红外对射管应用.docx

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红外对射管应用

红外对射管应用

红外线传感器原理：

红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。

任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。

红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。

光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。

检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。

热敏元件应用最多的是热敏电阻。

热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。

光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。

例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。

红外线特点：

人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，如图1所示。

由图可见，红光的波长范围为0.62μm～0.76μm，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。

电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。

红外线传感器依动作可分为：

（1）将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。

（2）利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN接合之光电动势效果的量子型。

热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器（ThermalBolometer），热电堆（Thermopile）及热电（Pyroelectric）元件。

热型及量子型的一般特征如表1所示，在此仅就热型之热电型红外线传感器加以说明。

也叫热释红外线传感器。

三种识别红外发射管与接收管的方法：

人们习惯把红外线发射管和红外线接收管称为红外对管。

红外对管的外形与普通圆形的发光二极管类似。

初接触红外对管者，较难区分发射管和接收管。

本文介绍三种简便的识别方法。

１．根据内部结构识别

红外对管的内部结构如左图（a）,（b）所示。

左图（ａ）是红外发射管，管芯中央凹陷，类似聚光罩的形状。

左图（ｂ）是红外接收管，管芯中央的平台上有红外感光电极。

红外对管的两引脚１长１短，长引脚是正极，和普通发光管相同。

２．用三用表测量识别

可用５００型或其他型号指针式三用表的１ｋΩ电阻挡，测量红外对管的极间电阻，以判别红外对管。

判据一：

在红外对管的端部不受光线照射的条件下调换表笔测量，发射管的正向电阻小，反向电阻大，且黑表笔接正极（长引脚）时，电阻小的（１ｋΩ～２０ｋΩ）是发射管。

正反向电阻都很大的是接收管。

判据二：

黑表笔接负极（短引脚）时电阻大的是发射管，电阻小并且三用表指针随着光线强弱变化时，指针摆动的是接收管。

注：

１）黑表笔接正极，红表笔接负极时测量正向电阻。

２）电阻大是指三用表指针基本不动。

３．通电试验方法判别

用一只发光二极管和一只电阻与被测的对管串联，如上图２所示。

图中电阻起限流作用，阻值取２２０Ω～５１０Ω。

ＬＥＤ发光二极管用来显示被测红外管的工作状态。

用遥控器（电视机遥控器等）对着被测管按下遥控器的任意键，ＬＥＤ亮时，被测管是红外接收管。

不亮则是红外发射管。

红外对管原理图：

红外发射接收管认识：

发射管

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。

发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，如下图2所示。

常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。

一般有透明、黑色和深蓝色等三种。

判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。

单只红外发光二极管的发射功率约100mW。

红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。

然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头，如下图3所示。

红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。

所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。

图3是常用两种红外接收头的外形，均有三只引脚，即电源正VDD、电源负（GND）和数据输出（Out）。

接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，左图3列出了因接收头的外形不同而引脚的区别。

红外接收管原理：

接收管

主动红外入侵探测器由主动红外发射机和主动红外接收机组成，当发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警状态的装置，叫主动红外入侵探测器。

主动红外发射机通常采用红外发光二极管作光源，其主要优点是体积小、重量轻、寿命长，交直流均可使用，并可用晶体管和集成电路直接驱动。

现在的主动红外入侵探测器多数是采用互补型自激多谐振荡电路作驱动电源，直接加在红外发光二级管两端，使其发出经脉冲调制的、占空比很高的红外光束，这既降低了电源的功耗，又增强了主动红外入侵探测器的抗干扰能力。

主动红外接收机中的光电传感器通常采用光电二极管、光电三极管、硅光电池、硅雪崩二极管等，按GBl0408．4—2000《入侵探测器第4部分：

主动红外入侵探测器》规定：

“探测器在制造厂商规定的探测距离工作时，辐射信号被完全或按给定百分比遮光的持续时间大于40ms时，探测器应产生报警状态。

”目前市售的主动红外入侵探测器均给出最短遮光时间范围，例如：

某品牌的主动红外入侵探测器最短遮光时间范围是30ms—600ms。

为什么要给出一个范围呢?

