红外传感器制作
红外线传感器的工作原理
红外线传感器的工作原理红外线传感器是一种能够感知红外线辐射并将其转化成电信号的设备。
它广泛应用于无人机导航、安防系统、人体检测等领域。
本文将介绍红外线传感器的工作原理及其应用。
一、工作原理红外线传感器基于材料的电磁特性，利用红外线辐射与物体之间的相互作用，实现对红外线的探测。
其工作原理主要涉及热辐射、红外敏感材料和电信号转化。
1. 热辐射物体的热辐射是指在一定温度下，物体所发出的能量辐射。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射功率与物体的温度的四次方成正比。
因此，通过测量红外线接收器接收到的热辐射功率，可以间接测量物体的温度.2. 红外敏感材料红外线传感器的核心部件是红外敏感材料，其具有较高的红外辐射吸收能力。
常见的红外敏感材料有硫化镉、硫化铟等。
这些材料能够将红外辐射吸收后，产生电荷分离，并产生相应的电信号。
3. 电信号转化红外敏感材料吸收红外辐射后，会产生电信号。
这些电信号通过传感器内部的电路进行放大和过滤，然后转化成可以被控制器或处理器读取的电压信号。
控制器或处理器通过读取电压信号的大小，可以判断红外线的强度，从而实现对物体的探测。
二、应用领域1. 无人机导航红外线传感器在无人机导航中起到关键作用。
通过安装红外线传感器，无人机可以准确感知周围的障碍物、地形变化等，并将这些信息传递给控制系统，以实现自主飞行和避障。
2. 安防系统红外线传感器被广泛应用于安防系统中，用于检测人体的活动。
当有人进入安装有红外线传感器的区域时，传感器会感知到人体发出的红外辐射，从而触发报警系统。
这种应用能够在一定程度上提高安防系统的准确性和可靠性。
3. 温度测量红外线传感器还可以用于非接触式温度测量。
由于红外辐射与物体温度相关，所以通过测量红外线辐射能量的大小，可以获得物体的表面温度。
这种测量方式非常适用于高温或无法直接接触的环境，例如火山喷发监测、工业生产等领域。
4. 自动化控制红外线传感器也被广泛应用于自动化控制系统中，例如自动门、自动马桶等。
红外线传感器的工作原理
红外线传感器的工作原理红外线传感器是一种常见的传感器，它利用红外线的特性来测量物体的距离、温度等信息。
它被广泛应用于安防监控系统、机器人导航系统、智能家居等领域。
红外线传感器的工作原理主要基于红外线的发射和接收。
红外线是一种电磁辐射，具有较长的波长，无法被肉眼察觉。
它在光谱中位于可见光与微波之间，频率范围约为300GHz到400THz。
红外线传感器通常由发射器和接收器两部分组成。
发射器会产生并发射出红外线信号，接收器则接收并解析红外线信号。
发射器一般采用红外二极管或激光二极管作为发光元件。
在工作时，发射器通过外加电流激励二极管，使其产生红外线光束。
红外线光束的频率通常与发射器中物质的晶格振动频率相一致。
接收器一般采用红外光电二极管或红外接收器作为接收元件。
当红外线光束照射到接收器上时，光电二极管或接收器会将红外线能量转化为电能，并产生相应的电压变化。
接收器的电压变化与接收到的红外线信号的强度有关。
一般来说，接收到的红外线信号强度越强，接收器的电压变化越大。
因此，可以根据接收器输出的电压变化来判断接收到的红外线信号的强度。
为了增强红外线传感器的灵敏度和准确性，有时还会在接收器中加入信号放大器、滤波器等元件。
这些元件能够对接收到的红外线信号进行增强和处理，使得传感器能够更好地检测和解析红外线信号。
红外线传感器的工作原理不仅仅局限于接收红外线信号，还可以利用红外线信号与物体的互动来测量物体的距离、温度等信息。
当红外线光束照射到物体表面时，会被物体吸收、反射或散射。
根据物体对红外线的吸收、反射或散射程度，可以推测出物体的性质和状态。
例如，红外线温度传感器利用物体对红外线的吸收特性来测量物体的表面温度。
温度越高，物体对红外线的吸收越强，因此传感器接收到的红外线信号强度也相应增加；反之，温度越低，物体对红外线的吸收越弱，传感器接收到的红外线信号强度也相应减小。
红外线传感器的工作原理非常简单且易于实现，但其应用领域却非常广泛。
红外线传感器工作原理
红外线传感器工作原理红外线传感器是一种常见的电子元件，广泛应用于安防、智能家居、机器人等领域。
它通过感知和接收红外线辐射来实现物体检测和距离测量。
本文将介绍红外线传感器的工作原理，以及其在实际应用中的作用。
一、红外线的概述红外线是一种电磁辐射，它的波长范围在可见光和微波之间。
与可见光不同，人眼无法直接感知红外线，但它的能量仍然可以被物体吸收和辐射。
红外线具有很强的穿透力，可以在一定范围内穿透透明材料如玻璃和塑料。
二、红外线传感器的组成红外线传感器通常由发射器和接收器两部分组成。
发射器负责发射红外线辐射，而接收器则接收这些辐射并进行信号处理。
1. 发射器红外线传感器的发射器通常由红外发光二极管（IR LED）构成。
当发射器受到电流驱动时，它会发出红外线信号，并将其辐射到周围环境中。
2. 接收器红外线传感器的接收器通常由一种叫做红外光敏二极管（IR photodiode）的元件构成。
接收器对红外线辐射非常敏感，当接收到红外线信号时，会产生电流变化的响应。
这个电流变化可以被放大和处理，以产生与探测目标相关的输出信号。
三、红外线传感器的工作原理红外线传感器利用物体对红外线的吸收和辐射特性来实现目标检测和测量。
接下来将详细介绍红外线传感器的工作原理。
1. 目标检测当发射器发出红外线信号后，这些信号会被周围的物体吸收或反射。
如果有目标物体出现在传感器的感知范围内，该物体会吸收或反射一部分红外线信号，并将其反射回传感器面前的接收器。
2. 信号检测接收器接收到反射回来的红外线信号后，会产生一个电流变化的响应。
这个响应可以通过电路放大，并经过滤波和去噪等处理，以消除干扰。
3. 信号处理经过电路处理后的信号，可以被转换为数字信号或模拟信号，用于接收到的红外线信号的解析和输出。
这样，我们可以获得与目标物体相关的信息，如距离、位置等。
四、红外线传感器的应用红外线传感器由于其灵敏度高、反应速度快、成本低等优点，在多个领域得到广泛应用。
红外红外传感器电路图及工作原理
红外红外传感器电路图及⼯作原理红外红外传感器电路图及⼯作原理Infrared IR Sensor Circuit Diagram and Working Principle红外传感器是⼀种电⼦设备，它发射是为了感知周围环境的某些⽅⾯。
