红外探测与控制电路的研究

吴志远

摘要    随着我国科学技术的发展，红外探测技术被广泛应用在各行各业中。与此同时，有关红外探测与控制电路的研究也越来越多。本文就此展开了讨论，先是阐述了红外探测及控制的基本理论，然后简单介绍了几种红外探测与控制电路的设计。

【关键词】红外探测 控制电路 研究

红外探测技术的本质是探测人体发射的红外线。从红外探测技术发展至今，有关红外探测技术的研究从未停止。尤其是红外探测技术的应用方式越来越多样化、智能化。

1 红外探测及控制的基本理论

1.1 红外线介绍

红外线本质一种电磁波。一般将电磁波波谱中的0.76μm-1000μm之间的波段称为红外光谱区段。同时，还可将该红外光谱区段分为近红外、中红外、中远红外、远红外四个区域。生活中常见的红外线多属于近红外区。

1.2 红外探测原理

常用于红外线接收的有光电二极管、光敏二极管，用于红外发射的有红外发光二极管，其发射波长正能与光电二极管、光敏二极管的接收波长相匹配。这也是红外探测灵活度较高的根本原因。

红外发光二极管是一种注入电流型的发光器件。当被加上合适的电压后，就会发出特定波长的红外线。从电流形成角度来说，直流电流驱动、交流电流驱动、脉动电流驱动都能使红外发光二极管发出红外线。但不同驱动方式下产生的红外线波长不同，且其应用领域也不相同。譬如采用交流电流驱动方式，产生的红外线多用于红外测量。另外，应用直流电流驱动方式时，红外发光二极管会发出波长恒定的红外线，其抗干扰能力、功耗都比较差。所以，这种方式并不常用。除却这种方式外，脉冲发射方式、调制载波脉冲发射方式也可用于红外发光二极管的驱动。

红外探测存在有效距离限制。一般，有效距离主要是由红外发光二极管辐射的峰值功率决定的。峰值功率则是由流经发光二极管的电流峰值功率决定的。简而言之，驱动电流值平均值越小，红外探测的作用距离越大。

1.3 红外探测系统及控制方式

根据通道数量、光束路数、编码方式等，可以将红外探测系统的控制方式分为以下几类：1.3.1单通道红外遥控开关方式其发射电路的基本结构由脉冲发生器、驱动级、红外发射组成。接收电路的结构主要由光电探测器、高增益放大器、整流滤波器、开关电路、执行机器组成。从其结构组成来看，这是一种非常简单的红外探测系统。整个系统的控制主要是通过开关电路。

1.3.2 单通道步进式红外遥控方式也可以说这是一种脉冲编码方式。这种方式可有效增加红外探测的距离，提升信号强度。

1.3.3 双光束红外探测遥控方式

红外线很容易受到动物、障碍物的影响，出现发射中断问题，甚至有可能造成系统的误动作。显然，这并不能充分发挥出红外探测的效果。对此，可采用双光束红外探测遥控方式。在这种系统结构中，只有双光束红外线被同时阻断，才会产生误动作。相比于单光束来说，其误动作概率会大幅度下降。

1.3.4 多通道红外探测遥控方式

这种方式比较适用于控制对象较多、遥控通道数量较多的情况。另外，依据控制指令方式、指令特征的不同，多通道红外遥控还分为频分制红外探测、遥控及码分制红外探测两种。

2 控制电路的设计

2.1 单通道红外光电控制电路

单通道红外光电控制电路多用在家电、防盗报警等领域。其控制电路主要由红外发射电路、红外遥控接收电路两部分组成。

（1）单通道红外光电控制电路比较简单，在设计时不需要添加调制解调电路。

（2）单通道控制电路一般只有振荡频率和指令键。且在接收电路中，只含有一个执机电路。

（3）在设计红外发射电路时，可添加一个由电阻、电压、开关组成的多谐振荡器。当该电路被加上电源后，就会产生起振。而且，在该电路中振荡频率是由充放电时间确定的。

（4）在红外遥控接收电路中，也可设计多谐振荡器。同时，还可选择专用的红外接收放大器，保证红外线的接收质量。

2.2 红外光控节电控制开关电路

以图1为例，红外光控节电控制开关电路主要包括红外发射电路、红外光电转换电路、动作延时电路、继电器控制电路等。红外光路不受障碍物阻挡时，整个电路并不会运行。当存在红外光线路被阻断时，继电器吸合，电路就会流通。从中能够看出，光控節电控制开关电路的设计需要考虑光控正常、断开情况下，电路的运行情况。其典型应用是光控节能灯电路。

2.3 红外光遥控装置电路

红外光遥控装置电路的典型应用为各种家电的遥控装置。一般，红外光遥控装置电路主要由红外发射器、红外接收器组成。在红外接收器中可采用红外光电接收管、高增益放大器等。这样能进一步提高红外接收器的接收质量。而在红外发射器中，可利用光学透镜进行聚光。另外，在电路设计时，还应当考虑电路的振荡，尤其是依据二极管的负荷，合理选择振荡频率。

2.4 红外遥控电气插座电路

通常，这种电路包括三个部分。第一是红外发射电路。在设计时应选择合适的振荡器、红外线发射方式，并调节充放电时间。第二是红外接收、控制电路。考虑到电气插座的特征，可将红外遥控电气插座电路分为可控硅控制插座电路、音频译码电路、交流降压整流电路等部分。

综上所述，虽然红外探测与控制技术给人们的生活带来了极大地便利。但是科技发展日新月异，只有进一步深入研究红外探测与控制电路，才能更好发挥出红外探测技术的优势，加快红外探测技术的创新与发展。

参考文献

[1] 伏霞，张乐.红外探测器专利技术分析[J].科技经济导刊，2018，26（28）：83.

[2] 张昌义.红外成像探测技术发展趋势浅谈[J].电子世界，2018（12）：41-42.

[3] 黄智国.空间目标地基红外探测技术研究[D].中国科学院大学（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所），2018.

[4] 胡昊明.氧化钒红外探测器信号读出和测试电路设计[D].华中科技大学，2013.