我們主張，電子初學(xué)者要采用萬能板焊接電子制作作品，因?yàn)檫@種電子制作方法，不僅能培養(yǎng)電子愛好者的焊接技術(shù)，還能提高他們識(shí)別電路圖和分析原理圖的能力，為日后維修、設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本電路能實(shí)現(xiàn)用手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈點(diǎn)亮。手移開后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。

完成本作品的主要目的是為了學(xué)習(xí)紅外發(fā)射管、紅外接收管、雙運(yùn)算放大器LM358的工作原理及使用方法，同時(shí)掌握電壓檢測(cè)法、電阻檢測(cè)法等電路調(diào)試的基本方法。

該電路設(shè)計(jì)思路來源于銀行自動(dòng)開門關(guān)門的生活場(chǎng)景，人走進(jìn)銀行，門自動(dòng)打開，離開后門自動(dòng)關(guān)閉。或者說來源于肯德基等高檔餐廳的水龍頭，當(dāng)手放在水龍頭下，水自動(dòng)流出，離開后水自動(dòng)關(guān)閉。該電路應(yīng)用的生活場(chǎng)景非常多，是電路設(shè)計(jì)人員必須掌握的一種電路，紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路焊接專用原理圖如下：

紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路主要由紅外感應(yīng)電路、電壓取樣比較電路、聲光報(bào)警電路等構(gòu)成。紅外感應(yīng)電路由紅外發(fā)射管VD1、紅外接收管VD2、瓷片電容C1、C2構(gòu)成。電壓取樣比較電路由電位器RP1、通用運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，聲光報(bào)警電路由9012三極管VT1、VT2、有源蜂鳴器HA1、發(fā)光二極管LED1構(gòu)成。

特別要說明的是本電路焊接成功后，必須調(diào)試后才能達(dá)到相應(yīng)的效果，只有弄懂了紅外感應(yīng)電路的工作原理后才能調(diào)試相關(guān)的參數(shù)，具體調(diào)試方法如下。

通上5V電源，紅外發(fā)射管VD1導(dǎo)通，發(fā)出紅外光（眼睛是看不見的），如果此時(shí)沒有用手擋住光，則紅外接收管VD2沒有接受到紅外光，紅外接收管VD2仍然處于反向截止?fàn)顟B(tài)。紅外接收管VD2負(fù)極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

LM358的2腳的電壓取決于電位器RP1，只要調(diào)節(jié)電位器RP1到合適的位置（用萬用表測(cè)量LM358的2腳的電壓大概為2.5V左右），就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓,根據(jù)比較器的工作原理,當(dāng)V+ > V-的時(shí)候, LM358的1腳就會(huì)輸出高電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2截止，蜂鳴器HA1不發(fā)聲，發(fā)光二極管LED熄滅。

當(dāng)用手靠近紅外發(fā)射管VD1時(shí)，將紅外光檔住并反射到紅外接收管VD2上，紅外接收管VD2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管VD2負(fù)極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。

此時(shí)，LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理,V+ < V-的時(shí)候, LM358的1腳就會(huì)輸出低電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2導(dǎo)通，蜂鳴器HA1發(fā)聲，發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮。

通過以上調(diào)試，就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)手離開紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，產(chǎn)生了感應(yīng)手的效果。

本電路使用了電阻、電容、發(fā)光二極管、電位器、三極管、蜂鳴器、火焰?zhèn)鞲衅鳎�紅外接收二極管）、雙運(yùn)算放大器LM358集成芯片等元器件構(gòu)成。

（1）電阻，本電路使用了3種色環(huán)電阻，300歐姆的電阻上面的5條色環(huán)分別為橙黑黑黑棕，1K歐姆的電阻上面的5條色環(huán)分別為棕黑黑棕棕，30K歐姆的電阻上面的5條色環(huán)分別為橙黑黑紅棕。

（2）無極性電容，常見的有瓷片電容。本電路中使用了1種瓷片電容，電容上面標(biāo)示了“104”的表示電容容量是0.1UF。

（3）發(fā)光二極管，其引腳有正負(fù)之分，一般長的為正，短的為負(fù)。也可以從內(nèi)部看到，接觸面小的為正，接觸面大的為負(fù)。外邊有切口的為負(fù)，另一邊就為正。

（4）電位器是可調(diào)電阻的一種,通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成，即靠一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上移動(dòng)，獲得部分電壓輸出。

電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。本電路使用1個(gè)10K的藍(lán)白可調(diào)電位器，電位器表注了“103”字樣，當(dāng)把電位器1腳接正電源，2腳接負(fù)電源，也就是地，3腳作為輸出，這樣就構(gòu)成了電壓取樣電路。

（5）三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅值較大的電信號(hào), 也用作無觸點(diǎn)開關(guān)，俗稱開關(guān)管。套件中使用的是PNP型的三極管9012，當(dāng)把有字的面向自己，引腳朝下，從左往右排列是發(fā)射極E，基極B，集電極C。如下圖所示。

三極管的引腳圖

（6）蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型，在電路中用字母組合HA表示。蜂鳴器還可分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。也就是說，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要通電就會(huì)發(fā)聲。而無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流電信號(hào)無法令其鳴叫，必須用1K-5K的方波去驅(qū)動(dòng)它才能發(fā)出不同頻率的聲音。有源蜂鳴器比無源蜂鳴器的成本要高，因?yàn)橛性捶澍Q器里面多個(gè)震蕩電路。無源蜂鳴器便宜，聲音頻率可控，可以做出“多來米發(fā)索拉西”的效果。

