日期：2019-09-05
紅外：在弄懂紅外接收頭之前，我們先了解一下什么是“紅外”。紅外其實(shí)是紅外線的簡(jiǎn)稱，它是一種光譜（電磁波）里在0.75至 1000微米之間肉眼不可見(jiàn)的光線。如下圖：
紅外接收頭就是一種用來(lái)接收紅外線的東西。紅外接收頭，簡(jiǎn)稱接收頭，還可以叫紅外接收器，紅外接收管，紅外接收模塊，遙控接收頭，也可以紅外后加個(gè)“線”字，如紅外線接收頭。紅外接收頭英文名字叫 Infrared Receiver Module，簡(jiǎn)稱 IRM。
外觀：按外觀可以分兩類的：鼻梁型，圓球型（圓點(diǎn)型）。而鼻梁型里可以細(xì)分為大鼻梁，標(biāo)準(zhǔn)鼻梁，小鼻梁。除此之外還有其他特殊的，如超薄型，迷你型，草帽型，貼片型，帶線接收頭。
分類：除了從外觀上分類之外，還可以按封裝方式分類，這樣比較準(zhǔn)確。 目前市場(chǎng)上能買(mǎi)到的紅外接收頭從封裝方式上分主要有兩大類：壓模型和灌膠型。一般來(lái)說(shuō)，鼻梁型屬于灌膠型，圓球型屬于壓模型。從兩種封裝工藝上來(lái)說(shuō)，壓模型設(shè)備投資較大，所用膠餅價(jià)格較貴，所以整體價(jià)格要貴些，當(dāng)然其抗光干擾能力要強(qiáng)，接收角度要大（圓型 360 度接收）；灌膠型設(shè)備投資小，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廠所作的大多是灌膠型產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是抗光干擾能力差，接收角度要?。?70 度接收）。當(dāng)然還存在假壓模型，利用灌膠方式做出圓球型，類似壓模方式做出來(lái)的外形， 但是性能方面肯定沒(méi)壓模的好。有時(shí)候，接收頭外面還穿個(gè)鐵馬甲，所 以又可以把接收頭又分成塑封和鐵殼兩種，多個(gè)鐵殼的好處是多了層外 屏蔽，對(duì)抗光和電源干擾能力有一定的屏蔽作用，相對(duì)來(lái)說(shuō)接收性能要穩(wěn)定些。當(dāng)然如果產(chǎn)品設(shè)計(jì) OK，同等條個(gè)件下用塑封的接收距離要稍遠(yuǎn)一些。當(dāng)然帶不帶鐵殼價(jià)格上也會(huì)有一些差異，所以在選擇接收頭時(shí) 具體要不要帶鐵殼要根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)定。一般情況下用在玩具類的產(chǎn)品上使 用塑封的，用在家電類產(chǎn)品上用帶鐵殼的較多。
組成：紅外接收頭主要由 4 大部分：光電二極管（PD）、芯片（IC）、支架、膠體（色素、環(huán)氧樹(shù)脂）共同組合封裝而成。
PD主要功能是接收光信號(hào)。有大、中、小之分，尺寸越大，在其他原物料相同的情況下，其接收距離越遠(yuǎn)，接收角度越大。
IC 是紅外接收頭的處理元件，主要由硅晶和電路組成，是一個(gè)高度集成的器件、主要功能有濾波、整形、解碼、放大等功能，決定紅外接收頭性能的主要原料，關(guān)系到產(chǎn)品的抗光干擾能力、抗電源干擾能力、接收距離、解碼能力、產(chǎn)品穩(wěn)定性等多種因素。
支架是紅外接收頭的引腳部分，將IC 功能腳外接，固定芯片等作用。
膠體是由色素和環(huán)氧樹(shù)脂混合一起的黑色物，其中環(huán)氧樹(shù)脂起包含 PD 和 IC 的作用， 色素對(duì)產(chǎn)品的抗光干擾能力有較大作用，好的色素如日本的 2245，價(jià)格較貴，但濾光性能較好，可濾除 850nm 以下的可見(jiàn)光，另一種壓模型封裝的用的是膠餅，這種抗光干擾能力最好。
所以從外型上看一樣的紅外接收頭，由于組成的東西不一樣造成市場(chǎng)上同種外型的產(chǎn)品價(jià)格從0.4~1 元價(jià)格不等。因?yàn)?IC 是影響價(jià)格的最大因素，所以在選擇產(chǎn)品的時(shí)候要注意性價(jià)比， 不能只看價(jià)格而忘記了質(zhì)量。
參數(shù)：紅外接收頭有幾個(gè)主要的參數(shù) ，在這里簡(jiǎn)單介紹一下：
工作電壓：現(xiàn)在市場(chǎng)上接收頭 IC 設(shè)計(jì)的工作電壓主要有以下幾種：2.0V~6.5V,(此種為低電壓，主要用于電池供電的紅外接收頭上)；2.7V~6.5V（是市場(chǎng)上大部分 IC 的設(shè)計(jì)，此種主要用于 3V 或 5V 供用的電子類產(chǎn)品）,4.5V~6.5V（主要用于家用電器類產(chǎn)品）
中心頻率32.7KHZ(33KHZ),36.7KHZ(36KHZ),37.9KHZ(38KHZ),40KHZ,
56.7KHZ(56KHZ), 遙控器的中心頻率要與接收頭所用的頻率一致，這樣才能達(dá)到最好的接收效果。38KHZ 的最為常用。
