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红外感应器工作原理 时间:2018-12-11      来源:未知

红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称为红外光,它具有反射,折射,散射,干涉,吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在膜材,并且有灵敏度高,响应快等优点。

红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用,随着探测设备和其他部分的技术的提高,红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。红外探测器医用可以用于非接触式的温度测量,气体成分分析,无损探伤,热像检测,红外遥感以及军事目标的探察,搜索,跟踪和通信等。下面我们一起来看一下红外传感器在生活,工业,农业,军事,机器人等领域的应用。

实例1

红外线遥控器鼠标器:

红外线遥控鼠标器的工作原理:

红外线遥控鼠标器由红外发射器和红外接收器两部分组成,其原理方框图如下图所示

红外感应器工作原理,嵌入式学科

红外发射器电路图如下图所示,IC1为编码器集成电路VD5026。和它配对的编码器集成电路为VD5027或VD5028。VD5026的1~8脚为地址端A0~A7,10~133脚为数据端D0~D3(和VD5028配合使用时可作地址端A8~A11),17脚为编码信号输出端,其输出信号为IC2A,IC2B等组成的10KHz,脉冲发生器的信号进行调制。调制后的脉冲信号经IC2C,IC2D后由VT1推动红外发光二极管VD5,VD6发射红外线。IC2C,IC2D有缓冲和整形的作用。R5为编码器VD5026的震荡电阻,它和配对的解码器VD5027的震荡电阻应取相同的阻值,以保证时钟频率一致,否则将不能译码。数据端D0~D3的电平决定了鼠标器的移动方向和左右键的工作状态,其电平收到S1~S6的控制,其中S1,S2控制x轴方向的正向和反向移动,S3,S4控制Y轴方向的正向和反向移动,S5,S6分别为鼠标器的左,右控制键。所按的键同D0~D3电平和工作状态的关系见下表

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实例2

红外遥控器:在我们的家用电器中,很多都用到红外遥控器,比如我们电视遥控器,用红外遥控器控制智能冰箱,洗衣机,空调,还有私家汽车车门等等都能看到红外遥控器的用武之地。

1.原理

红外遥控器是利用一个红外发光二极管,以红外光为载体来将按键信息传递给接收端的设备。红外光对于人眼是不可见的,因此使用红外遥控器不会影响人的视觉。

日常生活环境中有很多红外光源,太阳、蜡烛火光、白炽灯、甚至是我们的身体。这些红外光源都可能会对我们的接收设备产生干扰,为了屏蔽干扰,只接收有效信息,我们就需要用到调制。调制是我们使需要的信号区别于噪音方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪烁。红外接收器会适配这个频率,其它的噪音信号都将被忽略。你可以认为这种闪烁是引起接收器“注意”的方法,正如我们人类特别容易被黄色的灯光引起注意一样,甚至在白天

(2)信号的调制与解调红外遥控信号是一连串的二进制脉冲码。为了使其在无线传输过程中免受其他红外信号的干扰,通常都是先将其调制在特定的载波频率上,然后再经红外发光二极管发射出去,红外线接收装置则会滤除其他杂

(3)波只接收该特定频率的信号并将其还原成二进制脉冲码,也就是解调。下图是红外线发射与接收的示意图。图1中没有信号发出的状态称为空号或0状态,按一定频率以脉冲方式发出信号的状态称为传号或1状态。在消费类电子产品的红外遥控系统中,红外信号的载波频率通常为30kHz--OkHz,标准的频率有30kHz33kHz36KHz、36.7kHz、38kHz、40kHz和56kHz,此范围内的其他频率也能被识别

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编码与解码

既然红外遥控信号是一连串的二进制脉冲码,那么,用什么样的空号和传号的组合来表示二进制数的“0”和“1”,即信号传输所采用的编码方式,也是红外遥控信号的发送端和接收端需要事先约定的。通常,红外遥控系统中所采用的编码方式有三种:

1)FSK(移频键控)方式

移频键控方式用两种不同的脉冲频率分别表示二进制数的“0”和“1',下图是用移频键控方式对“0”和“1”进行编码的示意图。

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2)PPM(脉冲位置编码)方式

在脉冲位置编偶方式下,每一位二进制数所占用的时间是一样的,只是传号脉冲的位置有所不同。空号在前、传号在后的表示“1”,传号在前、空号在后的表示“0”。下图是采用脉冲位置编码方式对“0”和“1”进行编码的示意图。

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3)PWM(脉冲宽度编码)方式

脉冲宽度编码方式是根据传号脉冲的宽度来区别二进制数的“0”和“1”的。

传号脉冲宽的是“1”,传号脉冲窄的是“0”,而每位二进制数之间则用等宽的空号来进行分隔。下图是用脉冲宽度编码方式对“0”和“1”进行编码的示意图。

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在上述三种方式中,PPM(脉冲位置编码)和PWM(脉冲宽度编码)两种方式是红外遥控系统中最常用的。

4)红外线信号传输协议

红外线信号传输协议除了规定红外遥控信号的载波频率、编码方式、空号和传号的宽度等外,还对数据传输的格式进行了严格的规定,以确保发送端和接收端之间数据传输的准确无误。红外线信号传输协议是为逃行红外信传输所制定的标准,儿乎所有的红外遥控系统都是按照特定的红外线信专传输协议来进行信号传输的。因此,要紫握红外遥控技术,首先要熟悉红外线信号传输协议以及与之机关的红外线发射和接收芯片。

红外遥控传输协很多,不少大的电气公司,如NEC、Pliilips、Sharp、Sony 等,均制定有自己的红外线信号传输协议

3、红外线接收的解调专用电路--一体化的红外线接收头

前面曾经谈到,红外遥控信号是一连串的二进制脉冲码。为了使其在无线传输过棍中免受其他红外信号的干扰,通常都是先将其调制在特定的载波频率上,然后再经红外发光二极管发射出去,而红外线接收装置则要滤除其他杂波,只接收该特定频率的信号并将其还原成二进制脉冲码,也就是解调。

目前,对于这种进行了调制的红外线遥控信号,通常是采用一体化红外线接收头进行解调。一体化红外线接收头将红外光电二极管(即红外接收传感)、低噪声前置放大器、限幅器、带通滤波器、解调器,以及整形驱动电路等集成在一起,其外形及引脚定义如下图(不同型号的一体化红外线接收头的引脚排列顺序有所不同,具体请参考相关的产品手册)。一体化红外线接收头体积小(类似塑封三极管)、灵敏度高、外接元件少(只需接电源退藕元件)、抗干扰能力强,使用十分方便。

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一体化红外线接收头的型号很多,如SFH506-xx、TFMS5xxO和TK16xx、TSOPl2xx/48xx/62xx(其中“xx”代表其适用载频)、HSOO38等。HSOO38的响应波长为0.94m,可以接收载波频率为38kHz的红外线遥控信号,其输出可与微处理器直接接口,应用十分普遍。上图、中图、下图分别是HD0038的电路框图、应用电路及引脚图

红外感应器工作原理,嵌入式学科
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红外传感器在各方面的应用也十分广泛:红外传感在工业工业上的应用:如红外无损探伤仪。

红外传感在在军事上的应用包括:瞄准吊舱;直升机;无人机;预警机;侦察机;侦查车;舰艇用新型侦查技术等。

红外传感器应用在智能机器人身上。

避障红外传感器电子小车等

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