紅外感應自動控制電路的設計調試

摘 要本文主要設計了一種靠紅外感應二極管的自動感應電路。該電路應用的生活場景非常多，是電路設計人員必須掌握的一種電路。本文主要應用理論分析和實驗法，并重點闡述了電路的調試過程，為讀者學習紅外發射管和紅外接收管的工作原理及使用方法，掌握運算比較器的實際應用提供了學習思路。

【關鍵詞】紅外感應 LM358 紅外感應 二極管

紅外感應電路功耗低，可靠性強，相互干擾小，已經在現代生活中得到廣泛的應用，例如銀行自動開門關門，人走進銀行，門自動打開，離開后門自動關閉。或者肯德基等高檔餐廳的水龍頭，當手放在水龍頭下，水自動流出，離開后水自動關閉等生活場景，都采用了紅外線感應技術，它使這些電器的控制變得十分簡單、方便。

1 紅外感應電路的基本組成及功能原理

紅外感應電路由以紅外發射管D1、紅外接收管D2為核心的紅外感應電路，以可調電阻R3、通用運算放大器LM358為核心的取樣比較電路，以三極管9012 、V1、V2、蜂鳴器Y1、發光二極管D3為核心元件的聲音輸出、顯示電路構成。

本電路可以實現用手靠近紅外發射管和紅外接收管時，蜂鳴器發聲，LED燈點亮，手移開后立即停止發聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。該電路應用的生活場景非常多，是電路設計人員必須掌握的一種電路。

2 電路設計及工作原理

2.1 紅外感應控制電路

通上5V電源，紅外發射管D1導通，如果此時無遮擋物，則紅外接收管D2沒有接受到紅外光，紅外接收管D2仍然處于反向截止狀態。紅外接收管D2負極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

當用手接近紅外發射管D1時，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，立刻導通，使得紅外接收管D2負極的電壓急速下降，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電阻R3，只要調節可調電阻R3到合適的時候（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，根據比較器的工作原理，當V+ > V-的時候， LM358的1腳就會輸出高電平，并通過限流電阻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不發聲，發光二極管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R4送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管V1、V2導通蜂鳴器Y1發聲，發光二極管D3點亮。

2.3 電路顯示結果

通過以上分析，該電路可以實現當手移動到紅外發射管D1和紅外接收管D2的上面時，蜂鳴器發聲，發光二極管點亮。當手離開紅外發射管D1和紅外接收管D2的上面時，蜂鳴器停止發聲，發光二極管熄滅，達到了紅外感應電路的設計的效果。

3 紅外感應電路調試技巧

3.1 觀察法

檢查每個元件是否安裝正確，特別要注意紅外發射二極管和紅外接收二極管的正負極， LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。

3.2 電阻法

根據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通。檢測每處GND是否和電源負極接頭是否連通；檢測每處VCC是否和電源接頭是否連通。

3.3 基本電路分析法

3.3.1 紅外發射電路的檢修

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

3.3.2 紅外接收電路的檢修

用萬用表測紅外接收二極管的負極，觀察當用手放到紅外發射管時的電壓值（是否為低電平）和當手移開紅外接收管上面時的電壓值（是否為高電平）。

3.3.3 電壓取樣電路的檢修

測試可調電阻R3的第三腳電壓值是否在2.5V左右，旋轉可調電阻時電壓值是否可變。

3.3.4 電壓比較電路的檢修

主要用萬用表測LM358的1腳電壓，觀察當用手放到紅外發射管時LM358的1腳的電壓值（是否為低電平）和當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）。

3.3.5 報警電路、LED顯示電路的檢修

可用電源地直接加在V1、V2的基極，看看是否報警和LED點亮。損壞的元件可能是9012和發光二極管。

4 總結

本文根據現有的芯片及技術，運用數字電路和模擬電路知識，設計了一個簡單可用的紅外感應式電路。電路也可以通過調節電位器的阻值，可增加輻射距離，這樣可將電路作為報警器使用。就熟悉元件、芯片屬性，深入領會理論知識，學會運用常用器件制作實用小電路，提高個人動手實踐能力，學會實際電子產品的設計流程而言，此電路設計已經達到了目標。

當然，此電路還存在著一些缺陷。本電路是考慮在一個比較良好的外界環境下使用的，而且在電路的安全穩定性方面也沒有做太多的深究，省略了一些保護性的元器件。但是從整個電路的設計過程和調試方式可以看出，此電路無論是基本原理、使用到的芯片的復雜度和各種元器件的數量，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、廉價的，也是值得推廣的。

參考文獻

[1]湯榮江.紅外遙控技術在智能浴缸控制中的應用[J].微計算機信息，2006（28）.

[2]楊麗寰.感應式自動水龍頭的設計[J]. 科技展望，2016（02）：20.

[3]吳建標.紅外線控制自動水龍頭的設計[J].工業設計，2016（04）：20.

作者簡介

謝兆清（1982-），男，廣東省清遠市人。大學本科學歷。畢業于湛江師范學院。現為廣東省清遠市技師學院電子技術中級講師。主要研究方向為智能電子產品設計。

作者單位

清遠市技師學院 廣東省清遠市 511517