可区分（不同调制模式或分时复用），避免把墙的反射误判为充电桩（dock-cycle/README.md 的明确要求）。

2.5 高级替代方案：VL53L7CX 多区 ToF

BOM 备注中提及 "VL53L7CX a premium option"：这是一颗8×8 多区（64 zone）飞行时间传感器，90° 对角视场（65°×65° 典型），测距可达 350cm，I²C 接口（默认地址 0x52，最高 1MHz），封装 6.4×3.0×1.6mm（LGA-16）。与壁传感器的"有/无"二元检测相比，它能输出真实距离，作为更精确的壁面/障碍物传感器（详细引脚与供电要求见 obstacle-detection-tof-vl53l7ch.md）。代价是价格更高（$8–15），通常作为需要距离闭环的贴墙/避障方案保留。

3. Carpet Sensor —— 300kHz 超声波地毯传感器

BOM 指定的地毯识别传感器为 300kHz 超声波换能器（$6–12）。它通过分析地板表面对超声脉冲的回波特征来区分地毯与硬质地板，而非简单地测距。

3.1 制造商标称规格 —— HTW HT-300PLTR1612-1

依据成都汇通西电电子（HTW）在 Made-in-China 上的产品资料：

3.2 产品变体矩阵（选型关键）

HTW 提供四种 300kHz 地板材质识别传感器变体，区别在于是否集成 PCBA 与算法：

对 OOMWOO 的选型结论（原文建议）：HT-300PLT-MIR 变体最实用——默认 I/O 模式直接输出"硬地板 vs 软地板（地毯）"的数字结果，无需开发任何算法；裸换能器 HT-300PLT1612 则需要大量的 DSP 工作来处理回波特征。如果项目追求最简集成，应优先 MIR；如果团队有信号处理能力且预算敏感，可退而选择 PLT-A 甚至裸换能器。

3.3 超声波地毯识别的工作原理

传感器安装在机器人底盘朝下，指向地板表面（约 30mm 距离）。压电陶瓷元件发射 290kHz 超声脉冲并接收回波：

• 硬地板（瓷砖、木地板、复合地板）：强而锐利的镜面反射——高幅度、短衰减。
• 地毯（柔软、吸声）：漫反射、衰减明显——幅度更低、衰减更长。

通过对回波特征（幅度、衰减时间、频移）的分析对表面进行分类。HT-300PLT-M / MIR 变体将这一算法预装在模块内部，直接输出简单数字信号。

3.4 替代货源：Roborock OEM 地毯传感器模块

零售渠道存在 Roborock 原装超声波地毯识别模块（AliExpress 有售，替换件）：

Roborock S7 及后续机型（S7、S7 MaxV、S7 Max Ultra、S8、S8+、S8 Pro Ultra、Q Revo）的官方产品页与论坛均确认搭载 "Ultrasonic Carpet Recognition"（超声波地毯识别），其替换模块即上述同一级别的 300kHz 换能器。但 BOM 明确提示该零售货源"low availability retail（零售可用性低）"，建议厂商直购——HTW 在 Made-in-China 的列表提供厂商一手供货，按数量 $3–6/件，明显低于零售价。

4. 汇总对比表

5. 与软件栈的衔接：这两颗传感器将驱动什么行为

• 表面识别与拖布联动：floor-care RFC 明确要求"识别地毯 vs 硬木地板"并据此执行拖布升降（地毯上抬起拖布、硬木上放下，"永远不弄湿地毯"），验收标准包括表面分类准确率与零地毯沾湿事件（floor-care/README.md）。本文的地毯传感器即为此行为提供硬件输入。
• 贴墙清扫与回桩：壁传感器同时服务 floor-care 的恒定反射强度贴墙跟随与 dock-cycle 的回桩归位，二者共享 I/O 板上的Side proximity IR L/R与IR LED PWM信号（见 io-board-sensors-and-motors-schematic.md 与 dock-cycle/README.md）。
• 仿真先行：由于 Gazebo 没有原生 IR/超声传感器模型，RFC 建议用逻辑传感器（视线 + 方位 + 距离衰减强度）与短程窄射线传感器近似建模，并在真实硬件上重新验证（见 dock-cycle/README.md 与 obstacle-avoidance/README.md）。

6. 已知缺口与后续验证清单

规格文档在给出完整器件数据的同时，也如实标注了尚未确认的空白，这同样是后续硬件工作的重要输入：

本文核心规格编译自 wall-carpet-sensor-specs.md（2026-07-15，part-specs 模块）；BOM 条目、I/O 板原理图与软件 RFC 交叉印证详见 BOM.md、io-board-sensors-and-motors-schematic.md、floor-care/README.md 与 dock-cycle/README.md。文中价格与参数来自厂商数据手册/供应商列表原文，未做实测验证，量产选型前请以最新数据手册与实测为准。

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