红外传感器既能测量物体的热量，⼜能检测物体的运动。
这些类型的传感器只测量红外辐射，⽽不是发射被称为被动红外传感器。
通常，在红外光谱中，所有物体都会发出某种形式的热辐射。
这些类型的辐射对我们的眼睛是看不见的，可以通过红外传感器探测到。
发射器只是⼀个红外发光⼆极管（发光⼆极管），探测器只是⼀个红外光电⼆极管，对红外发光⼆极管发出的相同波长的红外光敏感。
当红外光照射到光电⼆极管上时，电阻和输出电压将随接收到的红外光的⼤⼩⽽成⽐例变化。
红外传感器电路图及⼯作原理红外传感器电路是电⼦设备中最基本、最常⽤的传感器模块之⼀。
这种传感器类似于⼈类的视觉感官，可以⽤来检测障碍物，是实时检测中常⽤的应⽤之⼀。
该电路由以下部件组成· 2 IR transmitter and receiver pair· Resistors of the range of kilo-ohms.· Variable resistors.· LED (Light Emitting Diode).LM358 IC2红外收发对千欧姆范围内的电阻器。
可变电阻器。
LED（发光⼆极管）。
IR Sensor Circuit在本项⽬中，发射器部分包括红外传感器，其发射连续的红外射线以供红外接收器模块接收。
接收器的红外输出端根据其接收到的红外光线⽽变化。
由于这种变化不能这样分析，因此可以将该输出馈送到⽐较器电路。
这⾥使⽤LM 339的运算放⼤器（运放）作为⽐较器电路。
当红外接收器不接收信号时，反转输⼊处的电势⾼于⽐较器IC的⾮反转输⼊（LM339）。
因此⽐较器的输出变低，但LED不发光。
红外线传感器的组成
红外线传感器的组成
红外线传感器主要由红外发射器（红外LED或红外激光器）、红外接收器（光电二极管或光电三极管）以及相关的电路组件（如电源、放大器、滤波器、A/D转换器等）组成。
首先，我们来详细了解一下红外发射器。
红外发射器是红外线传感器中的主要部分，其作用是发射出红外光。
在常用的红外线传感器中，红外发射器通常是一个红外LED或红外激光器。
红外LED发射的红外光线比较分散，适合于近距离的探测，而红外激光器发射的红外光线则比较集中，适合于远距离的探测。
其次，红外接收器是红外线传感器中的另一个重要部分，其作用是接收红外光。
常用的红外接收器有光电二极管和光电三极管等。
接收器接收到红外光后，会将其转化为电信号，然后通过电路组件进行处理。
然后，红外线传感器还包括一些电路组件。
这些电路组件主要用于电源供应、信号放大、滤波以及A/D转换等。
电源供应是为红外发射器和接收器提供电源。
信号放大器则用于放大接收器接收到的电信号。
滤波器用于滤除噪声，提高信号的质量。
A/D转换器则用于将模拟信号转化为数字信号，以便后续处理。
总的来说，红外线传感器是由红外发射器、红外接收器以及相关的电路组件组成的。
红外发射器发射出红外光，红外接收器接收红外
光并将其转化为电信号，电路组件则对这个电信号进行处理。
红外线传感器在许多领域都有广泛的应用，包括遥控、温度测量、火焰检测、运动检测等。
人体红外感应传感器原理
人体红外感应传感器原理人体红外感应传感器是一种常见的电子元件，广泛应用于安防系统、家电设备和自动化控制领域。
它能够侦测人体的红外辐射，进而实现自动开关、报警或其他智能功能。
本文将介绍人体红外感应传感器的原理及其工作过程。
一、人体红外辐射人体作为一个热体，会发出红外辐射。
红外辐射是一种电磁辐射，其波长介于可见光和微波之间。
人体的温度通常在36°C至37°C之间，此时大部分红外辐射的波长在8至12微米之间。
二、人体红外感应传感器利用红外辐射与物体之间的相互作用原理，实现红外信号的检测和转换。
其主要原理是基于感应元件——红外线传感器。
红外线传感器由感光元件和信号处理电路组成。
感光元件主要是由红外光电二极管和滤波器组成。
红外光电二极管能够感应到红外辐射，并将其转化为电信号。
当人体或其他物体进入红外感应传感器的监测范围时，感应元件会接收到物体所发出的红外辐射。
这些红外辐射会与感光元件产生相互作用，导致感光元件产生电流。
接着，信号处理电路会对这个电流进行增强、滤波和解码等处理。
最终产生一个输出信号。
三、人体红外感应传感器的工作过程人体红外感应传感器的工作过程一般可以分为下面几个步骤：1. 待命状态：传感器处于待命状态时，感应元件会不断地接收来自周围环境的红外辐射，并通过信号处理电路进行处理。
此时输出信号一般为低电平。
2. 监测触发：当有人或其他物体进入传感器的监测范围内时，感光元件会接收到物体所发出的红外辐射，并产生电流。
信号处理电路会对这个电流进行放大和处理。
当处理后的电信号达到设定的阈值时，输出信号将瞬间变为高电平。
3. 持续输出：感应元件仍然接收到物体所发出的红外辐射，并持续将其转化为电信号。
但是，此时输出信号已经保持在高电平状态。
只有当物体离开传感器的监测范围，一段时间内没有再次触发红外辐射时，输出信号才会恢复为低电平。
四、人体红外感应传感器应用1. 安防系统：人体红外感应传感器广泛应用于安防系统，如监控摄像头、入侵报警等。
红外气体传感器设计与实现
摘要摘要本文设计一种基于红外吸收原理的可燃气体传感器，采用电调制非色散红外技术，由于多数可燃气体在波长为3.40μm处拥有其特征吸收峰，所以针对可燃气体选用滤光片中心波长为3.40μm，此滤光片对应的输出信号为测量信号，为保证传感器测量值的可靠性及长期稳定性，再选用一个滤光片作为参考信号，由于多数气体在4.00μm左右的波长处均无吸收，因此第二个滤光片中心波长选为4.00μm，此滤光片对应的输出信号即为参考信号。
由于参考信号理论上是稳定不变的，因此当传感器硬件系统出现老化、漂移等现象时，会导致测量信号发生变化，此时参考信号产生作用，可基本排除此类异常。
传感器选用ARM内核的微处理器作为整个系统的控制及运算单元，使用ARM 处理器自带的定时器产生中断信号，每次中断时驱动红外光源变换工作状态，从而实现红外光源的电调制。
光源发出的红外能量通过含有被测气体的腔体后，再经滤光片滤除其它波段的能量，最后到达探测器，探测器吸收能量后转换为电信号，电信号通过电路处理后，由处理器启动模数转换器对输入的模拟信号进行采样，由此模拟量转变为数字量，软件采用数字信号处理算法对数字量进行去噪和滤波，将实时测量数据和标定数据按公式进行计算，即可得到实时测量的气体浓度值。
