红外二极管感应报警电路分析与制作
我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。
本电路能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。
完成本作品的主要目的是为了学习红外发射管、红外接收管、双运算放大器LM的工作原理及使用方法，同时掌握电压检测法、电阻检测法等电路调试的基本方法。
一、红外二极管感应报警电路功能介绍
该电路设计思路来源于银行自动开门关门的生活场景，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者说来源于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。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，红外二极管感应报警电路焊接专用原理图如下：
红外二极管感应报警电路主要由红外感应电路、电压取样比较电路、声光报警电路等构成。红外感应电路由红外发射管VD1、红外接收管VD2、瓷片电容C1、C2构成。电压取样比较电路由电位器RP1、通用运算放大器LM构成，声光报警电路由三极管VT1、VT2、有源蜂鸣器HA1、发光二极管LED1构成。
特别要说明的是本电路焊接成功后，必须调试后才能达到相应的效果，只有弄懂了红外感应电路的工作原理后才能调试相关的参数，具体调试方法如下。
通上5V电源，红外发射管VD1导通，发出红外光（眼睛是看不见的），如果此时没有用手挡住光，则红外接收管VD2没有接受到红外光，红外接收管VD2仍然处于反向截止状态。红外接收管VD2负极的电压仍然为高电平，并送到LM的3脚。
LM的2脚的电压取决于电位器RP1，只要调节电位器RP1到合适的位置（用万用表测量LM的2脚的电压大概为2.5V左右），就能保证LM的3脚的电压大于LM的2脚的电压,根据比较器的工作原理,当V+V-的时候,LM的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2截止，蜂鸣器HA1不发声，发光二极管LED熄灭。
当用手靠近红外发射管VD1时，将红外光档住并反射到红外接收管VD2上，红外接收管VD2接受到红外光，立刻导通，使得红外接收管VD2负极的电压急速下降，该电压送到LM的3脚上。
此时，LM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,LM的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2导通，蜂鸣器HA1发声，发光二极管LED1点亮。
通过以上调试，就可以实现当手移动到红外发射管VD1和红外接收管VD2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VD1和红外接收管VD2的上面时，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭，产生了感应手的效果。
二、红外二极管感应报警电路安装与调试
1、根据原理图，列出元器件清单
序号
名称
代号
规格
数量
1
电阻
R1
1
2
电阻
R2
30K
1
3
电阻
R3,R4
1K
2
4
电位器
RP1
10K()
1
5
瓷片电容
C1,C2
0.1uf()
2
6
红外发射管
VD1
5mm
1
7
红外接收管
VD2
5mm
1
8
发光二极管
LED1
3mm
1
9
蜂鸣器
HA1
有源5V
1
10
三极管
VT1,VT2
2
11
通用运放
U1
LM
1
12
IC座
DIP8P
1
13
单排针
J1,J2
1*4PIN2.54mm
2
14
万能板
7*9CM
1
15
拖焊专用铜导线
0.5铜导线
2
16
拖焊专用焊锡
凯纳0.8
2
17
焊接专用图纸
高清原理图
A4
1
2、元件识别与检测
本电路使用了电阻、电容、发光二极管、电位器、三极管、蜂鸣器、火焰传感器（红外接收二极管）、双运算放大器LM集成芯片等元器件构成。
（1）电阻，本电路使用了3种色环电阻，欧姆的电阻上面的5条色环分别为橙黑黑黑棕，1K欧姆的电阻上面的5条色环分别为棕黑黑棕棕，30K欧姆的电阻上面的5条色环分别为橙黑黑红棕。
（2）无极性电容，常见的有瓷片电容。本电路中使用了1种瓷片电容，电容上面标示了“”的表示电容容量是0.1UF。
（3）发光二极管，其引脚有正负之分，一般长的为正，短的为负。也可以从内部看到，接触面小的为正，接触面大的为负。外边有切口的为负，另一边就为正。
（4）电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。
电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。本电路使用1个10K的蓝白可调电位器，电位器表注了“”字样，当把电位器1脚接正电源，2脚接负电源，也就是地，3脚作为输出，这样就构成了电压取样电路。
