一、电路功能概述

红外二极管感应电路可以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。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。

特别注意，本电路制作成功后，必须调试后才能达到相应的效果，只有掌握了红外感应电路的工作原理后才能调试好相关的参数，所以工作原理是学习重点。

二、电路原理图

示例图

三、原理图工作原理

红外感应电路的设计采用模拟电路中的电阻分压取样电路、红外二极管感应电路、三极管电路、运算比较器组成的电压比较电路等相关知识点，请制作者务必学习。

红外感应电路由以红外发射管VD1、红外接收管VD2为核心的红外感应电路，以可调电阻RP1、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路，以三极管9012 VT1、VT2、蜂鸣器HA1、发光二极管LED1为核心元件的声音输出、显示电路构成。

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LM358的3脚。

LM358的2脚的电压取决于可调电阻RP1，只要调节可调电阻RP1到合适的时候(用万用表测量LM358的2脚的电压大概为2.5V左右)，就能保证LM358的3脚的电压大于LM358的2脚的电压，根据比较器的工作原理，当V+ > V-的时候， LM358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LED1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LM358的3脚上。

LM358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， LM358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。

通过以上调试步骤，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。

四、组装及调试技巧

请根据红外二极管感应电路的原理图和PCB布局图(如下图)，按照红外发射电路、红外接收电路、电压取样电路、电压比较电路、报警电路、LED显示电路的顺序安装。安装前一定要学习红外感应电路工作原理，并熟记电路原理图， 以便正确安装。

示例图

安装的时候请注意：图中左边的红外发射管VD1是白色的，右边的红外接收管VD2是黑色的，右边的红外接收管(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类似。

在确保所有线路焊接完全正确、没有漏焊、假焊，焊接安装成功的情况下，可以进入下面的调试。

首先用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好，只留下顶端，请参考实物图。

然后通上5V直流电压，用万用表测LM358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LM358的3脚电压值的变化范围，然后用万用表测LM358的2脚电压，调节可调电阻R3，使得LM358的2脚电压在2V左右(目的是处于LM358的3脚电压变化范围内)。

调试完成后，可以稳定的用手遮挡调试，性能非常稳定，如下图所示：

示例图

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，下图是焊接电路的反面走线。

示例图

如果制作、调试没有成功，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，特别要注意红外发射二极管和红外接收二极管的正负极，可调电位器的的引脚顺序，LM358的引脚顺序和三极管9012的引脚顺序。

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、假焊等情况，电路搭建错误，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。

4、以上检测没有问题的情况下，可以用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好，只留下顶端，请参考实物图。

5、红外发射电路的检修。红外发射电路发射的红外光，人的肉眼是看不见的，但是可以用手机的照相功能看见红外光。检修过程中可以借助于手机的照相机功能查看红外发光电路是否正常。主要查看限流电阻的阻值和红外发光二极管的正负极性是否安装正确。

6、红外接收电路的检修。主要用万用表测红外接收二极管的负极，观察当用手放到红外发射管时的电压值(是否为低电平)和当手移开红外接收管上面时的电压值(是否为高电平)。因为火中含有大量的红外光，因此可以用打火机打火(模拟红外光的照射)检查红外接收电路是否正常。

7、电压取样电路的检修。主要是测试可调电阻RP1的第三脚电压值是否在2.5V左右，旋转可调电阻时电压值是否可变。

8、电压比较电路的检修。主要用万用表测LM358的1脚电压，观察当用手放到红外发射管时LM358的1脚的电压值(是否为低电平)和当手移开红外接收管上面时LM358的1脚的电压值(是否为高电平)。

9、报警电路、LED显示电路的检修。可用电源地直接加在V1、V2的基极，看看是否报警和LED点亮。损坏的元件可能是9012和发光二极管。

经过以上步骤的检查、检测后，基本上可以排除故障，可以实现当用手放到红外发射管和红外接收管上面时，蜂鸣器报警，LED灯亮;当用手移开红外发射管和红外接收管上面时，蜂鸣器停止报警，LED熄灭。

【lm358】

LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，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。

特性

内部频率补偿

直流电压增益高(约100dB)

单位增益频带宽(约1MHz)