经过实验测试，该传感器测量值准确、可靠、响应灵敏、体积小、功耗低，分辨率达到0.01%VOL，测试数据及性能指标达到预期。
关键词：红外气体传感器，气体浓度检测，NDIR，红外吸收ABSTRACTABSTRACTThis paper designed a kind of the combustible gas sensor based on infrared absorption principle, uses electric modulation non-dispersive infrared technology, because most of the combustible gas have absorption peak at about 3.40 microns wavelengths, so selection filter center wavelength of 3.40 microns to detecting combustible gas, the filter of the corresponding output signals called measure signals, to guarantee the reliability of the sensor measurement value and long-term stability, then choose a filter as the reference signal, because most of the gas at about 4.00 microns no absorption, so the second filter center wavelength is 4.00 microns, the second filter of the corresponding output signal is the reference signal. Due to the reference signal is stable in theory, so when the sensor hardware system appeared the phenomenon such as aging, drift, measuring signal changes, the reference signal can be the basic rule out such anomalies.Sensor selects the ARM microprocessor as the control of the whole system of the kernel and computing unit, ARM processor used to own a timer interrupt signal, each time interrupt driven infrared light source transformation work status, so as to realize the infrared light source modulation. Electric modulation infrared light source through the gas chamber to reach the pyroelectric detector with filter, pyroelectric detector output electrical signal, the electrical signal after amplification filter processing by the ARM processor to start the A / D conversion Digital signal processing algorithm to denoise and filter digital, real-time measurement data and calibration data calculated according to the formula, you can get real-time measurement of gas concentration value.After a large number of experiments, the sensor measurements accurate, reliable, responsive, small size, low power consumption, resolution 0.01% VOL, test data and performance indicators to achieve.Keywords: Infrared gas sensor, Gas concentration detection, NDIR, Infrared absorption目录第一章绪论 (1)1.1 研究意义 (1)1.2 红外气体传感背景 (1)1.2.1气体传感器的发展 (1)1.2.2国内外研究现状 (3)1.3 本文主要工作 (4)1.3.1主要研究内容 (4)1.3.2主要技术指标 (5)1.4 本论文的结构安排 (5)第二章传感器理论基础 (6)2.1 基础理论 (6)2.1.1气体浓度计算的理论 (6)2.1.2红外光谱的基础知识 (7)2.1.3分子能级与量子学相关知识 (8)2.1.4气体的红外吸收峰与分子结构的关系 (9)2.2 硬件开发工具 (14)2.3 软件开发环境 (15)2.4 本章小结 (16)第三章传感器硬件设计与实现 (17)3.1 传感器系统总体设计 (17)3.2关键器件选型 (18)3.2.1微处理器选型 (18)3.2.2红外光源选型 (20)3.2.3热释电探测器选型 (23)3.3电源管理电路设计 (29)3.4红外光源驱动电路设计 (30)3.5处理器及外围电路 (32)3.6模拟小信号处理电路设计 (35)3.7 PCB电路板设计 (38)3.8 硬件电路实现 (40)3.9 本章小结 (42)第四章传感器软件设计与实现 (43)4.1信号采集与数字信号处理 (43)4.2零点和灵敏度校准设计 (47)4.3数字通信模式及传输方式 (47)4.4数字通信协议设计 (49)4.5传感器浓度计算 (53)4.6软件调试 (55)4.7软硬件联合调试 (56)4.8本章小结 (59)第五章测试及数据分析 (60)5.1 传感器测试环境 (60)5.2传感器标定测试 (61)5.3 测试数据分析 (65)5.4 硬件参数测试 (66)5.5本章小结 (68)第六章结论 (69)6.1 全文总结 (69)6.2 下一步工作的展望 (70)致谢 (71)参考文献 (72)第一章绪论第一章绪论可燃气体常见于日常生活及日常生产中，如城市管网下水道积聚的沼气，矿井开采生产中产生的瓦斯、石化储运站储藏的可燃气体、煤气站储藏的可燃气体、家庭生活中天然气等。
