紅外感應(yīng)自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)調(diào)試

摘 要本文主要設(shè)計(jì)了一種靠紅外感應(yīng)二極管的自動(dòng)感應(yīng)電路。該電路應(yīng)用的生活場(chǎng)景非常多，是電路設(shè)計(jì)人員必須掌握的一種電路。本文主要應(yīng)用理論分析和實(shí)驗(yàn)法，并重點(diǎn)闡述了電路的調(diào)試過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)紅外發(fā)射管和紅外接收管的工作原理及使用方法，掌握運(yùn)算比較器的實(shí)際應(yīng)用提供了學(xué)習(xí)思路。

【關(guān)鍵詞】紅外感應(yīng) LM358 紅外感應(yīng) 二極管

紅外感應(yīng)電路功耗低，可靠性強(qiáng)，相互干擾小，已經(jīng)在現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，例如銀行自動(dòng)開(kāi)門關(guān)門，人走進(jìn)銀行，門自動(dòng)打開(kāi)，離開(kāi)后門自動(dòng)關(guān)閉?；蛘呖系禄雀邫n餐廳的水龍頭，當(dāng)手放在水龍頭下，水自動(dòng)流出，離開(kāi)后水自動(dòng)關(guān)閉等生活場(chǎng)景，都采用了紅外線感應(yīng)技術(shù)，它使這些電器的控制變得十分簡(jiǎn)單、方便。

1 紅外感應(yīng)電路的基本組成及功能原理

紅外感應(yīng)電路由以紅外發(fā)射管D1、紅外接收管D2為核心的紅外感應(yīng)電路，以可調(diào)電阻R3、通用運(yùn)算放大器LM358為核心的取樣比較電路，以三極管9012 、V1、V2、蜂鳴器Y1、發(fā)光二極管D3為核心元件的聲音輸出、顯示電路構(gòu)成。

本電路可以實(shí)現(xiàn)用手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈點(diǎn)亮，手移開(kāi)后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。該電路應(yīng)用的生活場(chǎng)景非常多，是電路設(shè)計(jì)人員必須掌握的一種電路。

2 電路設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 紅外感應(yīng)控制電路

通上5V電源，紅外發(fā)射管D1導(dǎo)通，如果此時(shí)無(wú)遮擋物，則紅外接收管D2沒(méi)有接受到紅外光，紅外接收管D2仍然處于反向截止?fàn)顟B(tài)。紅外接收管D2負(fù)極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

當(dāng)用手接近紅外發(fā)射管D1時(shí)，紅外光被檔住并反射到紅外接收管D2上，紅外接收管D2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管D2負(fù)極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。

2.2 取樣比較電路

LM358的2腳的電壓取決于可調(diào)電阻R3，只要調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R3到合適的時(shí)候（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(shí)候， LM358的1腳就會(huì)輸出高電平，并通過(guò)限流電阻R4送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管V1、V2截止，蜂鳴器Y1不發(fā)聲，發(fā)光二極管D3熄滅。

如果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(shí)候， LM358的1腳就會(huì)輸出低電平，并通過(guò)限流電阻R4送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管V1、V2導(dǎo)通蜂鳴器Y1發(fā)聲，發(fā)光二極管D3點(diǎn)亮。

2.3 電路顯示結(jié)果

通過(guò)以上分析，該電路可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管D1和紅外接收管D2的上面時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)手離開(kāi)紅外發(fā)射管D1和紅外接收管D2的上面時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，達(dá)到了紅外感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)的效果。

3 紅外感應(yīng)電路調(diào)試技巧

3.1 觀察法

檢查每個(gè)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， LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。

3.2 電阻法

根據(jù)原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬(wàn)用表檢測(cè)每條線路是否導(dǎo)通。檢測(cè)每處GND是否和電源負(fù)極接頭是否連通；檢測(cè)每處VCC是否和電源接頭是否連通。

3.3 基本電路分析法

3.3.1 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(jiàn)的，但是可以用手機(jī)的照相功能看見(jiàn)紅外光。檢修過(guò)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。

3.3.2 紅外接收電路的檢修

用萬(wàn)用表測(cè)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(shí)的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開(kāi)紅外接收管上面時(shí)的電壓值（是否為高電平）。

3.3.3 電壓取樣電路的檢修

測(cè)試可調(diào)電阻R3的第三腳電壓值是否在2.5V左右，旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻時(shí)電壓值是否可變。

3.3.4 電壓比較電路的檢修

主要用萬(wàn)用表測(cè)LM358的1腳電壓，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時(shí)LM358的1腳的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開(kāi)紅外接收管上面時(shí)LM358的1腳的電壓值（是否為高電平）。

3.3.5 報(bào)警電路、LED顯示電路的檢修

可用電源地直接加在V1、V2的基極，看看是否報(bào)警和LED點(diǎn)亮。損壞的元件可能是9012和發(fā)光二極管。

4 總結(jié)

本文根據(jù)現(xiàn)有的芯片及技術(shù)，運(yùn)用數(shù)字電路和模擬電路知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單可用的紅外感應(yīng)式電路。電路也可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的阻值，可增加輻射距離，這樣可將電路作為報(bào)警器使用。就熟悉元件、芯片屬性，深入領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用常用器件制作實(shí)用小電路，提高個(gè)人動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)實(shí)際電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程而言，此電路設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了目標(biāo)。

當(dāng)然，此電路還存在著一些缺陷。本電路是考慮在一個(gè)比較良好的外界環(huán)境下使用的，而且在電路的安全穩(wěn)定性方面也沒(méi)有做太多的深究，省略了一些保護(hù)性的元器件。但是從整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程和調(diào)試方式可以看出，此電路無(wú)論是基本原理、使用到的芯片的復(fù)雜度和各種元器件的數(shù)量，還是最后的連線布局，都是非常淺顯易懂的，而且器件都是非常常用、廉價(jià)的，也是值得推廣的。

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作者簡(jiǎn)介

謝兆清（1982-），男，廣東省清遠(yuǎn)市人。大學(xué)本科學(xué)歷。畢業(yè)于湛江師范學(xué)院?，F(xiàn)為廣東省清遠(yuǎn)市技師學(xué)院電子技術(shù)中級(jí)講師。主要研究方向?yàn)橹悄茈娮赢a(chǎn)品設(shè)計(jì)。

作者單位

清遠(yuǎn)市技師學(xué)院 廣東省清遠(yuǎn)市 511517