（5）三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号,也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是PNP型的三极管，当把有字的面向自己，引脚朝下，从左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如下图所示。
三极管的引脚图
（6）蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，在电路中用字母组合HA表示。蜂鸣器还可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要通电就会发声。而无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如果用直流电信号无法令其鸣叫，必须用1K-5K的方波去驱动它才能发出不同频率的声音。有源蜂鸣器比无源蜂鸣器的成本要高，因为有源蜂鸣器里面多个震荡电路。无源蜂鸣器便宜，声音频率可控，可以做出“多来米发索拉西”的效果。
本电路设计采用电磁式5V有源蜂鸣器，由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于一般的TTL电压无法直接驱动，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管构成驱动电路。
（7）火焰传感器，本电路采用的火焰传感器可以用红外接受二极管代替，可以检测火焰或者波长在纳米～纳米范围内的光源，探测角度60度左右，对火焰光谱特别灵敏，性能稳定，工作电压5V，火焰传感器探头的工作温度为-25摄氏度到85摄氏度，在使用过程中一定要注意火焰传感器探头离火焰的距离不能太近，以免造成损坏。
（8）双运算放大器LM，内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式，引脚功能如下：
LM引脚功能排列
LM引脚功能介绍
1脚：第一运放输出端
2脚：第一运放反向输入端
3脚：第一运放同向输入端
4脚：接地端
5脚：第二运放同向输入端
6脚：第二运放反向输入端
7脚：第二运放输出端
8脚：正电源引脚
本电路设计利用了LM中的其中一个运算放大器构成电压比较器，信号从第一运放反向输入端（2脚）和同向输入端（3脚）输入，经比较后由第一运放输出端（1脚）输出。如果3脚电压大于2脚电压，则1脚输出高电平；如果3脚电压小于2脚电压，则1脚输出低电平。
3、红外二极管感应报警电路安装与调试
根据红外二极管感应报警电路焊接原理图和PCB布局图，按照从左到右，按照红外感应电路、电压取样比较电路、声光报警电路的顺序安装。红外二极管感应报警电路PCB布局图如下所示。
焊接完成的电路实物图如下：
红外感应电路产品图正面
图中红外发射管（左边白色的）和红外接收管（右边黑色的）已经用黑电胶布把包好，包好后很难分清颜色。特别要说明的红外接收管（右边黑色的）是反向接法，负极接正电压，正极接地，和稳压二极管的接法一样，可别接错哦。
红外感应电路产品图反面走线
如果没有实现预定的功能，请从下面几个方面进行检修与调试：
（1）观察法：检查每个元件是否安装正确，特别是红外发射二极管和红外接受二极管是否用黑电胶布包好，只留下顶端，否则肯定调试不成功。
还有红外发射二极管和红外接受二极管必须依靠在一起，垂直向上，可以做“八”字倾斜一点点，目的是能良好地将红外光反射到接受二极管顶端。双运算放大器LM是否安装正确，三极管三个引脚E、B、C是否正确等，发光二极管的正负极性是否正确。
（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。电子初学者，焊接的线路多有虚焊、漏焊、假焊，电路搭建错误等情况，所以首先检查每条线路是否焊接好，也就是电气性能是否保证。
（3）电阻法：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。比如LM的8脚是否连接了VCC，4脚是否连接了GND。
（4）如果上面的步骤检测没有问题的故障基本能解决。特别说明，我们在设计电路的时候，电位器采用默认的中间位置时，电路不经过调试就能正常工作。如果不能正常工作，请根据原理图，采用下面的调试方法进行调试。
通上5V直流电压，用万用表测LM的3脚电压，并用手放到红外发射管和红外接收管上面，造成红外接收管能接收反射的红外光，记下此时的电压值（我们制作的产品的电压值大概是1V左右）。然后拿开手后，再记下此时的电压值（我们制作的产品的电压值大概是3V左右）。
上面的调试步骤就是为了得到LM的3脚电压值的变化范围，然后用万用表测LM的2脚电压，调节电位器RP1，使得LM的2脚电压在2.5V左右，目的是使得LM的2脚电压处于LM的3脚电压变化范围（1V-3V）之间。调试完成后，可以稳定的用手遮挡调试，性能非常稳定。
（5）特别注意：用手机的照相功能能看到红外光，因此可以借助于手机的照相机查看红外发光电路是否正常。
（6）因为火中含有大量的红外光，因此可以用打火机打火检查红外接收电路是否正常。
（7）其他部分电路需要用万用表测量电压或者电阻，判断是否正常。
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