三分钟带你了解红外对管工作的基本原理

红外线是波长介于微波和可见光之间的电磁波，波长在 760 纳米到 1 毫米之间，是波形比红光长的非可见光。自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度(-273)就存在分子和原子的无规则运动，其表面就会不停的辐射红外线。当然了，虽然是都辐射红外线，但是不同的物体辐射的强度是不一样的，而我们正是利用了这一点把红外技术应用到我们的实际开发中。

红外发射管很常用，在我们的遥控器上都可以看到，它类似发光二极管，但是它发射出来的是红外光，是我们肉眼所看不到的。我们学过发光二极管的亮度会随着电流的增大而增加，同样的道理，红外发射管发射红外线的强度也会随着电流的增大而增强，常见的红外发射管如图所示。

 

 

红外发射管

红外接收管有两种，一种是光敏二极管，另外一种是光敏三极管，接收管内部是一个具有红外光敏感特征的 PN 节，属于光敏二极管，在光敏二极管的基础上增加一个光电放大器(HFE)，形成光敏三极管。光敏接收管可以通过往封装胶里添加滤光色剂达到它只对红外光有反应的效果。无红外光时，光敏管不导通，有红外光时，光敏管导通形成光电流，并且在一定范围内电流随着红外光的强度的增强而增大。典型的红外接收管如图所示。

 

 

红外接收管

这种红外发射和接收对管在小车、机器人避障以及红外循迹小车中有所应用，所以我提供一个原理图给大家作为学习之用，如图所示。

 

 

红外避障、循迹原理图

在图中，发射控制和接收检测都是接到单片机的 IO 口上的。

发射部分：当发射控制输出高电平时，三极管 Q1 不导通，红外发射管 L1 不会发射红外信号;当发射控制输出低电平的时候，通过三极管 Q1 导通让 L1 发出红外光。

接收部分：R4 是一个电位器，我们通过调整电位器给 LM393 的 2 脚提供一个阈值电压，这个电压值的大小可以根据实际情况来调试确定。而红外光敏二极管 L2 收到红外光的时候，会产生电流，并且随着红外光的从弱变强，电流会从小变大。当没有红外光或者说红外光很弱的时候，3 脚的电压就会接近 VCC，如果 3 脚比 2 脚的电压高的话，通过 LM393 比较器后，接收检测引脚输出一个高电平。当随着光强变大，电流变大，3 脚的电压值等于 VCC-I*R3，电压就会越来越小，当小到一定程度，比 2 脚的电压还小的时候，接收检测引脚就会变为低电平。

这个电路用于避障的时候，发射管先发送红外信号，红外信号会随着传送距离的加大逐渐衰减，如果遇到障碍物，就会形成红外反射。当反射回来的信号比较弱时，光敏二极管 L2接收的红外光较弱，比较器 LM393 的 3 脚电压高于 2 脚电压，接收检测引脚输出高电平，说明障碍物比较远;当反射回来的信号比较强，接收检测引脚输出低电平，说明障碍物比较近了。

用于小车循迹的时候，必须要有黑色和白色的轨道。当红外信号发送到黑色轨道时，黑色因为吸光能力比较强，红外信号发送出去后就会被吸收掉，反射部分很微弱。白色轨道就会把大部分红外信号反射回来。通常情况下的循迹小车，需要应用多个红外模块同时检测，从多个角度判断轨道，根据判断的结果来调整小车使其按照正常循迹前行。

审核编辑：汤梓红