紅外線是波長介于微波和可見光之間的電磁波，波長在 760 納米到 1 毫米之間，是波形比紅光長的非可見光。自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對零度(-273)就存在分子和原子的無規則運動，其表面就會不停的輻射紅外線。當然了，雖然是都輻射紅外線，但是不同的物體輻射的強度是不一樣的，而我們正是利用了這一點把紅外技術應用到我們的實際開發中。

紅外發射管很常用，在我們的遙控器上都可以看到，它類似發光二極管，但是它發射出來的是紅外光，是我們肉眼所看不到的。我們學過發光二極管的亮度會隨著電流的增大而增加，同樣的道理，紅外發射管發射紅外線的強度也會隨著電流的增大而增強，常見的紅外發射管如圖所示。

紅外發射管

紅外接收管有兩種，一種是光敏二極管，另外一種是光敏三極管，接收管內部是一個具有紅外光敏感特征的 PN 節，屬于光敏二極管，在光敏二極管的基礎上增加一個光電放大器(HFE)，形成光敏三極管。光敏接收管可以通過往封裝膠里添加濾光色劑達到它只對紅外光有反應的效果。無紅外光時，光敏管不導通，有紅外光時，光敏管導通形成光電流，并且在一定范圍內電流隨著紅外光的強度的增強而增大。典型的紅外接收管如圖所示。

紅外接收管

這種紅外發射和接收對管在小車、機器人避障以及紅外循跡小車中有所應用，所以我提供一個原理圖給大家作為學習之用，如圖所示。

紅外避障、循跡原理圖

在圖中，發射控制和接收檢測都是接到單片機的 IO 口上的。

發射部分：當發射控制輸出高電平時，三極管 Q1 不導通，紅外發射管 L1 不會發射紅外信號;當發射控制輸出低電平的時候，通過三極管 Q1 導通讓 L1 發出紅外光。

接收部分：R4 是一個電位器，我們通過調整電位器給 LM393 的 2 腳提供一個閾值電壓，這個電壓值的大小可以根據實際情況來調試確定。而紅外光敏二極管 L2 收到紅外光的時候，會產生電流，并且隨著紅外光的從弱變強，電流會從小變大。當沒有紅外光或者說紅外光很弱的時候，3 腳的電壓就會接近 VCC，如果 3 腳比 2 腳的電壓高的話，通過 LM393 比較器后，接收檢測引腳輸出一個高電平。當隨著光強變大，電流變大，3 腳的電壓值等于 VCC-I*R3，電壓就會越來越小，當小到一定程度，比 2 腳的電壓還小的時候，接收檢測引腳就會變為低電平。

這個電路用于避障的時候，發射管先發送紅外信號，紅外信號會隨著傳送距離的加大逐漸衰減，如果遇到障礙物，就會形成紅外反射。當反射回來的信號比較弱時，光敏二極管 L2接收的紅外光較弱，比較器 LM393 的 3 腳電壓高于 2 腳電壓，接收檢測引腳輸出高電平，說明障礙物比較遠;當反射回來的信號比較強，接收檢測引腳輸出低電平，說明障礙物比較近了。

用于小車循跡的時候，必須要有黑色和白色的軌道。當紅外信號發送到黑色軌道時，黑色因為吸光能力比較強，紅外信號發送出去后就會被吸收掉，反射部分很微弱。白色軌道就會把大部分紅外信號反射回來。通常情況下的循跡小車，需要應用多個紅外模塊同時檢測，從多個角度判斷軌道，根據判斷的結果來調整小車使其按照正常循跡前行。

審核編輯：湯梓紅