CN210038197U

CN210038197U - 一种红外对射装置

Info

Publication number: CN210038197U
Application number: CN201920618198.8U
Authority: CN
Inventors: 田善英; 贾旱雷; 阮宏义; 余恒志
Original assignee: Anhui Hanyun Intelligent Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Anhui Hanyun Intelligent Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2029-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种红外对射装置，包括红外发射端、红外接收端和单片机，红外发射端与单片机的功能引脚连接，红外接收端与单片机的数模转换接口引脚连接，红外发射端包括放大电路、分流电路、发射保护电路和红外发射端子J21，放大电路的输入端与单片机的功能引脚连接，放大电路的输出端通过分流电路与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端、分流电路的输出端分别接入红外发射端子J21上；放大电路包括三极管Q13和基极偏置电阻R51，三极管Q13的基极通过基极偏置电阻R51连接到单片机的功能引脚上，三极管Q13的集电极连接到红外发射端子J21上；红外发射端能稳定运行并将红外信号发送到红外接收端，以实现红外数据的传输。

Description

一种红外对射装置

技术领域

本实用新型涉及红外收发技术领域，尤其涉及一种红外对射装置。

背景技术

红外对射全名叫“主动红外入侵探测器”(Active infrared intrusiondetectors)，其基本的构造包括发射端、接收端、光束强度指示灯、光学透镜等。其侦测原理是利用红外发光二极管发射的红外射线，再经过光学透镜做聚焦处理，使光线传至很远距离，最后光线由接收端的光敏晶体管接收。当有物体挡住发射端发射的红外射线时，由于接收端无法接收到红外线，所以会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散。红外对射探测器由收、发两部分组成。

因为传统红外发射探测器的发射端信号发射不稳定造成相应红外接收端接收到的信号失真，从而造成红外信号输送和接收失败。

实用新型内容

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种红外对射装置，红外发射端能稳定运行并将红外信号发送到红外接收端，以实现红外数据的传输。

本实用新型提出的一种红外对射装置，包括红外发射端、红外接收端和单片机，红外发射端与单片机的功能引脚连接，红外接收端与单片机的数模转换接口引脚连接；

红外发射端包括放大电路、分流电路、发射保护电路和红外发射端子J21，放大电路的输入端与单片机的功能引脚连接，放大电路的输出端通过分流电路与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端、分流电路的输出端分别接入红外发射端子J21上。

进一步地，放大电路包括三极管Q13和基极偏置电阻R51，三极管Q13的基极通过基极偏置电阻R51连接到单片机的功能引脚上，三极管Q13的集电极连接到红外发射端子J21上，三极管Q13的发射极接地。

进一步地，发射保护电路包括电阻R99和二极管D1，电阻R99的一端与三极管Q13的基极连接，电阻R99的另一端与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的正极与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的负极与三极管Q13的集电极连接。

进一步地，分流电路包括分流电阻R3、R4和R22，分流电阻R3、R4、R22彼此并联后连接到红外发射端子J21上。

进一步地，红外接收端包括电压保护电路和电流保护电路，电压保护电路与电流保护电路并联后接入单片机的数模转换接口引脚上。

进一步地，电压保护电路包括上拉电阻R136和瞬态抑制二极管TV10，瞬态抑制二极管TV10的一端与上拉电阻R136的一端连接后接入单片机的数模转换接口引脚上，瞬态抑制二极管TV10的另一端接地；

进一步地，红外接收端还包括红外接收端子J10，电流保护电路包括自恢复熔断器F10，自恢复熔断器F10的一端连接到瞬态抑制二极管TV10和上拉电阻R136之间，自恢复熔断器F10的另一端连接到红外接收端子J10上；红外接收端子J10连接红外接收管。

进一步地，单片机外接有主控脉冲产生电路，所述主控脉冲产生电路包括晶振Y1和电容C1、C2，电容C1一端与晶振Y1一端连接后接入单片机的功能引脚上，电容C2另一端与晶振Y1另一端连接后接入单片机的功能引脚上，电容C1和电容C2另一端接地。