实验二 红外测距传感器实验
信息工程学院实验报告课程名称：传感器原理及应用实验项目名称：实验二红外测距传感器实验实验时间：2016.10.8 班级：姓名：学号：一、实验目的1. 学习CC2530 单片机ADC 模块的使用。
2. 学习红外测距传感器的使用。
二、实验原理1. CC2530节点与红外测距传感器的硬件接口红外线测距传感器模块GP2Y0A21YK0F 成绩：指导老师(签名)：(1). 红外测距传感器模块(GP2Y0A21YK0F)引脚OUT：模拟量输出接口(AD 模块)GND：外接GNDVCC：数字量输出接口(0 和1) 外接5V 电源(2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接2. ADC(1). 简介CC2530单片机的ADC支持多达14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB（有效数字位）。
它包括一个模拟多路转换器，具有多达8个各自可配置的通道；以及一个参考电压发生器。
转换结果通过DMA写入存储器。
还具有若干运行模式。
ADC模块的方框图如下所示：ADC的主要特性如下：●可选的抽取率，这也设置了分辨率（7到12位）●8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号●参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或A VDD5 ●产生中断请求●转换结束时的DMA触发●温度传感器输入●电池测量功能(2). 寄存器简介本次实验中主要涉及到ADC模块的寄存器：数据的换算：例如：在CC2530 中配置ADC 的参考电压为A VDD5(3.3V)，抽取率为512(12 位有效数据)，由于在实验中采用单端转换方式，所以实际数据只有11 位。
这时，ADC 采集到的数据记为x,则ADC采集数据转换为电压(单位：V)：V = x * 3.3 / 20483. GP2Y0A21YK0F 红外测距传感器(1). 概述夏普GP2Y0A21YK0F 测距传感器是基于PSD 的微距传感器，其有效的测量距离在80cm 内，有效的测量角度大于40 度，输出信号为模拟电压，在0 到8cm 左右的范围内与距离成正比非线性关系，在10-80cm 的距离范内成反比非线性关系，平均功耗为30mA，反应时间约为5ms，并且对背景光及温度的适应性较强。
红外感应灯的制作方法
红外感应灯的制作方法红外感应灯是一种常见的自动感应灯，它通过感应人体的热量来自动开启或关闭灯光。
制作一个红外感应灯并不复杂，只需要一些基本的电子技能和简单的材料。
以下是一个制作红外感应灯的方法，希望对你有所帮助。
材料准备：1. Arduino开发板2. 红外传感器模块3. 三极管4. 电阻5. LED灯6. 面包板7. 杜邦线制作步骤：1. 首先，将Arduino开发板放在面包板上，并将红外传感器模块插入到Arduino的数字引脚2。
2. 接下来，将一个三极管的基极连接到Arduino的数字引脚3，收集器连接到Arduino的GND，发射极连接到LED的负极。
3. 在三极管的基极和数据引脚之间加入一个10K欧姆的电阻。
4. 将LED的正极连接到Arduino的数字引脚11，并将一个220欧姆的电阻连接到LED的负极，再将电阻的另一端连接到Arduino的GND。
5. 现在，通过杜邦线将所有部件连接起来。
将Arduino的电源和GND引脚连接到面包板的相应接口上。
6. 使用USB线将Arduino连接到电脑上，并在Arduino IDE中编写代码。
以下是一个简单的红外感应灯的代码示例：```cpp#include <IRremote.h>const int sensorPin = 2; // 红外传感器模块所连接的引脚const int ledPin = 11; // LED灯所连接的引脚IRrecv irrecv(sensorPin);decode_results results;void setup() {Serial.begin(9600);irrecv.enableIRIn(); // 启用红外线接收功能pinMode(ledPin, OUTPUT);}void loop() {if (irrecv.decode(&results)) {// 当红外线接收到信号时，LED灯亮起digitalWrite(ledPin, HIGH);delay(1000);digitalWrite(ledPin, LOW);irrecv.resume(); // 继续接收红外信号}}```7. 在Arduino IDE中上传代码到Arduino开发板中，并将面包板上的线路和电路连接好。
红外温度传感器的结构原理
红外温度传感器的结构原理红外温度传感器红外温度传感器是一种非接触式温度传感器，它能够通过感知周围物体发出的红外辐射来测量物体的温度。
下面我们来了解一下红外温度传感器的结构和工作原理。
结构红外温度传感器通常由以下几个部分组成：•光学透镜：用来聚焦周围物体发出的红外辐射。
•红外感应器：用来感知透过透镜聚集的红外辐射。
•信号处理器：将感知到的红外辐射转换为数字信号并进行处理。
•显示屏或输出接口：将处理后的数字信号输出并显示出来，作为测量结果。
工作原理红外温度传感器的工作原理基于物体释放的红外辐射与物体的温度成正比。
