一、介绍

随着科技进步，各种电子产品的自动化程度也跟着提高，自动化程度越高的产品，代表也包含了更多的感测组件。为了避免人眼被环境中各种产品或设备感测时发射的光干扰，所以使用人眼无法察觉的红外线(Infrared; IR)产品做为传感器。

这份应用手册将会介绍如何利用红外线发射组件(InfraredEmitter)及红外线接收组件(Infrared Receiver)作物体侦测应用。

最常见的红外线发射及接收组件就是红外线发光二极管(IR Light-emitting diode; IR LED)及光三极管(Photo Transistor; PT)，图一为基本的 IR LED 搭配 PT 的应用电路。

图一

原理说明：

IR LED 为发射端，顺向电流(Forward current; IF)越大发射的辐射强度越大。

PT 为接收端，收到的辐照度越大，产生的光电流 IC(on)越大。

调整 Rlimit 值可控制 IF 的大小。

调整 RL 值可控制 Vout 的大小。

Vout 可接 MCU 的 ADC(Analog-to-Digital Converter)或 GPIO 做准位判断。

判断说明：

无辐照度时，PT 截止，Vout 输出为高电平(Vcc)

辐照度低时，PT 导通，Vout 输出为高电平(Vcc – (Ic x RL))

辐照度高时，PT 饱和，Vout 输出为低电平(VCE(sat))

注：VCE(sat)为 PT 饱和电压。

二、利用反射式 ITR 做物体侦测方法：

IR LED 通常和 PT 一起搭配作为物体侦测或是遮断侦测应用。图二为利用 IR LED 发射 IR 经由物体反射到 PT 做反射式物体侦测的示意图。

为了避免 IR LED 发射的 IR 不经过物体反射，直接在机构内照射到 PT 造成误判，所以 IR LED 跟 PT 必须有效隔离。利用底下的两项特性，即可做到反射物的距离侦测。

反射物距离越近，PT 收到的反射辐照度越强，输出的电流会越高。

不同的材料会有不同的反射率，一般颜色越深、表面越粗糙的物体反射率越低，同距离情况下，接收端输出的电流相对会降低。

图二

图三

若使用直流(Direct current; DC)的侦测方式，在 ITR 被环境光照射时容易造成误判。

原因是 PT端无法分辨接收到的辐照度是来自于环境光，还是 IR 经物体反射。

改善方式如图四，把 IR 的发射方式从DC改为脉冲(Pulse)，然后PT需分别侦测每次IR Off及IR On时的电压值Vout(Off)及Vout(On)，此时 Vout(Off)就代表环境光造成的偏移值(Offset)，Vout(On)代表的则是环境光加上 IR 发射时的电压值，故 Vout(On)和 Vout(Off)之间的电压差就是单纯 IR 发射时造成的电压值。

此方式除了可以降低环境光的干扰，也因为 IR 的发射是利用 Pulse 短时间点亮，故可以利用更强的电流驱动来侦测更远的距离。

图四

图五为 PT 实际输出波形的例子，可发现在 IR 从 On 切换到 Off 时，PT 会有一段延迟时间，故在取样 Vout(Off)时，需确认 PT 输出电压已经稳定，避免后续计算物体侦测变异量时造成误判。

图五

三、结论

调整 IF 或 RL 可以调整物体侦测距离，若想增加侦测距离且无功耗考虑，建议以增加 IF 优先，因加大 RL 同时也会增加光干扰的强度；若是要降低侦测距离则以降低 RL 电阻值优先，同时降低环境光干扰。

四、型号推荐

直插型：ITR20001/T24、ITR-9908、ITR8307

贴片型：ITR8307/S18/TR8、ITR8307/L24/TR8、ITR1502SR40A

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