进一步地，还包括供电电源，所述供电电源包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；

所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到红外接收端、单片机上。

进一步地，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的第1引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的第2引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的第2引脚上。

本实用新型提供的一种红外对射装置的优点在于：本实用新型结构中提供的一种红外对射装置，成本低、稳定性高；发射保护电路13为放大电路11起保护作用，使得放大电路11的中的元器件稳定运行，进而使得对射装置的另一的红外接收端2稳定接收该红外发射端1发射的信号，实现红外信号的稳定输送；基极偏置电阻R51的设置使得三极管Q13始终处于放大状态，避免三极管Q13对电压过低的信号不进行放大处理而造成信号严重失真；二极管D1为三极管Q13提供保护，避免三极管Q13被瞬时高压击穿；而通过多个分流电阻并联，以对电流进行分流，避免发射端电流过大，造成发射端烧坏。

附图说明

图1为本实用新型一种红外对射装置的结构示意图；

图2为红外发射端的电路示意图；

图3为红外接收端的电路示意图；

图4为单片机引脚示意图；

图5为供电电源的电路示意图；

其中，1-红外发射端，2-红外接收端，3-单片机，11-放大电路，12-分流电路，13-发射保护电路，21-电压保护电路，22-电流保护电路。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

参照图1至4，本实用新型提出的一种红外对射装置，包括红外发射端1、红外接收端2和单片机3，红外发射端1与单片机3的功能引脚连接，红外接收端2与单片机3的数模转换接口引脚连接；红外发射端1包括放大电路11、分流电路12、发射保护电路13和红外发射端子J21，放大电路的输入端与单片机3的功能引脚连接，放大电路的输出端通过分流电路与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端、分流电路12的输出端分别接入红外发射端子J21上；红外发射端子J21连接红外发射管。

具体地，红外发射端1连接到单片机3的SEND3引脚（67引脚）上，红外接收端2连接到单片机3的数模转换接口引脚（15引脚）上。单片机3采用芯片为STM32F207的单片机。

发射保护电路13为放大电路11起保护作用，使得放大电路11的中的元器件稳定运行，进而使得对射装置的另一的红外接收端2稳定接收该红外发射端1发射的信号，实现红外信号的稳定输送。

如图2所示，进一步地，放大电路11包括三极管Q13和基极偏置电阻R51，三极管Q13的基极通过基极偏置电阻R51连接到单片机3的SEND3引脚（67引脚）上，三极管Q13的集电极连接到红外发射端子J21上，三极管Q13的发射极接地。R51是基极偏置电阻，使得三极管Q13始终处于放大状态，避免三极管Q13对电压过低的信号不进行放大处理而造成信号严重失真。当SEND3为高电平时，三极管导通，红外发射端1将信号发送到红外接收端2。

如图2所示，进一步地，发射保护电路13包括电阻R99和二极管D1，电阻R99的一端与三极管Q13的基极连接，电阻R99的另一端与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的正极与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的负极与三极管Q13的集电极连接。二极管D1为三极管Q13提供保护作用，当三极管Q13的负载为感性时，当三极管Q13截止时，由于流过感性负载的电流不能突变，将会在感性负载两端产生一个瞬时高压，在这个高压作用下二极管D1导通，及时将瞬时能量吸收，避免三极管Q13被瞬时高压击穿。R99起到当SEND3（STM32F207的第67引脚）为低电平时，三极管Q13能可靠关断的作用。

如图2所示，进一步地，分流电路12包括分流电阻R3、R4和R22，分流电阻R3、R4、R22彼此并联后连接到红外发射端子J21上。因为本电路电流较大，最高可达1.5安，所以采用此三电阻并联进行分流，避免电流过大对红外发射端子J21造成冲击损坏。

