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红外二极管感应报警电路设计与制作

发表时间:2015-4-25  浏览次数:10108  
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红外二极管感应报警电路设计与制作

设计:刘昆山

我们主张电子技术初学者最好用万能板焊接电子制作产品,因为这种电子制作的方法,不仅能练习焊接技术,同时还能提高识别电路图和分析原理图的能力,为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。

因此我们开发的入门型电子制作均采用万能板+元器件的设计模式,我们保证所有产品我们都制作过,并且成功。

一、红外感应电路设计功能介绍

本电路设计可以实现用手靠近红外发射管和红外接收管时,蜂鸣器发声,LED灯点亮,手移开后立即停止发声、LED灯熄灭,灵敏度非常高。该电路设计思路来源于银行自动开门关门的生活场景,人走进银行,门自动打开,离开后门自动关闭。或者说来源于肯德基等高档餐厅的水龙头,当手放在水龙头下,水自动流出,离开后水自动关闭。该电路应用的生活场景非常多,是电路设计人员必须掌握的一种电路。

红外感应电路的制作主要是为了学习红外发射管和红外接收管的工作原理及使用方法,同时掌握通用运算放大器LM358作为运算比较器的实际应用。

本电路制作成功后,必须调试后才能达到相应的效果,只有弄懂了红外感应电路的工作原理后才能调试相关的参数,具体方法请阅读本章第五点。

二、红外感应电路原理图


三、红外感应电路工作原理

红外感应电路的设计采用模拟电路中的电阻分压取样电路、二极管电路、三极管电路;数字电路的运算比较器等相关知识点,请制作者务必复习。

红外感应电路由以红外发射管D1、红外接收管D2为核心的红外感应电路,以可调电阻R3、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路,以三极管9012 V1V2、蜂鸣器Y1、发光二极管D3为核心元件的声音输出、显示电路构成。

通上5V电源,红外发射管D1导通,发出红外光(眼睛是看不见的),如果此时没有用手挡住光,则红外接收管D2没有接受到红外光,红外接收管D2仍然处于反向截止状态。红外接收管D2负极的电压仍然为高电平,并送到LM3583脚。

LM358的2脚的电压取决于可调电阻R3,只要调节可调电阻R3到合适的时候(用万用表测量LM3582脚的电压大概为2.5V左右),就能保证LM3583脚的电压大于LM3582脚的电压,根据比较器的工作原理,V+ > V-的时候, LM3581脚就会输出高电平,并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1V2的基极,致使三极管V1V2截止,蜂鸣器Y1不发声,发光二极管D3熄灭。

当用手靠近红外发射管D1时,将红外光档住并反射到红外接收管D2上,红外接收管D2接受到红外光,立刻导通,使得红外接收管D2负极的电压急速下降,该电压送到LM3583脚上。

LM358的3脚电压下降到低于2脚的电压,根据比较器的工作原理,V+ < V-的时候, LM3581脚就会输出低电平,并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1V2的基极,致使三极管V1V2导通蜂鸣器Y1发声,发光二极管D3点亮。

通过以上调试,就可以实现当手移动到红外发射管D1和红外接收管D2的上面时,蜂鸣器发声,发光二极管点亮。当手离开红外发射管D1和红外接收管D2的上面时,蜂鸣器停止发声,发光二极管熄灭,产生了感应手的效果。

四、红外感应电路元件清单及实物图

 

红外感应电路元件列表

序号

名称

代号

规格

数量

备注

1

电阻

R1

300

1

2

电阻

R2

30K

1

3

电阻

R4,R5

1K

2

4

电容

C1,C2

104

2

5

电位器

R3

10K(103)

1

6

红外发射管

D1

5mm

1

白色的

7

红外接收管

D2

5mm

1

黑色的

8

发光二极管

D3

3mm

1

9

蜂鸣器

Y1

有源5V

1

10

三极管

V1,V2

9012

2

11

通用运放

IC1

LM358

1

12

IC

DIP8P

1

13

万能板

玻纤板7*9

1

14

单排针

 