传感器能够感知到生物体、机器等物体发出的“热辐射”，从而实时测量其温度。
其工作流程如下：1.光学透镜将周围物体发出的红外辐射聚焦到红外感应器上。
2.红外感应器通过感知所接收到的红外辐射，将其转化为电信号。
3.信号处理器对转化后的电信号进行放大、滤波及算法处理，将其转换为数字信号。
4.显示屏或输出接口将处理后的数字信号输出并显示出来，作为测量结果。
需要注意的是，红外温度传感器只能测量物体表面温度，不能测量物体内部的温度。
测量精度也受到涉及物体的反射率和放射率的影响，因此在使用时需要根据实际情况进行校准，以提高测量精度。
应用红外温度传感器在工业生产、医疗保健、环境监测、消防安全等领域应用广泛，常用于以下情况：•工业生产：用于测量制造过程中的物料温度、机器设备运行温度等。
•医疗保健：用于测量人体表面温度，如测量体温、测量新生儿皮肤温度等。
•环境监测：用于测量天气、地表温度等自然环境的温度。
•消防安全：用于检测建筑物、电气设备等物体表面的温度，提高火灾预警能力。
结论红外温度传感器作为一种高精度、非接触式的温度测量工具，应用广泛且效果优秀。
在使用时需要结合实际情况进行校准，并注意避免涉及物体的反射率和放射率对测量精度的影响。
红外辐射和温度的关系在介绍红外温度传感器的工作原理时，我们发现其能够通过感知周围物体所发出的红外辐射，来测量物体的温度。
红外线热敏传感器工作原理
红外线热敏传感器工作原理红外线热敏传感器是一种能够根据物体的红外线辐射能量变化来实现物体温度检测和测量的特殊传感器。
它主要通过感知物体发射的红外线辐射能量，并将其转化为电信号，从而实现温度检测和测量的功能。
本文将详细介绍红外线热敏传感器的工作原理。
一、什么是红外线热敏传感器？红外线热敏传感器是一种使用红外线辐射能量来检测和测量物体温度的传感器。
与常见的温度传感器不同，红外线热敏传感器不需要直接接触物体，而是通过感知物体散发出的红外线辐射能量来间接测量物体的温度。
这种传感器在许多领域中都得到了广泛应用，如温度控制、安防监控、消防探测等。
二、红外线热敏传感器的工作原理红外线热敏传感器的工作原理可以简单分为两个步骤：红外线辐射接收和信号转换。
1. 红外线辐射接收红外线热敏传感器接收到物体发射的红外线辐射能量。
红外线是一种介于可见光和无线电波之间的电磁波，其波长范围是0.75μm到1000μm。
物体的温度越高，其发射的红外线辐射能量越强。
红外线辐射能量通过传感器的红外感应元件（如热敏电阻）被吸收，并引起元件内部电阻的变化。
2. 信号转换红外感应元件吸收到红外线辐射能量后，会引起元件内部电阻的变化。
这个电阻变化会转化为电压或电流信号，进一步放大和处理后输出给其他设备或系统。
这样，通过测量输出的电压或电流信号的变化，就可以间接获得物体的温度信息。
三、红外线热敏传感器的特点和应用1. 特点红外线热敏传感器具有以下特点：（1）无接触性：红外线热敏传感器不需要与物体直接接触，只需感知物体发射的红外线辐射能量即可实现温度检测和测量。
（2）快速响应：红外线热敏传感器的响应速度很快，可以实时感知物体的温度变化。
（3）精度高：红外线热敏传感器可以实现较高的温度测量精度，可满足不同应用场景的需求。
（4）适用范围广：红外线热敏传感器适用于各种环境和物体的温度检测和测量。
2. 应用红外线热敏传感器在许多领域中都有广泛的应用，例如：（1）温度控制：红外线热敏传感器可用于家用电器、空调系统、电子设备等的温度控制，以保持设备和环境的稳定温度。
红外测距传感器的原理与设计最终版讲解
红外测距传感器的原理与设计摘要：现代科学技术的发展，进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。
为了实现物体近距离、高精度的无线测量，我采用红外发射接收模块作为距离传感器，单片机作为处理器，编写A/D转换、显示以及与PC机的通信程序，开发了一套便推式的红外距离测量系统，系统可以高精度的实时显示所测的距离，并且可以将距离量通过串口发送到PC机显示处理、本系统结构简单可靠、体积小、测量精度高、方便使用，另外本系统形成了一套完善的软硬件开发平台，可以进行扩展、移植和做进一步的开发。
关键词：红外测距；68HC11E1；A/D转换；一、绪论 (1)1.1设计背景 (1)1.2红外线简介 (1)1.3红外线传感器概述 (2)1.3.1 红外线传感器系统介绍 (2)1.3.2 红外线传感器的分类 (3)1.3.3 红外线传感器的应用 (6)二、红外测距的方法和原理 (7)2.1几种红外测距原理及选择 (7)2.1.1 相位测距原理 (7)2.1.2 PSD测距原理 (9)2.1.3 带运动机构的双象比较法原理 (9)2.1.4 时间差测距法原理 (9)2.1.5 反射能量法原理 (9)2.1.6 红外测距原理的选择 (9)2.2红外测距系统的工作原理 (9)三、红外测距的基本结构及系统框图 (11)3.1红外测距的过程 (11)3.2红外测距系统框图 (11)3.3主要元件分析 (12)3.3.1 红外线发射器件 (12)3.3.2红外线光敏二极管 (13)四、红外测距硬件电路设计 (14)4.1单片机最小系统 (14)4.2红外发射电路设计 (16)4.3红外接收放大电路设计 (17)4.4电源电路 (19)4.5数码管显示电路 (21)五、软件模块设计 (23)5.1程序设计步骤 (23)5.2软件设计框图： (23)5.3红外测距A/D转换程序 (24)六、测量精度分析 (26)[参考文献] (27)附录 (28)致谢 (28)1.1 设计背景在基础学科研究中，传感器具有突出的地位。
红外线传感器工作原理
红外线传感器工作原理红外线传感器是一种能够检测和测量红外辐射的设备，它广泛应用于安防、自动化控制、电子设备和消费电子等领域。
本文将介绍红外线传感器的工作原理。
1. 概述红外线（Infrared light）是处于可见光波长下方的电磁波，波长范围通常在0.75至1000微米之间。
红外线传感器通过接收红外线辐射并将其转化为电信号来实现红外线的检测和测量。
2. 基本构成和原理红外线传感器主要由光源、滤光片、光敏电阻器（或光电二极管）和信号处理电路组成。
- 光源：红外线传感器一般使用红外发光二极管或红外发光二极管阵列作为光源，用于发射红外辐射。