本電路設(shè)計(jì)采用電磁式5V有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于一般的TTL電壓無法直接驅(qū)動(dòng)，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。

（7）火焰?zhèn)鞲衅鳎�本電路采用的火焰�(zhèn)鞲衅骺梢杂眉t外接受二極管代替，可以檢測(cè)火焰或者波長在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源，探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏，性能穩(wěn)定，工作電壓5V，火焰?zhèn)鞲衅魈筋^的工作溫度為-25攝氏度到85攝氏度，在使用過程中一定要注意火焰?zhèn)鞲衅魈筋^離火焰的距離不能太近，以免造成損壞。

（8）雙運(yùn)算放大器LM358，內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式，引腳功能如下：

本電路設(shè)計(jì)利用了LM358中的其中一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓比較器，信號(hào)從第一運(yùn)放反向輸入端（2腳）和同向輸入端（3腳）輸入，經(jīng)比較后由第一運(yùn)放輸出端（1腳）輸出。如果3腳電壓大于2腳電壓，則1腳輸出高電平；如果3腳電壓小于2腳電壓，則1腳輸出低電平。

根據(jù)紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路焊接原理圖和PCB布局圖，按照從左到右，按照紅外感應(yīng)電路、電壓取樣比較電路、聲光報(bào)警電路的順序安裝。紅外二極管感應(yīng)報(bào)警電路PCB布局圖如下所示。

焊接完成的電路實(shí)物圖如下：

紅外感應(yīng)電路產(chǎn)品圖正面

    圖中紅外發(fā)射管（左邊白色的）和紅外接收管（右邊黑色的）已經(jīng)用黑電膠布把包好，包好后很難分清顏色。特別要說明的紅外接收管（右邊黑色的）是反向接法，負(fù)極接正電壓，正極接地，和穩(wěn)壓二極管的接法一樣，可別接錯(cuò)哦。

紅外感應(yīng)電路產(chǎn)品圖反面走線

如果沒有實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，請(qǐng)從下面幾個(gè)方面進(jìn)行檢修與調(diào)試：

（1）觀察法：檢查每個(gè)元件是否安裝正確，特別是紅外發(fā)射二極管和紅外接受二極管是否用黑電膠布包好，只留下頂端，否則肯定調(diào)試不成功。

還有紅外發(fā)射二極管和紅外接受二極管必須依靠在一起，垂直向上，可以做“八”字傾斜一點(diǎn)點(diǎn)，目的是能良好地將紅外光反射到接受二極管頂端。雙運(yùn)算放大器LM358是否安裝正確，三極管9012三個(gè)引腳E、B、C是否正確等，發(fā)光二極管的正負(fù)極性是否正確。

（2）電阻法：根據(jù)原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬用表檢測(cè)每條線路是否導(dǎo)通。電子初學(xué)者，焊接的線路多有虛焊、漏焊、假焊，電路搭建錯(cuò)誤等情況，所以首先檢查每條線路是否焊接好，也就是電氣性能是否保證。

（3）電阻法：檢測(cè)每處GND是否和電源負(fù)極接頭是否連通；檢測(cè)每處VCC是否和電源接頭是否連通。比如LM358的8腳是否連接了VCC，4腳是否連接了GND。

（4）如果上面的步驟檢測(cè)沒有問題的故障基本能解決。特別說明，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)候，電位器采用默認(rèn)的中間位置時(shí)，電路不經(jīng)過調(diào)試就能正常工作。如果不能正常工作，請(qǐng)根據(jù)原理圖，采用下面的調(diào)試方法進(jìn)行調(diào)試。

通上5V直流電壓，用萬用表測(cè)LM358的3腳電壓，并用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面，造成紅外接收管能接收反射的紅外光，記下此時(shí)的電壓值（我們制作的產(chǎn)品的電壓值大概是1V左右）。然后拿開手后，再記下此時(shí)的電壓值（我們制作的產(chǎn)品的電壓值大概是3V左右）。

上面的調(diào)試步驟就是為了得到LM358的3腳電壓值的變化范圍，然后用萬用表測(cè)LM358的2腳電壓，調(diào)節(jié)電位器RP1，使得LM358的2腳電壓在2.5V左右，目的是使得LM358的2腳電壓處于LM358的3腳電壓變化范圍（1V-3V）之間。調(diào)試完成后，可以穩(wěn)定的用手遮擋調(diào)試，性能非常穩(wěn)定。

（5）特別注意：用手機(jī)的照相功能能看到紅外光，因此可以借助于手機(jī)的照相機(jī)查看紅外發(fā)光電路是否正常。

（6）因?yàn)榛鹬泻�有大量的紅外光，因此可以用打火機(jī)打火檢查紅外接收電路是否正常。

（7）其他部分電路需要用萬用表測(cè)量電壓或者電阻，判斷是否正常。

我是江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院的劉昆山老師，請(qǐng)關(guān)注微公號(hào)：電工電子技術(shù)（dgdzjs），我們會(huì)定期分享電子入門級(jí)別的文章給您

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2018-9-15 23:01 上傳

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