如图3所示，红外接收端2包括电压保护电路21和电流保护电路22，电压保护电路21与电流保护电路22并联后接入单片机3的数模转换接口引脚上。

如图3所示，电压保护电路21包括上拉电阻R136和瞬态抑制二极管TV10，瞬态抑制二极管TV10的一端与上拉电阻R136的一端连接后接入单片机3的数模转换接口引脚上，瞬态抑制二极管TV10的另一端接地；电压（ADC_IN1点电位）接到单片机3 STM32F207的数模转换接口引脚（15引脚），由单片机转换为数字信号。瞬态电压抑制二极管TV10作为暂态过电压保护，起到保护红外接收端2电路正常运行的作用。

如图3所示，红外接收端2还包括红外接收端子J10，电流保护电路22包括自恢复熔断器F10，自恢复熔断器F10的一端连接到瞬态抑制二极管TV10和上拉电阻R136之间，自恢复熔断器F10的另一端连接到红外接收端子J10上。自恢复熔断器F10起到保护红外接收端2电流不大于60mA的作用。

如图4所示，单片机3外接有主控脉冲产生电路，所述主控脉冲产生电路包括晶振Y1和电容C1、C2，电容C1一端与晶振Y1一端连接后接入单片机3的12引脚上，电容C2另一端与晶振Y1另一端连接后接入单片机3的13引脚上，电容C1和电容C2另一端接地。

晶振Y1为晶体振荡器，电容C1和电容C2对晶振Y1起到辅助起振的作用，辅助起振是对晶体振荡器刚开始的起振有一定的帮助作用，当晶振Y1频率越高，单片机3的主频就越高。

单片机3外接红外线强度显示装置，可以实时显示红外线接收的强度数据，当红外发射管和红外接收管之间有物体遮挡时，ADC_IN1处电压接近3.3V时，红外线强度接近于0，ADC_IN1处电压越低，红外线强度越强。

进一步地，如图5所示，还包括供电电源，所述供电电源包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；

所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到红外接收端2、单片机3上。

进一步地，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的Vin引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的Output引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的Output引脚上。

需要说明的是，此红外对射装置中的红外接收端2和单片机3均使用的是DC3.3V工作电压，而外部的供电电压一般为DC12V，因此需要一个供电电源进行相应的降压处理，本实施例中，DC12V的电压经整流桥KBP307整流后，具有输入DC12V正负极随意接地的功能，然后经过DC-DC降压电路的LM2576-ADJ的降压、滤波电路的滤波，输出DC5V的电压，再然后经过芯片为AMS1117-3.3的稳压器，最终输出DC3.3V的工作电压。

具体地，三极管Q13选用林顿管MJD122，瞬态抑制二极管选用SMBJ5.0CA的二极管。当单片机的SEND3引脚为高电平时，三极管Q13导通，红外发射端1发射红外线；当单片机的SEND3引脚为低电平时，三极管Q13接触，红外发射端1处于不导通状态。

设置一对红外对射装置，两者红外对射装置设置一定的红外对射距离，红外发射端1的发射信号通过三极管Q13的电流放大，进行长距离的传输，并通过红外接收端2接收该红外信号，以实现红外信号的收发。

单片机3可以用于测量红外接收端2的接收电压，由于红外接收端2连接到单片机3的数模转换接口引脚（15引脚）上，由单片机3将红外接收信号的模拟值转换为数字信号，当接收电压大于单片机3中预设的阀值时，红外发射端1到红外接收端2的红外线被阻挡，当接收电压小于单片机3中预设的阀值时，红外发射端1到红外接收端2的红外线未被阻挡。产品应根据不同的使用环境，对预设的阀值进行相应的确定。

