紅外探測與控制電路的研究

吳志遠

摘要??? 隨著我國科學技術的發展，紅外探測技術被廣泛應用在各行各業中。與此同時，有關紅外探測與控制電路的研究也越來越多。本文就此展開了討論，先是闡述了紅外探測及控制的基本理論，然后簡單介紹了幾種紅外探測與控制電路的設計。

【關鍵詞】紅外探測 控制電路 研究

紅外探測技術的本質是探測人體發射的紅外線。從紅外探測技術發展至今，有關紅外探測技術的研究從未停止。尤其是紅外探測技術的應用方式越來越多樣化、智能化。

1 紅外探測及控制的基本理論

1.1 紅外線介紹

紅外線本質一種電磁波。一般將電磁波波譜中的0.76μm-1000μm之間的波段稱為紅外光譜區段。同時，還可將該紅外光譜區段分為近紅外、中紅外、中遠紅外、遠紅外四個區域。生活中常見的紅外線多屬于近紅外區。

1.2 紅外探測原理

常用于紅外線接收的有光電二極管、光敏二極管，用于紅外發射的有紅外發光二極管，其發射波長正能與光電二極管、光敏二極管的接收波長相匹配。這也是紅外探測靈活度較高的根本原因。

紅外發光二極管是一種注入電流型的發光器件。當被加上合適的電壓后，就會發出特定波長的紅外線。從電流形成角度來說，直流電流驅動、交流電流驅動、脈動電流驅動都能使紅外發光二極管發出紅外線。但不同驅動方式下產生的紅外線波長不同，且其應用領域也不相同。譬如采用交流電流驅動方式，產生的紅外線多用于紅外測量。另外，應用直流電流驅動方式時，紅外發光二極管會發出波長恒定的紅外線，其抗干擾能力、功耗都比較差。所以，這種方式并不常用。除卻這種方式外，脈沖發射方式、調制載波脈沖發射方式也可用于紅外發光二極管的驅動。

紅外探測存在有效距離限制。一般，有效距離主要是由紅外發光二極管輻射的峰值功率決定的。峰值功率則是由流經發光二極管的電流峰值功率決定的。簡而言之，驅動電流值平均值越小，紅外探測的作用距離越大。

1.3 紅外探測系統及控制方式

根據通道數量、光束路數、編碼方式等，可以將紅外探測系統的控制方式分為以下幾類：1.3.1單通道紅外遙控開關方式其發射電路的基本結構由脈沖發生器、驅動級、紅外發射組成。接收電路的結構主要由光電探測器、高增益放大器、整流濾波器、開關電路、執行機器組成。從其結構組成來看，這是一種非常簡單的紅外探測系統。整個系統的控制主要是通過開關電路。

1.3.2 單通道步進式紅外遙控方式也可以說這是一種脈沖編碼方式。這種方式可有效增加紅外探測的距離，提升信號強度。

1.3.3 雙光束紅外探測遙控方式

紅外線很容易受到動物、障礙物的影響，出現發射中斷問題，甚至有可能造成系統的誤動作。顯然，這并不能充分發揮出紅外探測的效果。對此，可采用雙光束紅外探測遙控方式。在這種系統結構中，只有雙光束紅外線被同時阻斷，才會產生誤動作。相比于單光束來說，其誤動作概率會大幅度下降。

1.3.4 多通道紅外探測遙控方式

這種方式比較適用于控制對象較多、遙控通道數量較多的情況。另外，依據控制指令方式、指令特征的不同，多通道紅外遙控還分為頻分制紅外探測、遙控及碼分制紅外探測兩種。

2 控制電路的設計

2.1 單通道紅外光電控制電路

單通道紅外光電控制電路多用在家電、防盜報警等領域。其控制電路主要由紅外發射電路、紅外遙控接收電路兩部分組成。

（1）單通道紅外光電控制電路比較簡單，在設計時不需要添加調制解調電路。

（2）單通道控制電路一般只有振蕩頻率和指令鍵。且在接收電路中，只含有一個執機電路。

（3）在設計紅外發射電路時，可添加一個由電阻、電壓、開關組成的多諧振蕩器。當該電路被加上電源后，就會產生起振。而且，在該電路中振蕩頻率是由充放電時間確定的。

（4）在紅外遙控接收電路中，也可設計多諧振蕩器。同時，還可選擇專用的紅外接收放大器，保證紅外線的接收質量。

2.2 紅外光控節電控制開關電路

以圖1為例，紅外光控節電控制開關電路主要包括紅外發射電路、紅外光電轉換電路、動作延時電路、繼電器控制電路等。紅外光路不受障礙物阻擋時，整個電路并不會運行。當存在紅外光線路被阻斷時，繼電器吸合，電路就會流通。從中能夠看出，光控節電控制開關電路的設計需要考慮光控正常、斷開情況下，電路的運行情況。其典型應用是光控節能燈電路。

2.3 紅外光遙控裝置電路

紅外光遙控裝置電路的典型應用為各種家電的遙控裝置。一般，紅外光遙控裝置電路主要由紅外發射器、紅外接收器組成。在紅外接收器中可采用紅外光電接收管、高增益放大器等。這樣能進一步提高紅外接收器的接收質量。而在紅外發射器中，可利用光學透鏡進行聚光。另外，在電路設計時，還應當考慮電路的振蕩，尤其是依據二極管的負荷，合理選擇振蕩頻率。

2.4 紅外遙控電氣插座電路

通常，這種電路包括三個部分。第一是紅外發射電路。在設計時應選擇合適的振蕩器、紅外線發射方式，并調節充放電時間。第二是紅外接收、控制電路。考慮到電氣插座的特征，可將紅外遙控電氣插座電路分為可控硅控制插座電路、音頻譯碼電路、交流降壓整流電路等部分。

綜上所述，雖然紅外探測與控制技術給人們的生活帶來了極大地便利。但是科技發展日新月異，只有進一步深入研究紅外探測與控制電路，才能更好發揮出紅外探測技術的優勢，加快紅外探測技術的創新與發展。

參考文獻

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