紅外二極管感應(yīng)電路原理圖分析

一、電路功能概述

紅外二極管感應(yīng)電路可以實現(xiàn)用手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈點亮，手移開后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。該電路設(shè)計思路來源于銀行自動開門關(guān)門的生活場景，人走進(jìn)銀行，門自動打開，離開后門自動關(guān)閉?；蛘哒f來源于肯德基等高檔餐廳的水龍頭，當(dāng)手放在水龍頭下，水自動流出，離開后水自動關(guān)閉。該電路應(yīng)用的生活場景非常多，是電路設(shè)計人員必須掌握的一種電路。

特別注意，本電路制作成功后，必須調(diào)試后才能達(dá)到相應(yīng)的效果，只有掌握了紅外感應(yīng)電路的工作原理后才能調(diào)試好相關(guān)的參數(shù)，所以工作原理是學(xué)習(xí)重點。

二、電路原理圖

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示例圖

三、原理圖工作原理

紅外感應(yīng)電路的設(shè)計采用模擬電路中的電阻分壓取樣電路、紅外二極管感應(yīng)電路、三極管電路、運算比較器組成的電壓比較電路等相關(guān)知識點，請制作者務(wù)必學(xué)習(xí)。

紅外感應(yīng)電路由以紅外發(fā)射管VD1、紅外接收管VD2為核心的紅外感應(yīng)電路，以可調(diào)電阻RP1、通用運算放大器LM358為核心的取樣比較電路，以三極管9012 VT1、VT2、蜂鳴器HA1、發(fā)光二極管LED1為核心元件的聲音輸出、顯示電路構(gòu)成。

通上5V電源，紅外發(fā)射管VD1導(dǎo)通，發(fā)出紅外光(眼睛是看不見的)，如果此時沒有用手擋住光，則紅外接收管VD2沒有接受到紅外光，紅外接收管VD2仍然處于反向截止?fàn)顟B(tài)。紅外接收管VD2負(fù)極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

LM358的2腳的電壓取決于可調(diào)電阻RP1，只要調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1到合適的時候(用萬用表測量LM358的2腳的電壓大概為2.5V左右)，就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，當(dāng)V+ > V-的時候， LM358的1腳就會輸出高電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2截止，蜂鳴器HA1不發(fā)聲，發(fā)光二極管LED1熄滅。

當(dāng)用手靠近紅外發(fā)射管VD1時，將紅外光檔住并反射到紅外接收管VD2上，紅外接收管VD2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管VD2負(fù)極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。

LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，V+ < V-的時候， LM358的1腳就會輸出低電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2導(dǎo)通蜂鳴器HA1發(fā)聲，發(fā)光二極管LED1點亮。

通過以上調(diào)試步驟，可以實現(xiàn)當(dāng)手移動到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點亮。當(dāng)手離開紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時，蜂鳴器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，產(chǎn)生了感應(yīng)手的效果。

四、組裝及調(diào)試技巧

請根據(jù)紅外二極管感應(yīng)電路的原理圖和PCB布局圖(如下圖)，按照紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、電壓取樣電路、電壓比較電路、報警電路、LED顯示電路的順序安裝。安裝前一定要學(xué)習(xí)紅外感應(yīng)電路工作原理，并熟記電路原理圖， 以便正確安裝。

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示例圖

安裝的時候請注意：圖中左邊的紅外發(fā)射管VD1是白色的，右邊的紅外接收管VD2是黑色的，右邊的紅外接收管(黑色的)是反向接法(負(fù)極接正電壓，正極接地)，和穩(wěn)壓二極管的接法類似。

在確保所有線路焊接完全正確、沒有漏焊、假焊，焊接安裝成功的情況下，可以進(jìn)入下面的調(diào)試。

首先用黑電膠布把紅外發(fā)射管和紅外接收管包好，只留下頂端，請參考實物圖。

然后通上5V直流電壓，用萬用表測LM358的3腳電壓，并用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面，造成紅外接收管能接收反射的紅外光，記下此時的電壓值(我們制作的產(chǎn)品的電壓值大概是1V左右)。然后拿開手后，再記下此時的電壓值(我們制作的產(chǎn)品的電壓值大概是3V左右)。

上面的調(diào)試步驟就是為了得到LM358的3腳電壓值的變化范圍，然后用萬用表測LM358的2腳電壓，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R3，使得LM358的2腳電壓在2V左右(目的是處于LM358的3腳電壓變化范圍內(nèi))。

調(diào)試完成后，可以穩(wěn)定的用手遮擋調(diào)試，性能非常穩(wěn)定，如下圖所示：

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示例圖

圖中紅外發(fā)射管(左邊白色的)和紅外接收管(右邊黑色的)已經(jīng)用黑電膠布把包好，包好后很難分清顏色。特別要說明的紅外接收管(右邊黑色的)是反向接法(負(fù)極接正電壓，正極接地)，和穩(wěn)壓二極管的接法一樣，可別接錯哦，下圖是焊接電路的反面走線。

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示例圖

如果制作、調(diào)試沒有成功，請從下面幾個方面進(jìn)行檢修與調(diào)試：

1、觀察法：檢查每個元件是否安裝正確，特別要注意紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管的正負(fù)極，可調(diào)電位器的的引腳順序，LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。

2、電阻法：根據(jù)原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬用表檢測每條線路是否導(dǎo)通。電子初學(xué)者，焊接的線路多有虛焊、漏焊、假焊等情況，電路搭建錯誤，所以首先檢查每條線路是否焊接好，也就是電氣性能是否保證。

3、電阻法：檢測每處GND是否和電源負(fù)極接頭是否連通;檢測每處VCC是否和電源接頭是否連通。

4、以上檢測沒有問題的情況下，可以用黑電膠布把紅外發(fā)射管和紅外接收管包好，只留下頂端，請參考實物圖。

5、紅外發(fā)射電路的檢修。紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外光，人的肉眼是看不見的，但是可以用手機(jī)的照相功能看見紅外光。檢修過程中可以借助于手機(jī)的照相機(jī)功能查看紅外發(fā)光電路是否正常。主要查看限流電阻的阻值和紅外發(fā)光二極管的正負(fù)極性是否安裝正確。

6、紅外接收電路的檢修。主要用萬用表測紅外接收二極管的負(fù)極，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時的電壓值(是否為低電平)和當(dāng)手移開紅外接收管上面時的電壓值(是否為高電平)。因為火中含有大量的紅外光，因此可以用打火機(jī)打火(模擬紅外光的照射)檢查紅外接收電路是否正常。

7、電壓取樣電路的檢修。主要是測試可調(diào)電阻RP1的第三腳電壓值是否在2.5V左右，旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻時電壓值是否可變。

8、電壓比較電路的檢修。主要用萬用表測LM358的1腳電壓，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時LM358的1腳的電壓值(是否為低電平)和當(dāng)手移開紅外接收管上面時LM358的1腳的電壓值(是否為高電平)。

9、報警電路、LED顯示電路的檢修?？捎秒娫吹刂苯蛹釉赩1、V2的基極，看看是否報警和LED點亮。損壞的元件可能是9012和發(fā)光二極管。

經(jīng)過以上步驟的檢查、檢測后，基本上可以排除故障，可以實現(xiàn)當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器報警，LED燈亮;當(dāng)用手移開紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器停止報警，LED熄滅。