- 滤光片：滤光片能够使红外线传感器对特定波长的红外辐射敏感，并屏蔽其他波长的干扰信号。
- 光敏电阻器（或光电二极管）：光敏电阻器是一种光敏元件，其电阻随着入射光强的变化而变化。
当红外辐射照射到光敏电阻器上时，电阻值会发生变化。
- 信号处理电路：信号处理电路将光敏电阻器的电阻变化转化为电信号，经过放大、滤波和解调等处理后，输出一个与红外辐射强度相关的电压信号。
3. 工作原理红外线传感器的工作原理基于物体的热辐射特性，即所有物体在室温下都会发射红外辐射，其强度与物体的温度相关。
当一个物体放置在红外线传感器的工作范围之内时，它会发射出红外辐射，这些辐射会进入传感器并被光源反射回来。
通过滤光片的过滤，只有特定波长的红外辐射能够透过滤光片到达光敏电阻器。
红外辐射被光敏电阻器吸收后，导致光敏电阻器的电阻值发生变化。
信号处理电路检测到电阻变化后，将其转化为相应的电压信号。
通过测量电压信号的变化，红外线传感器可以判断物体的存在、位置、温度等信息。
4. 应用场景红外线传感器的工作原理使其在各种场景中得以应用。
- 安防系统：红外线传感器可用于侦测人体的红外辐射，用于入侵报警、人员监控等安防应用。
- 自动化控制：红外线传感器可以用来检测物体的位置和距离，用于自动门、自动水龙头等设备的控制。
红外传感器的工作原理
红外传感器的工作原理
红外传感器的工作原理
1. 什么是红外传感器
红外传感器是一种使用红外技术进行测量的传感器，它通过使用一个热像仪来检测某个物体的能量水平。
红外传感器可以检测出热源的位置、大小和强度。
2. 红外传感器的原理
白天和夜晚，物体都会发出自己的红外辐射，被检测物体能量强度不一，传感器可以检测到物体和背景之间温度差异，从而完成相应测量任务。
3. 红外传感器的原理
通常，红外传感器由可见光滤波器、热像仪和处理器组成，它们分别负责采集、净化和解码数据。
可见光滤波器会将环境中能够发射红外光的物体分离出来，而热像仪则可以把得到的信号转化成数字信号。
最后，处理器就可以把得到的信号进行分析处理，从而得到相应的测量数据。
4. 红外传感器的应用
红外传感器可以用来测量各种物体的温度，包括生物体、机器、建筑等，还可以用来测量汽车、机器人等运动物体的位置。
此外，红外传
感器还可以应用于安全设施，用来侦测有毒气体、异物侵入等事件。
它也常用于现代的智能家居系统，如语音输入、自动照明等。
5. 红外传感器的优势
使用红外传感器的优势在于可以实现便捷快速的精准测量，无需安装复杂的附加设备，而且易于维护。
红外传感器还可以对密封空间内可视范围以外的物体进行检测，安装简单灵活，且具备较高的性价比。
以上就是红外传感器的工作原理，它是一种广泛使用的测量仪器，在各种应用领域中都表现出众。
它的优势在于简便快捷的测量、可靠性高和低成本等，有助于改善对各种物体的检测。
红外传感器工作原理流程
红外传感器工作原理流程：1、待侧目标。
根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。
2、大气衰减。
待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。
3、光学接收器。
它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。
相当于雷达天线，常用是物镜。
4、辐射调制器。
对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。
又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。
5、红外探测器。
这是红外系统的核心。
它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出来的电学效应。
此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。
6、探测器制冷器。
由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。
经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。
7、信号处理系统。
将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。
然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。
8、显示设备。
这是红外设备的终端设备。
常用的显示器有示波器、显象管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。
依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。
红外传感器有哪些类型根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。
1、主动红外传感器的发射机发出一束经调制的红外光束，被红外接收机接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。
当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。
2、被动红外传感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。
传感器器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。
红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生报警。
红外头制作方法
红外头制作方法简介红外头是一种能够接收和发射红外光信号的设备，常常用于红外遥控器、红外传感器等应用中。
本文档将介绍如何制作一个简单的红外头。
材料清单制作红外头所需的材料如下：1.红外发射二极管2.红外接收二极管3.电容4.电阻5.面包板6.连线材料步骤步骤一：准备工作在开始制作红外头之前，确保已经准备好所需的材料。
将面包板放在工作台上，并确保工作区域整洁。
步骤二：连接发射二极管将红外发射二极管插入面包板，并连接相应的引脚。
