為何要使用紅外線?有何優點?
其實選擇紅外線的原因是因為紅外線為不可見光,選用不可見光的發送器及接收器來設計比較不會受到環境或背景光源的干擾,而發送器及接受器的響應光譜範圍盡量要一致,才能匹配使用!
下圖為一般常見5mm直徑之IR LED
IR LED特性曲線,波長峰值940nm
IR LED特性曲線,波長峰值940nm
PIN Photodiode如下,光譜響應範圍為860~1100nm,響應峰值波長為960nm,也就是說當IR接收到的光是960nm時,此時的輸出會比較強
有了紅外線光發設計及接收器之後,必須要了解如何設計電路來發送光與接收光,發送的部分就很簡單,只要用一個NPN電晶體或NMOS就可以用來控制IR LED ON/OFF,比較會有問題的是紅外線光接收器!我們可利用接收器受光之後會產生微弱的逆向光電流,會由PIN Photodiode的K(-)流向A(+),藉由逆向光電流的特性,我們可以使用電阻將電流轉電壓,然後透過OP放大器將微弱的電壓進行放大!
下圖為整個感測系統的電路設計,光發送器透過MOSFET控制ON/OFF,然後光接收器受光之後產生逆向光電流,電流流經R5會產生電壓,然後經過C3耦合到OP的輸入端,R1及R2的分壓用來做輸入偏壓電路,R3及R4的比例為OP的GAIN,C5用來抑制低頻增益,C1用來抑制高頻增益,最後OP輸出經由C2將交流訊號耦合到R9(移除直流偏壓),R9的電壓可接至比較器或者MCU ADC做偵測!
