家用电器应用

红外线接收头是一种集成了红外信号接收、放大、滤波、解调功能的一体化电子元件，广泛用于短距离红外通信场景。其核心作用是将外界发射的经过调制的红外光信号转换为可被微处理器（如单片机）直接识别的电信号，具有抗干扰能力强、使用便捷等特点。

一、红外线接收头的工作原理

1. 核心结构组成

• 红外接收二极管（Photo Diode）
  核心感光元件，可将接收到的红外光信号转换为微弱的电信号（电流或电压）。其特性是对红外光（波长约 760nm-1mm）敏感，而对可见光不敏感（但仍需配合滤波电路进一步抗干扰）。
• 前置放大电路
  红外接收二极管输出的原始电信号极其微弱（微伏级），需通过放大电路（如运算放大器）将信号幅度提升至可处理水平（毫伏级或伏级）。
• 带通滤波电路
  用于滤除环境干扰信号（如阳光、灯光中的红外成分，或其他频率的红外信号）。多数红外接收头的带通滤波中心频率为38kHz（因主流红外遥控系统采用 38kHz 载波调制，也有 36kHz、40kHz 等规格，需与发射端载波匹配）。
• 解调电路
  红外通信中，原始信号（如遥控指令）通常会被 “载波” 调制（类似无线电中的 “调幅”），以避免环境干扰。例如：遥控器的二进制指令会控制 38kHz 载波的 “有无”，形成 “调制信号”。解调电路的作用是去除载波，还原出原始的二进制指令信号（高低电平脉冲）。
• 输出电路
  通常为集电极开路输出（OC 门），可直接输出 TTL 电平（高电平 5V/3.3V，低电平 0V）的数字信号，方便单片机、PLC 等设备直接读取。

2. 工作流程

1. 信号发射：遥控器的红外发射管发射 “经过 38kHz 载波调制” 的编码信号（如按压 “音量 +” 键时，遥控器内的单片机生成对应的二进制编码，控制发射管以 38kHz 频率断续发光，形成调制信号）。
2. 信号接收：接收头的红外接收二极管接收调制后的红外光，转换为对应的微弱电信号。
3. 信号处理：
   • 前置放大电路将电信号放大；
   • 带通滤波电路滤除非 38kHz 的干扰信号；
   • 解调电路去除 38kHz 载波，还原出原始的二进制编码信号。
4. 信号输出：输出电路将编码信号以 TTL 电平（高低电平）形式输出，被电视、空调等设备的主控芯片识别，执行相应操作（如增大音量）。

二、红外线接收头的典型应用

1. 家电遥控系统

• 例：空调遥控器发射 “制冷 26℃” 的编码信号（38kHz 调制），空调内的红外接收头接收后输出信号，主控芯片解析并执行制冷操作。

2. 红外传感与检测

• 例：红外接近开关（如自动水龙头、感应洗手液机），发射管发射红外光，接收头检测反射光（当手靠近时，反射光被接收，触发开关动作）；
• 例：红外计数装置（如生产线计数），物体通过时遮挡红外光路，接收头信号变化，实现计数。

3. 短距离数据传输

• 例：儿童玩具（遥控车、机器人），通过红外接收头接收遥控器的控制指令；
• 例：小型电子设备（如电子秤、温度计）与上位机的简单数据传输（需自定义编码协议）。

4. 安防与自动化系统

• 红外入侵探测器：通过接收人体或物体反射的红外信号（配合红外发射管），检测是否有物体入侵（如门窗安防）；
• 智能照明：接收红外遥控器信号，控制灯光开关、亮度调节。

5. 汽车电子

三、关键参数与选型注意事项

• 工作电压：通常 3-5V（适配单片机、PLC 的供电）；
• 接收距离：常见 1-15 米（与发射功率、环境光干扰有关）；
• 载波频率：需与发射端匹配（主流 38kHz，也有 36、40kHz 等）；
• 输出方式：TTL 电平（集电极开路或推挽输出），需与后续电路兼容；
• 抗干扰能力：优先选择带屏蔽壳、滤波性能强的型号（减少阳光、灯光干扰）。

总结