通常，红外发射二极管有三个引脚：正极（anode）、负极（cathode）和控制极（control）。
根据二极管的型号和引脚定义，将引脚连接到面包板上。
步骤三：连接接收二极管接下来，将红外接收二极管插入面包板，并连接相应的引脚。
红外接收二极管通常也有三个引脚：正极、负极和输出引脚。
确保将引脚正确连接到面包板上。
步骤四：连接电容和电阻为了稳定电路和防止干扰，连接一个适当大小的电容和一个电阻到电路中。
电容和电阻的具体数值根据项目需求和所使用的元件而定。
连接电容和电阻时，确保使用正确的引脚连接。
步骤五：连线使用适当的连线材料，连接发射二极管、接收二极管、电容和电阻之间的引脚。
确保连线正确连接，并注意避免引脚之间的短路。
步骤六：测试完成所有的连接之后，将红外头连接到适当的电源和地线上。
然后，利用红外遥控器或其他红外光源向红外接收二极管发射红外光信号。
使用合适的检测设备（例如示波器）检查接收到的信号是否符合预期。
如果一切正常，你已经成功制作了一个红外头！结论本文档介绍了一个简单的红外头制作方法。
通过按照上述步骤准备材料、连接元件并测试，你可以制作出一个能够接收和发射红外光信号的红外头。
希望这篇文档能对你有所帮助！。
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2.3设计框图本次设计是基于STC89C52单片机的电动机保护装置，包括稳压模块、按键控制、红外发射接收模块、模数转换、电机部分。
图2.1 电机保护装置的总体框图稳压模块[2]是经变压器、滤波、稳压后输出电压5V ，为整个电路提供电源。
按键控制根据设计需要设置工作模式和调节安全距离所用，主要用于控制整个装置的操作。
模数转换是整个电路的桥梁，主要把模拟量转换为数字量。
本设计的电机部分是由LED 模拟电动机的工作和停止的。
模数转换 MCU信号处理 稳压模块按键控制电 机 红外发射 接收模块3 主要器件介绍及工作原理3.1红外传感器的简介红外技术是最近几十年中发展起来的一门新兴技术。
它已在科技、国防和工农业生产等领域获得广泛的应用。
红外传感器的应用主要体现在以下几个方面：1、红外辐射计：用于辐射和光谱辐射测量。
2、搜索和跟踪系统：用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪。
3、热成像系统：能形成整个目标的红外辐射分布图像。
4、红外测距系统：实现物体间距离的测量。
5、通讯系统：红外线通信作为无线通信的一种方式。
6、混合系统：是指以上各类系统中的两个或多个的组合。
3.1.1 红外对管测距原理红外线测距是利用红外光来传送光波信号，因此，作为红外测距中的红外光发射器件的红外发光二极管和红外光接收器件的红外光敏管，是构成红外测距系统的基本器件。
如图3.1所示是红外对管的实物图。
图3.1 红外对管实物图传感器的探测距离较短，一般在几十厘米之内，而这个测距范围是能够满足设计方案要求的。
红外传感器的测距基本原理为红外发射电路的红外发光管发出红外光，经障碍物反射后，由红外接收电路的光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。
根据发射光的强弱可以判断物体的距离，由于接收管接收的光强随是随反射物体的距离变化而变化的，因而，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。
因为红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。
红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。
自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，因而，红外传感器须具有更强的发射和接收能力。
3.1.2 红外线发射器件的结构红外线发射器件是最长用的为红外发光二极管，它与普通发光二极管的结构原理以及制作工艺基本相同，是只有一个PN结的半导体器件，只是所有的材料不同，制造红外发光二极管砷化钾，砷铝钾等，其中应用最多的是砷化钾。
红外发光二极管一般采用环氧树脂，玻璃，塑料等封装，除白色透明材料封装外，还可见到用蓝色透明材料封装的，。
红外发光二极管按发光功率的大小，可分为小功率，中功率，大功率三种。
另外，红外发光二极管除顶面发光型外，还有侧面发光型。
小功率管一般采用全塑封装，也有部分是采用陶瓷底座，顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的，中大功率管一般采用带螺纹金属底座，以便安装散热片。
随着发光功率得提高，相应体积的管子也增大。
3.1.3 红外发光二极管测试方法红外发光二极管测试方法[3]非常简单，用万用表RX1K档测量，正向电阻在30KΩ左右，反向电阻在200KΩ以上的管子是好的。
反向电阻越大，漏电流越小，质量越好。
反之，若反向电阻只有几十KΩ，说明管子质量不好，但可使用。
若管子的正向的反向电阻都为无穷大或为零，说明管子是废品，不能使用。
3.2 模数转换芯片3.2.1 TLC2543的简介TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，如图所示TLC2543的引脚图，其使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程[4]。
由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。
如表3.1TLC2543 引脚功能，TLC2543的特点如下：1、12位分辩率A/D转换器；2、在工作温度范围内10μs转换时间；3、11个模拟输入通道；4、3路内置自测试方式；5、采样率为66kbps；6、线性误差±1LSBmax；7、有转换结束输出EOC；8、具有单、双极性输出；9、可编程的MSB或LSB前导；10、可编程输出数据长度。
表3.1 TLC2543 引脚功能引脚号名称I/O说明1~9，11,12AIN0~AIN10I模拟量输入端。
11路输入信号由内部多路器选通。
15CS I 片选端口。
在CS端由高变低时，内部计数器复位。
