CN219475856U - 一种红外线物体检测接收电路及装置 - Google Patents

一种红外线物体检测接收电路及装置 Download PDF

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叶永兴
吴再宇
宋继福
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Abstract

申请公开了一种红外线物体检测接收电路及装置，电路包括：一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路、滞回比较电路、信号强度检测电路及减法器电路；一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路以及二级滤波电路依次串联连接；二级滤波电路分别与滞回比较电路、信号强度检测电路连接；信号强度检测电路与减法器电路连接；滞回比较电路输出数字信号，减法器电路输出模拟信号，解决了现有的模块受到电路设计的影响，存在的检测速度慢、精度差的技术问题，提高了检测速度和精确度。

Description

一种红外线物体检测接收电路及装置
技术领域
本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种红外线物体检测接收电路及装置。
背景技术
在现代生产生活中各种自动化设备、自动化家用电器越来越多，其中自动化控制就离不开传感器，在电子围栏、门禁系统、智慧停车场、自动化生产控制等场合会用到红外线物体检测接收装置。
目前现有的模块受到电路设计的影响，存在着检测速度慢、精度差的技术问题，亟需一种新的红外线物体检测接收电路及装置来提高检测速度和精确度。
发明内容
本申请提供了一种红外线物体检测接收电路及装置，解决了现有的模块受到电路设计的影响，存在的检测速度慢、精度差的技术问题，提高了检测速度和精确度。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种红外线物体检测接收电路，所述电路包括：
一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路、滞回比较电路、信号强度检测电路及减法器电路；
所述一级放大电路、所述一级滤波电路、所述二级放大电路以及所述二级滤波电路依次串联连接；
所述二级滤波电路分别与所述滞回比较电路、所述信号强度检测电路连接；
所述信号强度检测电路与所述减法器电路连接；
所述滞回比较电路输出数字信号，所述减法器电路输出模拟信号。
可选地，所述一级放大电路具体包括：
红外接收二极管D1的负极连接5V电源，正极通过电阻R8接地；
红外接收二极管D1的正极依次连接电容C7与电阻R7；
电阻R7接入运算放大器AR1的同相输入端，且电阻R7通过电阻R1连接5V电源，通过电阻R4接地；
运算放大器AR1的反相输入端依次通过电阻R9以及电容C8接地；
运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R10与运算放大器AR1的输出端连接；
运算放大器AR1的输出端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接。
可选地，所述一级滤波电路具体包括：
电容C5的第一端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接；
电容C5的第二端通过电阻R12接地；
电容C5的第二端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第一端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第二端分别与电阻R14以及插线连接器OUT-R1-2连接。
可选地，所述二级放大电路的电路结构与所述一级放大电路的电路结构相同。
可选地，所述二级放大电路具体包括：
插线连接器OUT-R1-2依次连接电容C9与电阻R15；
电阻R15接入运算放大器AR2的同相输入端，且电阻R15通过电阻R16连接5V电源，通过电阻R3接地；
运算放大器AR2的反相输入端依次通过电阻R4以及电容C10接地；
运算放大器AR2的反相输入端通过电阻R5与运算放大器AR2的输出端连接；
运算放大器AR2的输出端分别与电阻R6以及插线连接器OUT-R1-3连接。
可选地，所述二级滤波电路具体包括：
电阻R20的第一端与插线连接器OUT-R1-3连接，电阻R20的第二端通过电容C11接地；
电阻R20的第二端分别与电阻R21以及插线连接器OUT-R1-4连接。
可选地，所述滞回比较电路具体包括：
电阻R18的第一端与插线连接器OUT-R1-4连接；
电阻R18的第二端计入运算放大器AR3的同相输入端，且电阻R18依次通过电阻R19以及电阻R17与5V电源连接；