1*4PIN2.54mm

2

15

焊锡及导线

0.8凯纳/0.5单股

2

 

 

 

红外感应电路元件清单实物图

五、红外感应电路调试技巧及成品图

焊接安装电路前,请一定要学习红外感应电路工作原理,并熟记电路原理图, 以便正确安装。下图是焊接时使用的参考原理图。


在确保所有线路焊接正确、没有漏焊、假焊,焊接安装成功的情况下,可以进入下面的调试。

首先用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好,只留下顶端,请参考实物图。

然后通上5V直流电压,用万用表测LM3583脚电压,并用手放到红外发射管和红外接收管上面,造成红外接收管能接收反射的红外光,记下此时的电压值(我们制作的产品的电压值大概是1V左右)。然后拿开手后,再记下此时的电压值(我们制作的产品的电压值大概是3V左右)。

上面的调试步骤就是为了得到LM3583脚电压值的变化范围,然后用万用表测LM3582脚电压,调节可调电阻R3,使得LM3582脚电压在2V左右(目的是处于LM3583脚电压变化范围内)。

调试完成后,可以稳定的用手遮挡调试,性能非常稳定。

红外感应电路产品图正面

    图中红外发射管(左边白色的)和红外接收管(右边黑色的)已经用黑电胶布把包好,包好后很难分清颜色。特别要说明的红外接收管(右边黑色的)是反向接法,负极接正电压,正极接地,和稳压二极管的接法一样,可别接错哦。

红外感应电路产品图反面走线

 

、红外二极管感应电路调试

1)观察法:检查每个元件是否安装正确,特别要注意红外发射二极管和红外接收二极管的正负极,可调电位器的的引脚顺序,LM358的引脚顺序和三极管9012的引脚顺序。

2)电阻法:根据原理图检查线路是否正常连通,可用万用表检测每条线路是否导通。电子初学者,焊接的线路多有虚焊、漏焊、假焊等情况,电路搭建错误,所以首先检查每条线路是否焊接好,也就是电气性能是否保证。

3)电阻法:检测每处GND是否和电源负极接头是否连通;检测每处VCC是否和电源接头是否连通。

4)以上检测没有问题的情况下,可以用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好,只留下顶端,请参考实物图。

如果调试的时候没有成功,我们可以按下面的步骤进行检修:

1)红外发射电路的检修。红外发射电路发射的红外光,人的肉眼是看不见的,但是可以用手机的照相功能看见红外光。检修过程中可以借助于手机的照相机功能查看红外发光电路是否正常。主要查看限流电阻的阻值和红外发光二极管的正负极性是否安装正确。

2)红外接收电路的检修。主要用万用表测红外接收二极管的负极,观察当用手放到红外发射管时的电压值(是否为低电平)和当手移开红外接收管上面时的电压值(是否为高电平)。因为火中含有大量的红外光,因此可以用打火机打火检查红外接收电路是否正常。

3)电压取样电路的检修。主要是测试可调电阻R3的第三脚电压值是否在2.5V左右,旋转可调电阻时电压值是否可变。

4)电压比较电路的检修。主要用万用表测LM3581脚电压,观察当用手放到红外发射管时LM3581脚的电压值(是否为低电平)和当手移开红外接收管上面时LM3581脚的电压值(是否为高电平)。

5)报警电路、LED显示电路的检修。可用电源地直接加在V1V2的基极,看看是否报警和LED点亮。损坏的元件可能是9012和发光二极管。

经过以上步骤的检查、检测后,基本上可以排除故障,可以实现当用手放到红外发射管和红外接收管上面时,蜂鸣器报警,LED灯亮;当用手移开红外发射管和红外接收管上面时,蜂鸣器停止报警,LED熄灭。


特别注意:

1、用手机的照相功能能看到红外光,因此可以借助于手机的照相机查看红外发光电路是否正常。

2、因为火中含有大量的红外光,因此可以用打火机打火检查红外接收电路是否正常。

3、其他部分电路需要用万用表测量电压或者电阻,判断是否正常。

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