电源电压范围宽：单电源(3—30V)

双电源(±1.5 一±15V)

压摆率(0.3V/us)

低功耗电流，适合于电池供电· 低输入偏流

低输入失调电压和失调电流

共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)

应用

红外线探测报警器

该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。

应用举例

由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1 的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1 等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2①脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平。IC4 为报警延时电路，R14 和C6 组成延时电路，其时间约为1 分钟。当IC3的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4 的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4 的①脚变为高电平，VT2 导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2 截止。由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6 缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的①脚才变为低电平，时间约为1 分钟，即持续1分钟报警。

由VT3、R20、C8 组成开机延时电路，时间也约为1 分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。

该装置采用9-12V直流电源供电，由T 降压，全桥U整流，C10 滤波，检测电路采用IC5 78L06供电。本装置交直流两用，自动无间断转换。

元器件清单见下表

编 号 名 称 型 号 数 量 编 号 名 称 型 号 数 量

R1 电阻 47K 1 C10 电解电容470u/25V 1

R2电阻1M 1 C11涤纶电容0.1u 1

R3 电阻 1K 1 VD1-VD5 整流二极管 IN4001 5

R4 电阻 4.7K 1 U 全桥 2A/50V 1

R5、R6、R9、R12、R13、R15、 电阻 100K (R12 为线性微调电阻) 6 VT1 晶体三极管 9014 1

R7、R10、R11、R17 电阻 10K 4 VT2晶体三极管MPSA13 0.5A 30V 1

R8、R16 电阻 300K 2 VT3 晶体三极管 8050 1

R14 电阻 470K 1 IC1 红外线传感器 Q74 1

R18 电阻 2.4K 1 IC2运算放大器LM358 1

R19 电阻 220Ω 1 IC3 比较器 LM393 1

R20 电阻 560K 1 IC4 三端稳压器 78L06 1

C1、C2、C6、C8、C9 电解电容 47u/16V (C2、C5 用钽电解) 5 BL 电磁讯响器 U=12V 1

C3、C5 电解电容 22u/16V 2 T 电源变压器 12V 5W 1

C4 涤纶电容 0.01u 1 S 钮子开关 1

C7 电解电容 220u/16V 1

IC1 采用进口器件Q74，波长为9-10um。IC2采用运放LM358，具有高增益、低功耗。IC3、IC4 为双电压比较器LM393，低功耗、低失调电压。其中C2、C5一定要用漏电极小的钽电容，否则调试会受到影响。R12是调整灵敏度的关键元件，应选用线性高精度密封型。

制作时，在IC1 传感器的端面前安装菲涅尔透镜，因为人体的活动频率范围为0.1-10Hz，需要用菲涅尔透镜对人体活动频率倍增。

安装无误，接上电源进行调试，让一个人在探测器前方7-10m 处走动，调整电路中的R12，使讯响器报警即可。其它部分只要元器件质量良好且焊接无误，几乎不用调试即可正常工作。

本机静态工作电流约10mA，接通电源约1分钟后进入守候状态，只要有人进入监视区便会报警，人离开后约1 分钟停止报警。如果将讯响器改为继电器驱动其它装置即作为其它控 制用。

行情分析

LM358该型号，市场上比较常见，在各大网站上，搜索比较频繁，价格一直相对平稳。有些分析人士，还把该型号归类为电源电路，因为它使用范围比较宽。LM358最近一段时间市场销量比较稳定，主流品牌是TI、NS、国产品牌，国外品牌的价格一直相对偏高，最新报价有小幅度下滑，在0.4-0.7元/PCS区间波动。国产品牌价格就非常低，相比月初，价格同样也有了小幅度下滑，网络报价一般在在0.13-0.15元之间波动。

LM358D 和 STMicroelectronics 信息

Manufactured by STMicroelectronics, LM358D is a 运算放大器. STMicroelectronics is one of the world's largest semiconductor companies with net revenues of US$ 9.73 billion in 2011. Offering one of the industry's broadest product portfolios, ST serves customers across the spectrum of electronics applications with innovative semiconductor solutions by leveraging its vast array of technologies, design expertise and combination of intellectual property portfolio, strategic partnerships and manufacturing strength.