传感器是电子学中非常重要的部分，尤其是在机器人技术和自动化领域。电子设备中的传感器通过自动感应和控制设备而无需人工干预，使我们的生活变得轻松。有多种传感器，例如火灾传感器，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，我们将介绍红外传感器（红外传感器），其工作原理以及如何构建红外传感器模块。
红外传感器是一种非常流行的传感器，它在电子产品的许多应用中使用，例如在远程控制系统，运动检测器，产品计数器，线路跟随器机器人，警报器等中使用。
红外传感器主要由一个红外LED和一个光电二极管组成，这对通常称为红外对或光电耦合器。红外传感器的工作原理是：红外LED发出红外辐射，光电二极管检测到该红外辐射。光电二极管的电阻随其上的IR辐射量的变化而变化，因此其两端的压降也会变化，并且通过使用电压比较器（如LM358），我们可以感应到电压变化并相应地产生输出。
IR LED和光电二极管的放置可以通过两种方式完成：Direct和Indirect。在直接入射中，IR LED和光电二极管彼此保持在前面，因此IR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，则它将阻止红外光在光电二极管上的掉落。
在“间接入射”中，IR LED和光电二极管都平行放置（并排放置），并且朝向相同的方向。以这种方式，当将物体保持在IR对的前面时，IR光会被物体反射并被光电二极管吸收。请注意，物体不应为黑色，因为它将吸收所有的红外光，而不是反射光。通常，红外对以这种方式放置在红外传感器模块中。
要构建IR模块，我们主要需要IR对（IR LED和光电二极管）以及带有一些电阻器和LED的LM358。
红外灯
IR LED会发出红外频率范围内的光。红外光对我们来说是不可见的，因为它的波长（700nm – 1mm）远远大于可见光范围。一切产生热量的东西，例如人体，都会发出红外线。红外线具有与可见光相同的特性，就像可以像可见光一样聚焦，反射和偏振一样。
IR LED看起来像普通LED，并且也像普通LED一样工作，它消耗20mA电流和3v功率。红外LED的发光角度约为 20-60度，范围约 几厘米到几英尺，取决于红外发射器的类型和制造商。有些变送器的距离以千米为单位。
光电二极管
光电二极管被认为是光敏电阻（LDR），这意味着它在没有光的情况下具有很高的电阻，而在光照射到它时会变低。光电二极管是具有PN结的半导体，以反向偏置工作，这意味着当光落在其上时，它开始以相反的方向传导电流，并且电流量与光量成正比。此属性使其对于红外检测很有用。
光电二极管看起来像一个LED，在其外侧有黑色涂层。如下面的电路图所示，它用于反向偏置。
LM358
LM358是运算放大器（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，可以通过单个PIN供电，因此我们可以使用单个IC来构建两个IR传感器模块。在这里，我们仅使用了一个比较器，其输入在PIN 2和3，输出在PIN1。电压比较器具有两个输入，一个是反相输入，另一个是非反相输入（LM358中的PIN 2和3）。当同相输入（+）上的电压高于反相输入（-）上的电压时，比较器（PIN 1）的输出为高。并且如果反相输入（-）的电压高于同相端（+），则输出为LOW。
红外传感器模块
组件
- 红外对（红外LED和光电二极管）
- 集成电路LM358
- 电阻100，10k，330 ohm
- 可变电阻器– 10k
- LED
您可以在红外传感器电路图中看到连接。光电二极管反向连接，LM358的反相端（PIN 2）连接至可变电阻器，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的结点。
当我们接通电路时，没有红外光射向光电二极管，比较器的输出为低。当我们在红外对的前面拍摄一些物体（不是黑色）时，红外LED发出的红外光将被物体反射并被光电二极管吸收。现在，当反射的IR落在光电二极管上时，光电二极管两端的电压下降，并且串联电阻R2两端的电压增加。当电阻R2（连接到比较器的同相端）上的电压高于反相端上的电压时，输出将变为高电平，并且LED点亮。
可以通过旋转可变电阻器的旋钮来设置反相端的电压（也称为阈值电压）。反相端（-）的电压越高，传感器的灵敏度越低；反相端（-）的电压越低，传感器的灵敏度越高。
整个电路可以放置在PCB上，以构建合适的专业IR传感器模块。