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  • 紅外二極管感應(yīng)電路的原理圖解析
    • 發(fā)布時(shí)間:2021-06-15 18:25:41
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    紅外二極管感應(yīng)電路的原理圖解析
    一、電路功能概述
    紅外二極管感應(yīng)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,手移開后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅,靈敏度非常高。該電路設(shè)計(jì)思路于銀行自動(dòng)開門關(guān)門的生活場景,人走進(jìn)銀行,門自動(dòng)打開,離開后門自動(dòng)關(guān)閉。或者說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(dòng)流出,離開后水自動(dòng)關(guān)閉。該電路應(yīng)用的生活場景非常多,是電路設(shè)計(jì)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(diǎn)。
    二、電路原理圖
    紅外二極管
    三、原理圖工作原理
    紅外感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)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(yùn)算比較器組成的電壓比較電路等相關(guān)知識(shí)點(diǎn),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(yùn)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(shí)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(shí)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(shí)候, LM358的1腳就會(huì)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(shí),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(shí)候, LM358的1腳就會(huì)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(diǎn)亮。
    通過以上調(diào)試步驟,可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí),蜂鳴器發(fā)聲,發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)手離開紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí),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(bào)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。
    紅外二極管
    三、原理圖工作原理
    紅外感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)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(yùn)算比較器組成的。
    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(yùn)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(shí)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(shí)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(shí)候, LM358的1腳就會(huì)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(shí),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(shí)候, LM358的1腳就會(huì)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(diǎn)亮。
    通過以上調(diào)試步驟,可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí),蜂鳴器發(fā)聲,發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)手離開紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí),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(bào)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。
    紅外二極管
    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(cuò)哦,下圖是焊接電路的反面走線。
    紅外二極管
    如果制作、調(diào)試沒有成功,請從下面幾個(gè)方面進(jìn)行檢修與調(diào)試:
    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,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(cuò)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(shí)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(shí)的電壓值(是否為低電平)和當(dāng)手移開紅外接收管上面時(shí)的電壓值(是否為高電平)。因?yàn)榛鹬泻写罅康募t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(shí)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(shí)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(shí)LM358的1腳的電壓值(是否為高電平)。
    9、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。
    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(shí)現(xiàn)當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時(shí),蜂鳴器報(bào)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(shí),蜂鳴器停止報(bào)警,LED熄滅。
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