具体地，当单片机STM32F207的第67管脚SEND3为高电平时，三极管Q13处于导通状态，三极管Q13集电极电流为800mA，红外发射管发出红外光，红外接收管接收发射管发出的红外光线，ADC_IN1处电平发生变化，ADC_IN1电平越小，红外接收管接收到的红外光线越强，当ADC_IN1电平接近3.3V时，说明红外接收管完全没有接收到红外发射管发出的红外光线，此时红外发射管和红外接收管之间处于物体遮挡状态；ADC_IN1接到单片机的第15管脚，由单片机进行A/D转换，把模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机的第23、24、25管脚在红外线强度显示装置上显示红外强度数据；当SEND3为低电平时，三极管Q13处于截止状态，红外发射管不工作，红外接收管的ADC_IN1电平接近3.3V。因为此电路电流较大，利用单片机STM32F207中内置的定时器，控制第67管脚的SEND3电平，每分钟3秒钟为高电平，57秒钟为低电平，这样能大大减少电路的发热，使得电路运行更加安全。

需要说明的是，红外发射端子J21，注意正负极，1接红外发射端的正极，2接红外发射端的负极；红外接收端子J10，注意正负极接法，1接红外接收端的正极，2接红外接收端的负极。

由于红外发射端的电流较大，单片机3中可以设置红外发射端的通断时间，控制三极管Q13的单片机引脚SEND3为高电平时，Q13导通，利用单片机内置的定时模块，设置三极管Q13的导通时间为每分钟中断一次，以保证红外发射端的正常运行。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种红外对射装置，包括红外发射端（1）、红外接收端（2），其特征在于，还包括单片机（3），红外发射端（1）与单片机（3）的功能引脚连接，红外接收端（2）与单片机（3）的数模转换接口引脚连接；

红外发射端（1）包括放大电路（11）、分流电路（12）、发射保护电路（13）和红外发射端子J21，放大电路的输入端与单片机（3）的功能引脚连接，放大电路的输出端通过分流电路与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端、分流电路（12）的输出端分别接入红外发射端子J21上。

2.根据权利要求1所述的红外对射装置，其特征在于，放大电路（11）包括三极管Q13和基极偏置电阻R51，三极管Q13的基极通过基极偏置电阻R51连接到单片机（3）的功能引脚上，三极管Q13的集电极连接到红外发射端子J21上，三极管Q13的发射极接地。

3.根据权利要求2所述的红外对射装置，其特征在于，发射保护电路（13）包括电阻R99和二极管D1，电阻R99的一端与三极管Q13的基极连接，电阻R99的另一端与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的正极与三极管Q13的发射极连接，二极管D1的负极与三极管Q13的集电极连接。

4.根据权利要求1所述的红外对射装置，其特征在于，分流电路（12）包括分流电阻R3、R4和R22，分流电阻R3、R4、R22彼此并联后连接到红外发射端子J21上。

5.根据权利要求1所述的红外对射装置，其特征在于，红外接收端（2）包括电压保护电路（21）和电流保护电路（22），电压保护电路（21）与电流保护电路（22）并联后接入单片机（3）的数模转换接口引脚上。

6.根据权利要求5所述的红外对射装置，其特征在于，电压保护电路（21）包括上拉电阻R136和瞬态抑制二极管TV10，瞬态抑制二极管TV10的一端与上拉电阻R136的一端连接后接入单片机（3）的数模转换接口引脚上，瞬态抑制二极管TV10的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的红外对射装置，其特征在于，红外接收端（2）还包括红外接收端子J10，电流保护电路（22）包括自恢复熔断器F10，自恢复熔断器F10的一端连接到瞬态抑制二极管TV10和上拉电阻R136之间，自恢复熔断器F10的另一端连接到红外接收端子J10上。

8.根据权利要求1-7任一所述的红外对射装置，其特征在于，单片机（3）外接有主控脉冲产生电路，所述主控脉冲产生电路包括晶振Y1和电容C1、C2，电容C1一端与晶振Y1一端连接后接入单片机（3）的功能引脚上，电容C2另一端与晶振Y1另一端连接后接入单片机（3）的功能引脚上，电容C1和电容C2另一端接地。

9.根据权利要求1-7任一所述的红外对射装置，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；

所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到红外接收端（2）、单片机（3）上。

10.根据权利要求9所述的红外对射装置，其特征在于，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的第1引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的第2引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的第2引脚上。