工作電流：靜態(tài)電流 0.1~0.6mA(為低功耗產(chǎn)品)，一般產(chǎn)品的靜態(tài)電流在 0.8~1.5mA
接收距離：這個(gè)一般都是生產(chǎn)廠家依自已的測(cè)試來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的 ,無(wú)實(shí)際對(duì)比意義，最主要還是看是否在自已機(jī)臺(tái)上測(cè)試效果。
引腳：接收頭一般有三種腳位。
從左至右：1.Vout(信號(hào)輸出)2.GND(接地)3.Vcc(供電)
從左至右：1.GND(接地) 2.Vcc(供電) 3.Vout(信號(hào)輸出)
工作原理：紅外接收頭一般可以接收 850~1100nm 波段的紅外光，其中主要以接收 940nm 為主（因此配套紅外發(fā)射管的時(shí)候最好選擇 940 的發(fā)射管）。PD 將紅外發(fā)射管發(fā)射出來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)由 IC 內(nèi)部放大器進(jìn)行放大，然后通過(guò)自動(dòng)增益控制、帶通濾波、解調(diào)變、波形整形后還原為遙控器發(fā)射出的原始編碼，經(jīng)由接收頭的信號(hào)輸出腳輸入到電器上的編碼識(shí)別電路。
紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射 和接收三部分，如下圖所示：
調(diào)制：紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在 30khz 到 60khz 之間，大多數(shù)使用的是 38kHz，占空比 1/3 的方波，
這是由發(fā)射端所使用的 455kHz 晶振決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般12，所以 455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。
發(fā)射系統(tǒng)：目前有很多種芯片可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。 由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計(jì)成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒(méi)有石英晶 體高，但通常一點(diǎn)誤差可以忽略不計(jì)。紅外線通過(guò)紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出去，紅外發(fā) 光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。
簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路射擊輸出驅(qū)動(dòng)電路最簡(jiǎn)單電路，選用元件時(shí)要注意三極管的開(kāi)關(guān)速度要快，還要考慮到 LED 的正向電流和反向漏電流，一般流過(guò) LED 的最大正向電流為 100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。這個(gè)電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時(shí)，流過(guò) LED 的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。
而射極輸出電路可以解決這個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在 1.2V 左右，因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在 0.6V 左右，發(fā)射極電流 IE 基本不變，根據(jù) IE≈IC,所以流過(guò) LED 的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一定的遙控距離。
接收：紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平， 而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò)
30khz 到 60khz 的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。
生產(chǎn)過(guò)程：整體的生產(chǎn)工藝流程分為 4 個(gè)環(huán)節(jié)，分別是固晶、邦定、封裝（壓模）、后處理（后工序）。各工序都有不同的功能，都是必不可少的。
