日期：2023-11-07
大多數紅外接收頭在 5 米范圍內可靠工作。如果您設計遠距離紅外接收頭以在更遠的范圍(例如 10 米)內可靠運行，則電路的復雜性會增加。要將范圍從 5 米擴大到 10 米，您需要將發射功率增加四倍。如果您希望實現高度定向的紅外光束(非常窄的光束)，可以適當地使用紅外激光筆作為紅外信號源。激光筆在市場上很容易買到。然而，由于激光筆發出的光束非常窄，您必須格外小心，以免設備的輕微震動可能會改變光束方向并導致接觸不良。
紅外接收頭一、電路
這是一個簡單的電路，可以為您提供相當長的范圍。它使用三個串聯的紅外發射 LED(IR1 至 IR3)來增加輻射功率。此外，為了增加方向性和功率密度，您可以將 IR LED 組裝在手電筒的反射器內。為了提高電路效率，使用了 MOSFET (BS170)，它充當開關，從而減少使用晶體管時產生的功率損耗。為了避免在“開”/“關”操作期間出現電壓下降，在電池電源兩端使用了 100μF 存儲電容器 C2。當紅外發射器采用普通電池供電時，其優勢將更加明顯。電容器 C2 在“接通”操作期間提供額外的電荷。
紅外接收頭二、電容
由于MOSFET在柵極-源極端子之間表現出大電容，因此使用 npn-pnp Darling ton 對 BC547 和 BC557(作為射極跟隨器)進行了特殊的驅動布置，以避免柵極驅動輸入失真。待傳輸的數據(CMOS 兼容)用于調制 CD4047(IC1)生成的 38 kHz 頻率。然而，在此所示的電路中，觸摸開關S1已用于調制和傳輸IR信號。在通用 PCB 上組裝電路。使用開關 S2 進行電源“開”/“關”控制。市售紅外接收器模塊(例如，TSOP1738)可用于有效接收所發送的紅外信號。
紅外接收頭三、如何工作
IR LED 是一種發射紅外輻射的發射器。這種LED具有標準LED 的外觀，并且其發出的輻射是人眼看不見的。紅外發射器用于檢測紅外接收器的輻射。這些紅外接收器采用光電二極管形式。紅外光電二極管與常規光電二極管的不同之處在于它們僅檢測紅外輻射。根據電壓、波長、封裝和其他因素，存在不同類型的紅外接收頭。當用作紅外發射器和接收器時，接收器的波長必須與發射器的波長匹配。發射器是紅外LED，接收器是紅外光電二極管。紅外光電二極管由紅外LED產生的紅外光激活。光電二極管的電阻和輸出電壓的變化與獲得的紅外光量成正比。這就是紅外傳感器的基本工作原理。一旦紅外發射器產生發射，當它到達物體時，部分發射會反射到紅外接收頭。傳感器輸出可以由紅外接收器根據響應的強度來決定。
紅外接收頭四、高頻載波信號
消費類紅外設備使用手持遙控器中的紅外 LED 和位于設備內部的紅外接收頭。由于陽光和室內環境照明會干擾任何僅觀察光水平的紅外接收頭，因此該信號會調制(即打開和關閉)高頻載波信號。這稱為幅移鍵控 ( ASK )。通常對于 IR，頻率在 30-60Khz 范圍內，其中 38Khz 是最常見的載波頻率。有一些早期的第一代熒光燈電子鎮流器在這個范圍內運行，可能會對紅外遙控器造成干擾，但在大多數情況下它運行良好。這意味著 IR LED 發射器必須進行調制。在 mbed 上，這可以使用 PWM 硬件來完成。紅外探測器模塊具有內置帶通濾波器和硬件，用于解調和恢復原始信號。
紅外接收頭五、演示代碼
在演示代碼中，mbed 的 PWM 硬件提供 38Khz 載波進行傳輸。PWM 周期設置為 1/38000。IR LED CTRL 輸入由 38Khz PWM 信號驅動。IRLED = .5 生成 50% PWM 占空比，為載波產生 38Khz 方波。IR LED 上的 gnd 引腳實際上使用 mbed 的串行數據輸出來打開和關閉，從而無需任何外部數字邏輯，并且仍然允許直接使用串行端口硬件進行 38Khz IR 數據傳輸。它比乍一看要復雜一些，因為起始位必須為零才能使 10 位串行端口輸入硬件正常工作，并且紅外接收器會反轉信號。
紅外接收頭六、演示
射頻遙控器的成本往往更高一些，范圍更遠，而且不像紅外接收頭那樣只能在視線范圍內。大多數汽車鑰匙扣的運行頻率為 315Mhz 或 434Mhz。大多數密鑰卡系統都使用加密來防止偷車賊攔截和欺騙代碼。大多數遙控器都使用滾動碼來防止簡單的“重放”設備獲得訪問權限。各國政府分配和許可射頻頻率的使用，并對功率輸出施加限制，因此使用的頻率可能因國家而異。帶有射頻模塊的最終產品可能需要測試和認證。在美國，許多使用射頻的產品都需要貼有帶有 FCC ID 號的標簽，可以通過搜索快速確定設備的工作頻率。
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