运算放大器AR3的反相输入端通过电阻R22与5V电源连接，通过电阻R23接地；
运算放大器AR3的输出端接入电阻R17与电阻R19的中间，并通过插线连接器OUT-R1-D1输出数字信号。
可选地，所述信号强度检测电路具体包括：
运算放大器AR4的同相输入端与插线连接器OUT-R1-4连接；
运算放大器AR4的反相输入端与运算放大器AR4的输出端连接；
运算放大器AR4的输出端经过2X2的插线连接器P2与检波二极管D2的正极连接；
检波二极管D2的负极与电阻R24的第一端连接；
电阻R24的第二端分别通过电容C14以及电阻R25接地；
电阻R24的第二端连接插线连接器OUT-R1-A1输出模拟信号。
可选地，所述减法器电路具体包括：
电阻R26的第一端与插线连接器OUT-R1-A1连接；
电阻R26的第二端与运算放大器AR5的同相输入端连接，电阻R26的第二端通过电阻R27接地；
运算放大器AR5的反相输入端分别与电阻R28以及电阻R31的第一端连接；
电阻R28的第二端通过电阻R29接入5V电源，通过电阻R30接地；
电阻R31的第二端与运算放大器AR5的输出端连接；
运算放大器AR5的输出端通过电阻R32连接插线连接器OUT-R1-S1输出模拟信号。
本申请第二方面提供一种红外线物体检测接收电路装置，所述装置包括：
本申请第一方面任意一项所述的红外线物体检测接收电路以及单片机；
所述红外线物体检测接收电路与所述单片机连接。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种红外线物体检测接收电路及装置，包括：一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路、滞回比较电路、信号强度检测电路及减法器电路；一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路以及二级滤波电路依次串联连接；二级滤波电路分别与滞回比较电路、信号强度检测电路连接；信号强度检测电路与减法器电路连接；滞回比较电路输出数字信号，减法器电路输出模拟信号，解决了现有的模块受到电路设计的影响，存在的检测速度慢、精度差的技术问题，提高了检测速度和精确度。
附图说明
图1为本申请实施例中红外线物体检测接收电路的原理框架图；
图2为本申请实施例中一级放大电路的电路原理图；
图3为本申请实施例中一级滤波电路的电路原理图；
图4为本申请实施例中二级放大电路的电路原理图；
图5为本申请实施例中二级滤波电路的电路原理图；
图6为本申请实施例中滞回比较电路的电路原理图；
图7为本申请实施例中信号强度检测电路的电路原理图；
图8为本申请实施例中减法器电路的电路原理图；
图9为本申请实施例中红外线物体检测接收装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请设计了一种红外线物体检测接收电路及装置，解决了现有的模块受到电路设计的影响，存在的检测速度慢、精度差的技术问题，提高了检测速度和精确度。
为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中红外线物体检测接收电路的原理框架图，如图1所示，具体为：
一级放大电路101、一级滤波电路102、二级放大电路103、二级滤波电路104、滞回比较电路105、信号强度检测电路106及减法器电路107；
一级放大电路101、一级滤波电路102、二级放大电路103以及二级滤波电路104依次串联连接；
二级滤波电路104分别与滞回比较电路105、信号强度检测电路106连接；
信号强度检测电路106与减法器电路107连接；
滞回比较电路105输出数字信号，减法器电路107输出模拟信号。
进一步地，如图2所示，一级放大电路101具体包括：
红外接收二极管D1的负极连接5V电源，正极通过电阻R8接地；
红外接收二极管D1的正极依次连接电容C7与电阻R7；
电阻R7接入运算放大器AR1的同相输入端，且电阻R7通过电阻R1连接5V电源，通过电阻R4接地；
运算放大器AR1的反相输入端依次通过电阻R9以及电容C8接地；
运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R10与运算放大器AR1的输出端连接；
运算放大器AR1的输出端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接。
需要说明的是，D1是红外接收二极管，通过D1将红外光信号转换为电信号，通过C7隔离直流信号，送入运算放大器同相输入端，信号从运算放大器的6脚输出给下级电路。
进一步地，如图3所示，一级滤波电路102具体包括：
电容C5的第一端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接；
电容C5的第二端通过电阻R12接地；
