红外感应自动控制电路的设计调试

摘 要本文主要设计了一种靠红外感应二极管的自动感应电路。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。本文主要应用理论分析和实验法，并重点阐述了电路的调试过程，为读者学习红外发射管和红外接收管的工作原理及使用方法，掌握运算比较器的实际应用提供了学习思路。

【关键词】红外感应 LM358 红外感应 二极管

红外感应电路功耗低，可靠性强，相互干扰小，已经在现代生活中得到广泛的应用，例如银行自动开门关门，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者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，离开后水自动关闭等生活场景，都采用了红外线感应技术，它使这些电器的控制变得十分简单、方便。

1 红外感应电路的基本组成及功能原理

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 、V1、V2、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。

本电路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。

2 电路设计及工作原理

2.1 红外感应控制电路

通上5V电源，红外发射管D1导通，如果此时无遮挡物，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LM358的3脚。

当用手接近红外发射管D1时，红外光被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LM358的3脚上。

2.2 取样比较电路

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（电压大概为2.5V左右），就能保证LM358的3脚的电压大于LM358的2脚的电压，根据比较器的工作原理，当V+ > V-的时候， LM358的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2截止，蜂鸣器Y1不发声，发光二极管D3熄灭。

如果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， LM358的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2导通蜂鸣器Y1发声，发光二极管D3点亮。

2.3 电路显示结果

通过以上分析，该电路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，达到了红外感应电路的设计的效果。

3 红外感应电路调试技巧

3.1 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， LM358的引脚顺序和三极管9012的引脚顺序。

3.2 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。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。

3.3 基本电路分析法

3.3.1 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。

3.3.2 红外接收电路的检修

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）。

3.3.3 电压取样电路的检修

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。

3.3.4 电压比较电路的检修

主要用万用表测LM358的1脚电压，观察当用手放到红外发射管时LM358的1脚的电压值（是否为低电平）和当手移开红外接收管上面时LM358的1脚的电压值（是否为高电平）。

3.3.5 报警电路、LED显示电路的检修

可用电源地直接加在V1、V2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。

4 总结

本文根据现有的芯片及技术，运用数字电路和模拟电路知识，设计了一个简单可用的红外感应式电路。电路也可以通过调节电位器的阻值，可增加辐射距离，这样可将电路作为报警器使用。就熟悉元件、芯片属性，深入领会理论知识，学会运用常用器件制作实用小电路，提高个人动手实践能力，学会实际电子产品的设计流程而言，此电路设计已经达到了目标。

当然，此电路还存在着一些缺陷。本电路是考虑在一个比较良好的外界环境下使用的，而且在电路的安全稳定性方面也没有做太多的深究，省略了一些保护性的元器件。但是从整个电路的设计过程和调试方式可以看出，此电路无论是基本原理、使用到的芯片的复杂度和各种元器件的数量，还是最后的连线布局，都是非常浅显易懂的，而且器件都是非常常用、廉价的，也是值得推广的。

参考文献

[1]汤荣江.红外遥控技术在智能浴缸控制中的应用[J].微计算机信息，2006（28）.

[2]杨丽寰.感应式自動水龙头的设计[J]. 科技展望，2016（02）：20.

[3]吴建标.红外线控制自动水龙头的设计[J].工业设计，2016（04）：20.

作者简介

谢兆清（1982-），男，广东省清远市人。大学本科学历。毕业于湛江师范学院。现为广东省清远市技师学院电子技术中级讲师。主要研究方向为智能电子产品设计。

作者单位

清远市技师学院 广东省清远市 511517