传感器是电子产品中非常重要的一部分，尤其是在机器人和自动化领域。电子设备中的传感器通过自动感应和控制设备，无需人工干预，使我们的生活变得轻松。传感器种类繁多，如火灾传感器、湿度传感器、运动传感器、温度传感器、红外传感器等。在本文中，我们将解释红外传感器，它是如何工作的以及如何构建红外传感器模块。
红外传感器是非常常用的一种传感器，在许多电子领域都有应用，例如用于远程控制系统、运动探测器、产品计数器、线路跟随机器人、警报器等。
红外传感器基本上由红外LED和光电二极管组成，这对通常称为红外光电耦合器。红外传感器的主要工作原理是红外LED发射红外辐射，光电二极管感应红外辐射。光电二极管电阻根据照射在其上的红外辐射量而变化，因此其两端的压降也会发生变化，通过使用电压比较器（如 LM358），就可以感知电压变化并相应地生成输出信号。
红外 LED 和光电二极管的放置可以通过两种方式完成：直接和间接。在直接入射时，红外LED和光电二极管保持彼此的前面，因此红外辐射可以直接落在光电二极管上。如果我们在它们之间放置任何物体，那么它就会阻止红外光落在光电二极管上。
在间接入射中，红外 LED 和光电二极管平行（并排）放置，朝向同一方向。以这种方式，当物体保持在红外对前面时，红外光被物体反射并被光电二极管吸收。请注意，物体不能是黑色的，因为它不能反射而是会吸收所有的红外光。通常，红外光电耦合器以这种方式放置在红外传感器模块中。
要构建红外传感器模块，我们主要需要红外 LED 、光电二极管和 LM358 以及一些电阻器和 LED。
红外 LED
红外 LED 在红外频率范围内发光。红外光对我们来说是不可见的，因为它的波长（700nm – 1mm）远高于可见光范围。所有产生热量的东西都会发出红外线，例如我们的人体。红外线具有与可见光相同的特性，例如它可以像可见光一样聚焦、反射和偏振。
红外 LED 看起来像普通 LED，也像普通 LED 一样工作，它消耗 20mA 电流和 3vots 功率。红外 LED 的发光角度约为 20-60 度，范围约为几厘米到几十厘米，这取决于红外发射器的类型和制造商。一些发射机的范围以公里为单位。
光电二极管
光电二极管可以理解成是光敏电阻器（LDR），意思是它在无光时具有非常高的电阻，而当光线落在它上面时会变低。光电二极管是一种具有 PN 结的半导体，以反向偏置工作，这意味着当光落在它上面时，它开始以相反的方向传导电流，并且电流的大小与光的量成正比。此属性使其可用于 IR 检测。
光电二极管看起来像一个LED，外侧有黑色涂层。它用于反向偏置。
LM358
LM358 是一款运算放大器 （Op-Amp），在本电路中，我们将其用作电压比较器。LM358 内部有两个独立的电压比较器，可以由单个 PIN 供电，因此我们可以使用单个 IC 构建两个 IR 传感器模块。我们在这里只使用了一个比较器，它的输入位于PIN 2和3，输出位于PIN 1。电压比较器有两个输入，一个是反相输入，另一个是同相输入（LM358 中的引脚 2 和 3）。当同相输入端的电压 （+） 高于反相输入端的电压 （-） 时，比较器 （PIN 1） 的输出为高电平。如果反相输入电压（-）高于同相端电压（+），则输出为低电平。
红外传感器模块
元器件清单
● 红外 LED 和光电二极管
● LM358
● 电阻 100， 10k， 330 欧姆
● 可变电阻 – 10k
● 发光二极管
如电路图所示，光电二极管反向偏置连接，LM358的反相端（引脚2）连接到可变电阻，以调节传感器的灵敏度。同相端（PIN 3）连接到光电二极管和电阻器的结点。
当打开电路的电源开关时，光电二极管接收不到红外辐射，比较器的输出为低电平。当我们在红外二极管前放置一个物体（非黑色）时，红外LED发出的红外线被物体反射并被光电二极管吸收。当反射红外落在光电二极管上时，光电二极管两端的电压下降，串联电阻R2两端的电压增加。当电阻R2（连接到比较器的同相端）的电压高于反相端的电压时，输出变为高电平，LED导通。
反相端的电压，也称为阈值电压，可以通过旋转可变电阻的旋钮来设置。反相端电压越高（-），传感器灵敏度越低，反相端电压越低（-），传感器灵敏度越高。
如果需要给传感器增加无线传输功能，可以通过增加无线物联网控制器实现。
● 内置电池或外接5V电源供电
● 无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等
● 支持所有传感器接口
|
| 【单片机-传感器】项目定制开发 |