电容C5的第二端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第一端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第二端分别与电阻R14以及插线连接器OUT-R1-2连接。
需要说明的是，通过RC带通滤波电路，滤除1kHz以下，6kHz以上的信号。
进一步地，二级放大电路103的电路结构与一级放大电路101的电路结构相同。
进一步地，如图4所示，二级放大电路103具体包括：
插线连接器OUT-R1-2依次连接电容C9与电阻R15；
电阻R15接入运算放大器AR2的同相输入端，且电阻R15通过电阻R16连接5V电源，通过电阻R3接地；
运算放大器AR2的反相输入端依次通过电阻R4以及电容C10接地；
运算放大器AR2的反相输入端通过电阻R5与运算放大器AR2的输出端连接；
运算放大器AR2的输出端分别与电阻R6以及插线连接器OUT-R1-3连接。
进一步地，如图5所示，二级滤波电路104具体包括：
电阻R20的第一端与插线连接器OUT-R1-3连接，电阻R20的第二端通过电容C11接地；
电阻R20的第二端分别与电阻R21以及插线连接器OUT-R1-4连接。
需要说明的是，通过RC滤波电路，滤除6kHz以上的信号。
进一步地，如图6所示，滞回比较电路105具体包括：
电阻R18的第一端与插线连接器OUT-R1-4连接；
电阻R18的第二端计入运算放大器AR3的同相输入端，且电阻R18依次通过电阻R19以及电阻R17与5V电源连接；
运算放大器AR3的反相输入端通过电阻R22与5V电源连接，通过电阻R23接地；
运算放大器AR3的输出端接入电阻R17与电阻R19的中间，并通过插线连接器OUT-R1-D1输出数字信号。
需要说明的是，正弦波信号通过R18进行输入阻抗匹配输入到运算放大器的同相输入端，通过6脚输出转换的方波信号。
进一步地，如图7所示，信号强度检测电路106具体包括：
运算放大器AR4的同相输入端与插线连接器OUT-R1-4连接；
运算放大器AR4的反相输入端与运算放大器AR4的输出端连接；
运算放大器AR4的输出端经过2X2的插线连接器P2与检波二极管D2的正极连接；
检波二极管D2的负极与电阻R24的第一端连接；
电阻R24的第二端分别通过电容C14以及电阻R25接地；
电阻R24的第二端连接插线连接器OUT-R1-A1输出模拟信号。
需要说明的是，将二级滤波输出的信号输入到运算放大器同相输入端再次放大，经6脚输出后给检波二极管SS54，SS54二极管、100k电阻、33uF电容、20k电阻构成检波电路，将信号的包络检出，得到随红外线亮度变化的电压信号。
进一步地，如图8所示，减法器电路107具体包括：
电阻R26的第一端与插线连接器OUT-R1-A1连接；
电阻R26的第二端与运算放大器AR5的同相输入端连接，电阻R26的第二端通过电阻R27接地；
运算放大器AR5的反相输入端分别与电阻R28以及电阻R31的第一端连接；
电阻R28的第二端通过电阻R29接入5V电源，通过电阻R30接地；
电阻R31的第二端与运算放大器AR5的输出端连接；
运算放大器AR5的输出端通过电阻R32连接插线连接器OUT-R1-S1输出模拟信号。
需要说明的是，由于单片机IO口工作电压为0～3.3V，输入超范围的电压会损坏单片机，故使用减法器电路将输出电压从0～5V限制到0～3.3V。
请参阅图9，图9为本申请实施例中红外线物体检测接收电路装置的结构示意图，装置包括：
本申请实施例任意一项的红外线物体检测接收电路901以及单片机902；
红外线物体检测接收电路901与单片机902连接。
本申请实施例提供了一种红外线物体检测接收电路及装置，其中电路包括：一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路、滞回比较电路、信号强度检测电路及减法器电路；一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路以及二级滤波电路依次串联连接；二级滤波电路分别与滞回比较电路、信号强度检测电路连接；信号强度检测电路与减法器电路连接；滞回比较电路输出数字信号，减法器电路输出模拟信号，解决了现有的模块受到电路设计的影响，存在的检测速度慢、精度差的技术问题，提高了检测速度和精确度。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种红外线物体检测接收电路，其特征在于，包括：
一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路、滞回比较电路、信号强度检测电路及减法器电路；
所述一级放大电路、所述一级滤波电路、所述二级放大电路以及所述二级滤波电路依次串联连接；
所述二级滤波电路分别与所述滞回比较电路、所述信号强度检测电路连接；
