基于单片机技术的红外感应控制开关创新制作

作者 杜洋 来源 《无线电》杂志
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发布时间 2010-12-17

豪华酒店的厕所之旅

我们家族八辈贫农,生活在一个东北的小山村,虽然说 没见过什么大场面,可是好山好水的,生活倒也不错。从小 对电子制作的着迷也受到了环境的限制,很难去一趟城市, 也没见过什么新奇玩意儿。话说,在我 13 岁的那年,老爸 朋友的儿子结婚,在城里置办了酒席,请我们一家三口过去。 人家的婚礼真是气派,就在铁力市中心最豪华的大酒店举行。 酒店里金碧辉煌,地面光得照人,墙上贴着大大的“喜”字。 年头久远,记不清更多的细节,唯有一件事让我印象深刻。 菜上来了,有我最爱吃的大虾,配上大瓶的可乐,两眼一闭、大嘴一张,吃它个天翻地覆、死去活来。

吃饱喝足,来到豪华酒店的厕所门前。厕所里也金碧辉煌,地面也光得照人,墙上贴着大大的“男”字。没错,就是这里了。走进去看到 一排小便池,小便池并不稀奇,之前也有见过,稀奇的是小 便池上面贴着标语,上写“向前一小步,文明一大步”。更稀奇的是标语的下面有一个方形的金属板,金属板中间有一个 黑色方形的玻璃。我一边小便一边研究着,我发现时不时地 从黑色玻璃里面会亮起一个小红灯。我把身体前后移动,小 红灯也跟着闪烁。当我转身离开的时候,突然听到“哗哗”的冲水声。我马上回来看,小红灯又开始闪烁,我一走开它又冲水。难道黑色玻璃后面有人在看?我有点害羞,没敢再过去研究。

来到洗手台,发现一排水龙头竟然都没有阀门开 关,我拍了拍出水口,没有反应。忽然发现出水口下面也有 一个黑色玻璃,我把手伸过去,水就自然地流了出来。我确 定黑玻璃的后面没有人,这应该是一种感应装置,可以感应 到我的手。可它到底是如何感应的呢?洗完了手,正准备出 门,又发现门旁边的干手机。干手机的底部也有一片黑玻璃, 当我把手放在下面时,一股暖风出现了。

红外感应器 水龙头

这次豪华酒店的厕所之旅把我给震撼了,原来电器的开 关可以这么智能,不用我们触碰到它,它就可以感应到我。 我的脑子开始高速运转,想象着这项技术应用到自己家中的 情景。妈妈洗菜可以不用开水龙头,家里的电灯不用出力按 就可以开关,还有家里的电视机、电风扇、奶奶的收音机都 可以放上这种感应开关。把它装在大门上,和门铃连接,只 要有人站在门口,门铃就会响。我的小伙伴来家里找我,一定会把他们吓一跳的。想着想着,忍不住笑出声来。

从数字电路到单片机

上了大学后,学校里有很多书店。在没有发现单片机 之前,我一直在书店的电子技术专区里徘徊。那里有好多关 于电子制作的书,都是我喜爱的。我最爱看的就是电子制作 500例之类的书,里面的好多制作简单又实用。某天,我突 然在书中发现了红外线感应干手机的制作实例。一下把我带回到那一次难忘经历——豪华酒店的厕所之旅。我要实现我 少年的梦想,我要实现这个制作。接下来的日子里,我就开 始研究红外线感应干手机的原理和电路。

原来,所谓的感应开关,只是利用了人眼看不到的红 外线来感应物体。感应开关的核心元器件就是红外反射传感 器。红外反射传感器包括一个红外线发光二极管和一个红外 线光敏二极管,它们两个都朝着一个方向,被封装在一个塑 料外壳里。使用时,红外线发光二极管点亮,并发出一道人眼看不见的红外光。如果传感器的前方没有物体,那么这道红外光就以299792458m/s的速度(光速)消散在宇宙中。

但如果传感器前方有不透明的物体时,红外光就会被反射回 来,会照在旁边的红外线光敏二极管上。红外线光敏二极管 接收到红外光后,其输出引脚的电阻值就会产生变化。通过判断这个阻值的变化,它就可以感应到前方的物体,进而控制电器开关了。

了解了原理,又看到了书中的电路原理图后,我却产生 了新的疑惑。红外线发光二极管应该和普通二极管的驱动电 路一样,用红外线光敏二极管加一个三极管放大接收信号来驱动继电器不就可以了吗?为什么还要加NE555和CD4069两个芯片,把简单的事情搞复杂了呢?看了后面的文章介绍 才知道,原来这样做的目的是为了防止环境光的干扰。在我 们生活的环境里,处处都暗藏着红外线。太阳是最常见的红 外线发光体,还有火光、灯光、红外线遥控器和一些不可预 知的光源。问题来了,身边这么多红外线光源,传感器里的 红外线光敏二极管怎么知道哪些光是环境里的红外光,哪些 光是它邻居发出来的红外光呢?于是天才的工程师想到了调 制解调的办法。他们把红外线发光二极管以某一频率进行调 制,即让它以一定的频率闪烁。在红外线光敏二极管一端则 设计一个电路,让接收端可以筛选出这一频率的红外光源。 像收音机一样,传感器只要以自己的频率发射,再以自己的 频率接收就可以过滤掉其他频率光源的干扰了。

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