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红外二极管感应电路设计与制作

我们主张电子技术初学者好用板焊接电子制作产品，因为这种电子制作的方法，不仅能练习焊接技术，同时还能提高识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。
因此我们开发的入门型电子制作均采用板+元器件的设计模式，我们保证所有产品我们都制作过，并且成功。
一、红外二极管感应电路设计功能介绍
本电路设计可以实现用手靠近红外发射管和红外接收管时，蜂鸣器发声，LED灯点亮，手移开后立即停止发声、LED灯熄灭，灵敏度非常高。该电路设计思路来源于银行自动开门关门的生活场景，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者说来源于肯德基等餐厅的水，当手放在水下，水自动流出，离开后水自动关闭。该电路应用的生活场景非常多，是电路设计人员必须掌握的一种电路。
红外感应电路的制作主要是为了学习红外发射管和红外接收管的工作原理及使用方法，同时掌握通用运算放大器LM358作为运算比较器的实际应用。
本电路制作成功后，必须调试后才能达到相应的效果，只有弄懂了红外感应电路的工作原理后才能调试相关的参数，具体方法请阅读本章第五点。
 二、红外二极管感应电路原理图

原理图的另一画法：

三、红外二极管感应电路工作原理
红外感应电路的设计采用模拟电路中的电阻分压取样电路、二极管电路、三极管电路；数字电路的运算比较器等相关知识点，请制作者务必复习。
红外感应电路由以红外发射管D1、红外接收管D2为核心的红外感应电路，以可调电阻R3、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路，以三极管9012 V1、V2、蜂鸣器Y1、发光二极管D3为核心元件的声音输出、显示电路构成。
通上5V电源，红外发射管D1导通，发出红外光（眼睛是看不见的），如果此时没有用手挡住光，则红外接收管D2没有接受到红外光，红外接收管D2仍然处于反向截止状态。红外接收管D2负极的电压仍然为高电平，并送到LM358的3脚。
LM358的2脚的电压取决于可调电阻R3，只要调节可调电阻R3到合适的时候（用万用表测量LM358的2脚的电压大概为2.5V左右），就能保证LM358的3脚的电压大于LM358的2脚的电压,根据比较器的工作原理,当V+ > V-的时候, LM358的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2截止，蜂鸣器Y1不发声，发光二极管D3熄灭。
当用手靠近红外发射管D1时，将红外光档住并反射到红外接收管D2上，红外接收管D2接受到红外光，立刻导通，使得红外接收管D2负极的电压急速下降，该电压送到LM358的3脚上。
LM358的3脚电压下降到低于2脚的电压，根据比较器的工作原理,V+ < V-的时候, LM358的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2导通蜂鸣器Y1发声，发光二极管D3点亮。
通过以上调试，就可以实现当手移动到红外发射管D1和红外接收管D2的上面时，蜂鸣器发声，发光二极管点亮。当手离开红外发射管D1和红外接收管D2的上面时，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭，产生了感应手的效果。
四、红外二极管感应电路元件清单及实物图

1．特高压线路带电作业时的操作过电压

    表1列出了1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程的单相接地三相分闸大过电压值。

    1000kV输电线路带电作业时，由于不考虑空载线路过电压和自动重合闸过电压，带电作业时，单相接地三相分闸过电压水平及其概率密度是确定带电作业小安全距离、组合间隙和作业工具小绝缘长度等的决定因素。经计算得到，特高压工程可能产生的大操作过电压为幅值为1.72p.u.[1.0p.u.=√2×(1000/√3)]。

    表1    单相接地三相分闸大过电压值

    2．操作过电压波前时间

    表2为1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程相地过电压水平高时的波前时间Tf (ms)。

    表2    相地过电压水平高时的波前时间

    由表2可知，相地过电压水平高时的波前时间小在3000μs以上，远大于标准操作波的波前时间(250μs)。结合操作过电压波前时间计算结果，并与特高压外绝缘试验研究的操作冲击波形相统一，决定在带电作业试验中采用720/4000μS操作冲击波形进行试验，而这样做是有一定的安全裕度的。