所述信号强度检测电路与所述减法器电路连接；
所述滞回比较电路输出数字信号，所述减法器电路输出模拟信号。
2.根据权利要求1所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述一级放大电路具体包括：
红外接收二极管D1的负极连接5V电源，正极通过电阻R8接地；
红外接收二极管D1的正极依次连接电容C7与电阻R7；
电阻R7接入运算放大器AR1的同相输入端，且电阻R7通过电阻R1连接5V电源，通过电阻R4接地；
运算放大器AR1的反相输入端依次通过电阻R9以及电容C8接地；
运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R10与运算放大器AR1的输出端连接；
运算放大器AR1的输出端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接。
3.根据权利要求2所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述一级滤波电路具体包括：
电容C5的第一端分别与电阻R2以及插线连接器OUT-R1-1连接；
电容C5的第二端通过电阻R12接地；
电容C5的第二端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第一端分别与电阻R13以及插线连接器P1连接；
电阻R11的第二端分别与电阻R14以及插线连接器OUT-R1-2连接。
4.根据权利要求3所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述二级放大电路的电路结构与所述一级放大电路的电路结构相同。
5.根据权利要求4所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述二级放大电路具体包括：
插线连接器OUT-R1-2依次连接电容C9与电阻R15；
电阻R15接入运算放大器AR2的同相输入端，且电阻R15通过电阻R16连接5V电源，通过电阻R3接地；
运算放大器AR2的反相输入端依次通过电阻R4以及电容C10接地；
运算放大器AR2的反相输入端通过电阻R5与运算放大器AR2的输出端连接；
运算放大器AR2的输出端分别与电阻R6以及插线连接器OUT-R1-3连接。
6.根据权利要求5所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述二级滤波电路具体包括：
电阻R20的第一端与插线连接器OUT-R1-3连接，电阻R20的第二端通过电容C11接地；
电阻R20的第二端分别与电阻R21以及插线连接器OUT-R1-4连接。
7.根据权利要求6所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述滞回比较电路具体包括：
电阻R18的第一端与插线连接器OUT-R1-4连接；
电阻R18的第二端计入运算放大器AR3的同相输入端，且电阻R18依次通过电阻R19以及电阻R17与5V电源连接；
运算放大器AR3的反相输入端通过电阻R22与5V电源连接，通过电阻R23接地；
运算放大器AR3的输出端接入电阻R17与电阻R19的中间，并通过插线连接器OUT-R1-D1输出数字信号。
8.根据权利要求6所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述信号强度检测电路具体包括：
运算放大器AR4的同相输入端与插线连接器OUT-R1-4连接；
运算放大器AR4的反相输入端与运算放大器AR4的输出端连接；
运算放大器AR4的输出端经过2X2的插线连接器P2与检波二极管D2的正极连接；
检波二极管D2的负极与电阻R24的第一端连接；
电阻R24的第二端分别通过电容C14以及电阻R25接地；
电阻R24的第二端连接插线连接器OUT-R1-A1输出模拟信号。
9.根据权利要求8所述的红外线物体检测接收电路，其特征在于，所述减法器电路具体包括：
电阻R26的第一端与插线连接器OUT-R1-A1连接；
电阻R26的第二端与运算放大器AR5的同相输入端连接，电阻R26的第二端通过电阻R27接地；
运算放大器AR5的反相输入端分别与电阻R28以及电阻R31的第一端连接；
电阻R28的第二端通过电阻R29接入5V电源，通过电阻R30接地；
电阻R31的第二端与运算放大器AR5的输出端连接；
运算放大器AR5的输出端通过电阻R32连接插线连接器OUT-R1-S1输出模拟信号。
10.一种红外线物体检测接收装置，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的红外线物体检测接收电路以及单片机；
所述红外线物体检测接收电路与所述单片机连接。
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