原因是不同的使用部位可以设定（调节）不同的最短遮光时间，这有益于减少系统的误报警。

例如：

将主动红外入侵探测器构成电子篱笆警戒时，就应将最短遮光时间调至30ms附近；用在围墙上或围墙内侧警戒时，就应将最短遮光时间调至600ms附近。

具体数值使用者可通过试验确定。

主动红外发射机所发红外光束定发散角，在GBl0408.4—2000标准中规定：

“室内使用时，发射机与接收机经正确安装和对准，并工作在制造厂商规定的探测距离，辐射能量有75％。

被持久地遮挡时，接收机不应产生报警状态。

”从另一角度理解这句话的意思就是：

当接收机接收的能量小于25％时，系统就要产生误报警。

为了减少由此引起的误报警，安装使用中应让发射机与接收机轴线重。

主要应用：

利用红外对管进行无干扰气泡上升速度测量的实验研究

红外发射管在监控器上的应用外遥控

红外遥控器

红外测距

监视

计数

………………………………………….等等

典型应用：

会展入场人数计数器：

会展入场人数计数器是一种由红外线发射和接收的计数电路．其发射和接收的最大距离可达8米，并可在室内自然光下，进行准确的计数，无需对光采用聚焦措施。

该计数器可用于城市会展人场人数的统计。

1．红外线发射电路发射电路见图1，由+9V电池供电。

555时基电路和外围元件R1、R2、RP、C1-C3组成多谐振荡器，其振荡频率为38kHz（由RP调节）。

555的③脚输出的38kHz方波．通过限流电阻R3，直接驱动两只红外发射管IR1和IR2，向红外接收端发射红外光束IR。

2．红外接收和计数器电路图2的电路由红外线接收模块（TSOPl738）、电子开关V、光电耦合器IC3以及普通的8位计算器组成，其中计算器等号键的两个极板与光电耦合器IC3的④、⑤脚相连。

电路电源由交流（市电）供电，变压器T降压、D1-D4、C4整流滤波和稳压器IC2输出+5V电压供电路工作。

图2电路的电源开关S2接通后，应对计算器进行设置，方法如下：

打开计算器（加电工作），按一次数字“1”键之后再按“+”键，此时计算器显示屏出现“1”的数字即处于待机状态。

红外线一直发射和接收电路待机（静态时）时，图1电路一直发射红外线，而图2的接收模块TSOP1738就处于红外线的接收状态，所以TSOP1738的③脚输出“0”电平，此时V处于截止关断，光电耦合器④、⑤两脚处于开路状态，计算器也不工作。

若图1发射的红外线被人为遮断一次，则图2接收模块的③脚输出高电平，光电耦合器IC3被激励，其输出管导通，④、⑤脚短路一次，结果计算器显示为1，即计数一次的显示。

若图1发射的红外线又遮断一次，上述过程重复，计算器显示为2……，形成有条件的累加计数功能。

3。

安装和使用图1、图2电路分别用两块印制板安装，其中图1电路安装好后，应使用带有测频率的数字三用表，对IC1的③脚方波信号进行校准（38kHz），以保证红外线可靠有效的接收距离。

图2电路只要安装无误即可正常工作。

将图1和图2电路板分别安装在会展人口处的门上相对的两边约一米高处，红外发射二极管直接指向红外接收模块。

开启电源，按上述方法对计算器进行预置，此时在会展的入口处，即可对进入会展的人数，因断续遮断红外线而进行计数自动统计了。

发射部分：

（上）

接收部分：

（上）

补充说明：

TSOP1738

原理图：

该TSOP17..c系列的微型接收器红外遥控器控制系统。

PIN二极管和前置放大器是组装引线框架，环氧包被设计成过滤器。

该解调输出信号可直接解码由微处理器。

TSOP1738是标准的红外遥控接收系列，支持所有主要输出代码。

MCT2E原理图：

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