固晶工序又叫 DIE BOND，就是將芯片（IC、PD）固定到支架上面。本工序所使用的材料有 IC、PD、支架、銀膠。支架是接收頭的引腳部分，將 IC 功能腳外接，固定芯片等作用。銀膠的組成主要是銀粉和環(huán)氧樹(shù)脂以及其他的原料，主要作用是導(dǎo)電和固定。
焊線工序又叫 WIRE BOND，是將 IC 和 PD 各功能點(diǎn)用金線連起來(lái)，本工序涉及到的材料主要是金線。本工序的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的成品質(zhì)量，以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
封裝工序是固定外形的，一種是灌膠鼻梁型，二是模壓球形，三是灌膠球形。三種模式 各有利弊，主要以灌膠鼻梁進(jìn)行生產(chǎn)。該工序是產(chǎn)品成形關(guān)鍵，一經(jīng)封裝，就不容許再進(jìn)行 返工，所以在封裝之前應(yīng)對(duì)固焊工序進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。主要用到的材料有液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂、固 態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂、04 色素、08 色素等。顏料 04 的濾光范圍是 830-1050,08 色素的濾光范圍是750-1150，范圍越寬，接收頭的接收靈敏度越好，但抗干擾越差，濾光范圍越窄，抗干擾越好，但接收效果會(huì)稍差，為了滿足不同客戶的需求，對(duì)該兩種色素進(jìn)行不同比例的搭配，以滿足客戶要求。
后處理：主要有裝殼、焊殼、沖筋、測(cè)試、二切、包裝等環(huán)節(jié)，除裝殼是根據(jù)客戶要求作業(yè)之外，其他都必須要完成。目前的測(cè)試只是單純對(duì)接收距離進(jìn)行測(cè)試，其他參數(shù)沒(méi)有進(jìn)行檢測(cè)，有一定風(fēng)險(xiǎn)性，正在進(jìn)行改善。高危工序是沖筋工序，切記要按照作業(yè)指導(dǎo)進(jìn)行檢查和作業(yè)。本工序涉及到的模具都是簡(jiǎn)單的沖筋模具，重點(diǎn)關(guān)注模具的公差范圍。涉及到的
材料主要有鐵殼，鐵殼的原料是 0.3mm 馬口鐵，這種不需要電鍍，但裸露的存放時(shí)間比較短，一般不超過(guò) 1 個(gè)月，另外還有普通 0.3mm 的鐵材，需要進(jìn)行鍍錫，這種工藝的存放時(shí)間很長(zhǎng)也不會(huì)生銹，考慮到成本的因素，普通的鐵殼均用馬口鐵制成?？煽啃栽囼?yàn)主要有冷、熱、冷熱循環(huán)、電老化、鍍錫等另外有的客戶還要做電擊試驗(yàn)。冷凍試驗(yàn)的條件是-25 度、-45 度，一般存放 1 個(gè)小時(shí)左右再進(jìn)行測(cè)試，或在試驗(yàn)溫度下進(jìn)行測(cè)試，批量測(cè)試時(shí)，不用在試驗(yàn)溫度下測(cè)試，可以上機(jī)臺(tái)測(cè)試。試驗(yàn)溫度下測(cè)試適用于試樣或抽檢。熱試驗(yàn)，試驗(yàn)條件灌膠產(chǎn)品是 140-150 度，模壓 150-160 度，一般采用整體測(cè)試，在高溫箱內(nèi)的帶機(jī)器測(cè)試問(wèn)題一般在 75-80 度，還要兼顧其他材料的耐溫特性。冷熱循環(huán)，主要是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷熱沖擊，驟冷驟熱來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品膠體、焊接等對(duì)其耐荷性，這是判斷產(chǎn)品
優(yōu)劣的關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目。電老化試驗(yàn)是對(duì)紅外接收頭進(jìn)行超過(guò) 48 小時(shí)的通電，主要檢測(cè)焊線工序的可靠性，通常有些虛焊、或其他的存在隱患的焊接不良品是經(jīng)不住考驗(yàn)的。鍍錫實(shí)驗(yàn)，是對(duì)紅外接收頭進(jìn)行模擬客戶現(xiàn)場(chǎng)使用條件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)焊接條件的適應(yīng)性。常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件是 280 度 10 秒。
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