日期：2022-12-02
有源 IR 模塊是具有 4 個(gè)組件的電子設(shè)備 - 一個(gè) IR 發(fā)射器和接收器對(duì)(也稱為光耦合器)、一個(gè) Op-Amp(運(yùn)算放大器)、一個(gè)可變電阻器和一個(gè)輸出 LED?？商峁?.3V或5V電源，最大電流20mA。主要用于熱檢測(cè)的無源紅外模塊，沒有發(fā)射燈泡。IR 代表紅外線。它的頻率低于可見紅光(紅外線：3×10 11 Hz-4×10 14 Hz，可見紅光：4.3×10 14 Hz)。鎢絲燈是典型的紅外線輻射器。IR 基本上是受熱物體根據(jù) 3 種輻射定律發(fā)出的電磁輻射：Wein 輻射定律、Planck 輻射定律和 Stefan 輻射定律。
接收頭一、運(yùn)算放大器
發(fā)射器是向表面發(fā)射光的燈泡。接收器是吸收從表面反射回來的光的光電二極管。光電二極管串聯(lián)電阻兩端的電壓隨光電二極管吸收的光而變化。該電壓值被饋送到比較器(運(yùn)算放大器)并與閾值進(jìn)行比較。如果 V input >V Threshold，比較器輸出為高，而如果 V input < V Threshold，比較器輸出為低比較器輸出連接到獨(dú)立紅外模塊中的 LED 燈泡。LED 燈泡相應(yīng)地發(fā)光?，F(xiàn)在讓我們看一下PCB上的組件。
接收頭二、輸入端
這看起來像 IR 模塊上的一對(duì) LED 燈泡。發(fā)射器是一個(gè)紅外發(fā)射器，并且是透明的，可實(shí)現(xiàn)最大發(fā)射。接收器是一個(gè)由砷化鎵制成的光電二極管，它是黑色的，可實(shí)現(xiàn)最大吸收。光電二極管是在反向偏壓下工作的 pn 結(jié)半導(dǎo)體二極管。當(dāng)然，選擇半導(dǎo)體使其在擊穿電壓以下工作。接收到的光量驅(qū)動(dòng)電流流過與光電二極管串聯(lián)的電阻器。電阻兩端的電壓被饋送到運(yùn)算放大器的一個(gè)輸入端。
接收頭三、運(yùn)算放大器
它有 2 個(gè)輸入，一個(gè)連接到電位器，用于設(shè)置閾值。另一個(gè)連接到光電二極管的輸出串聯(lián)電阻。運(yùn)算放大器的輸出連接到指示紅外傳感器輸出的 LED。相同的輸出也被讀入微控制器 GPIO 以進(jìn)行進(jìn)一步處理和決策。紅外傳感器模塊電路：如前所述，光電二極管是反向偏置的 pn 結(jié)二極管。通常，光電二極管的電阻從亮到暗(無光)在 1k-10k 之間變化?，F(xiàn)在，當(dāng)光電二極管與一個(gè) 10k 電阻串聯(lián)，并在它們之間的節(jié)點(diǎn)處分接電壓時(shí)，它形成了一個(gè)分壓器網(wǎng)絡(luò)，如圖中的紅色框所示。
接收頭四、電源電壓
在分壓器方程中插入電阻和 5V 電源電壓：當(dāng)最大紅外光入射時(shí)，引腳 3 處的電壓(運(yùn)算放大器的非反相引腳)當(dāng)沒有光入射時(shí)，因此，當(dāng)最大紅外光入射時(shí)，電壓降更高(4.54V)。這些值將與運(yùn)算放大器的 pin2(反相引腳)上設(shè)置的閾值電壓值進(jìn)行比較。假設(shè)您通過轉(zhuǎn)動(dòng)可變電阻旋鈕(順便說一句，它也是一個(gè)分壓器網(wǎng)絡(luò))將 V Th設(shè)置為 3V。當(dāng)物體反射的光量隨著物體靠近而增加時(shí)，V 3處的電壓也會(huì)增加，當(dāng)它超過 3V 時(shí)，比較器的數(shù)字輸出為 1。連接到比較器 o/p 的 LED 會(huì)發(fā)光，表示存在的對(duì)象。
接收頭五、用作接近傳感器
當(dāng)物體放在紅外傳感器前面(范圍內(nèi))時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光會(huì)被物體反射回來并被光電二極管吸收。這稱為間接發(fā)生率。接收到的光量隨物體與接收器的距離而變化。物體越近，反射的光越多。所以光電二極管串聯(lián)電阻上的電壓降會(huì)更高(電壓與通過電阻的電流成正比)，當(dāng)物體最近并且輸出LED打開時(shí)它會(huì)超過閾值。(接近閾值取決于您設(shè)置的值)您還可以將輸出引腳連接到 Arduino 等微控制器，而不是 LED。這樣，當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)，您可以采取任何其他操作。
接收頭六、用作顏色檢測(cè)器
白色表面反射所有入射到其上的光，而黑色表面則吸收所有入射輻射。在最簡(jiǎn)單的應(yīng)用中，可以讓機(jī)器人沿著黑色表面上的白線移動(dòng)。具有模擬輸出引腳的 IR 模塊可以檢測(cè)和使用介于兩者之間的色譜。要將其用作顏色檢測(cè)器，請(qǐng)將模擬輸出引腳連接到 Arduino 或任何其他微控制器的模擬輸入引腳。
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