由低变高时，在设定时间内禁止DATAINPUT和I/O CLOCK17DATANPUT I串行数据输入端。
16DATAOUT OA/D转换结果的三态串行输出端。
CS。
为高时处于高阻态，为低电平时为激活态19EOC O转换结束端，在转换结束后为高电平图3.2 TLC2543引脚图3.2.2 工作时序TLC2543 每次转换和数据传送使用16 个时钟周期，且在每次传送周期之间插入/ CS 时序如图3.3所示。
在TLC2543的/ CS 变低时开始转换和传送过程, I/ O CLOCK 的前8 个上升沿将8 个输入数据位键入输入数据寄存器，同时，将前一次转换的数据的其余11 位移出DATAOU T 端，在I/ O CLOCK 下降沿时数据变化。
当CS 为高时， I/ O CLOCK 和DATA INPU T 被禁止，DA2TA OU T 为高阻态。
3.2.3 数据输入格式数据寄存器的前4 位(D7～D4) 数据[4]，当其为0000到1010 间的数据时，代表选中11个模拟通道的某一个通道[5]1011到1110代表分别选中测试电压(Vref-+ Vref +)访问周期 采样周期转换数据 高阻状态移入新的器件地址，移出转换值 B15C7A/D 转换时间图3.3 TLC2543的时序图/2 、Vref - 以及Vref + 。
D3 、D2 表示输出数据长度，D1 表示输出数据的格式( 0 为MSB ， 1 为LSB) ，D0 就决定了TLC2543 的工作方式。
3.3 LCD1602的应用1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块[6]。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。
3.3.1 字符操作控制1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。
因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如‘A’。
3.3.2 指令操作控制1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。
显示模式设置： (初始化) 0011 0000 [0x38] 设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口。
显示开关及光标设置： (初始化) 0000 1DCB D显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪烁(1有效)。
0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加1 &光标加1)。
N=0(读或写一个字符后地址指针减1 &光标减1)，S=1 且 N=1 (当写一个字符后，整屏显示左移)。
s=0 当写一个字符后，整屏显示不移动。
数据指针设置：数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码(0-27H，40-67H)。
3.4主控芯片简介电动机保护装置设计的主控芯片是STC89C524 电路图设计4.1红外发射接收电路红外对管收发电路如图4.1所示，TLC2272轨对轨运放进行信号处理，频率和距离可以通过精密电阻调节。
对从输入端口送入信号进行进行编码，使用编码红外线，抗干扰能力强，可通过单片机控制，可以避免多个红外模块之间干扰。
除此之外TLC2272具有放大功能经过两级放大后模拟电压达到了可以检测到范围。
图4.1红外发射接收电路由运放LM324比较输出，当”＋”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”＋”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平。
NE555N 组成施密特触发器[8]，输出信号经施密特电路整形，稳定可靠。
施密特触发器555内部有电阻分压网络，当R13与R14的分压输入大于其阈值时输出反向，555是对Vcc及地而言的，不是对交流信号的。
在交流信号中串接一个电容，改变信号的电位。
滑动变阻器PR1可以调节LM324放大器的输入，可以调节比较电压，同时可以调节频率和距离。
当555输出时高电平时，三极管9013导通。
红外对管发射管LED0工作。
其中C1、C2分别与R15，R10组成无源高通滤波器，C3为旁路电容。
LED2是之所以要反接，是因为红外接收管应用时PN结要反偏[9]，因为PN结反偏后漂移电流随着光变化的灵敏度大，这样可以更好地线性变化。
从TLC2272第二级输出端即为AO是模拟信号输出端，随着障碍物与红外对管的距离，输出端的电压值也随着变化。
4.2模数转换模块电路图4.2是数模转换电路整体效果图，主要由TLC2543 转换芯片，红外发射接收电路主要是普通红外发射管和红外接收三极管。
图4.2数模转换电路电路工作原理：红外发光管发射出的红外光，在遇到前面的障碍物反射后，由红外接收三级管接收，此时红外接收三级管会产生一个与光强相对应的电流。
,在输出端可以得到一个0～3V的模拟电压，作51 单片机模拟输入量进行A/D转换,最后将转换结果在LCD上显示出来。
输入的模拟信号直接与AIN相连，用软件设置所选通道，然后对其进行读数据。
4.3按键部分按键部分按功能主要是复位键和控制键如图4.3所示。
复位键KEY1：当单片机运行出问题时，复位键控制单片机复位。
控制键KEY2：调节模式，进入设置期望的安全距离数值。
控制键KEY3：设置安全距离时，加数值。
并且还具有开电动机的功能。
控制键KEY4：置安全距离时，减数值。
单片机根据ADC 转换的数据和拟合函数进行计算，得到实际距离并且在LCD 上显示距离大小。
当实际距离小于设定距离时，LCD 正常显示，继电器动作，LED灯灭，蜂鸣器响起。
当设定距离大于时，LED灯保持亮的状态，蜂鸣器不响并且红外发光二极管发光报警。
图4.3 按键控制电路4.4 其他模块电路图4.4所示，继电器驱动电路[10]。
当P20口给低电平时三极管8550饱和导通，此电路中的三级管有放大电流和做开关的作用。