红外器件补充 & 接收失效分析
基本器件认知
人们习惯把红外发射管和红外线接收管称为红外对管。
红外发射管：
与普通发给二极管（LED）相似，但其发出的光是不可见的
红外接收管1
可能存在两种结构，原理图1中D1二极管默认不导通，如果接收到红外信号时二极管的电阻会大大降低，而实现导通。
红外接收管2
该模块有三个引脚，功能比前面的大大增强。
它的内部电路包括红外监测二极管，放大器，限幅器，带通滤波器，积分电路，比较器等。通过内部电路，还原处发射端的信号波形，可以直接被单片机使用。因此也被称为一体化红外接收头。也就是说，它输出的是符合数字电路要求的数字信号，可以直接拿来使用。所以，虽然外型上只多了一个引脚，但实际内部功能增加了很多很多，大大简化了电路设计者的工作。另外，此类接收头的内部放大增益比较大，很容易引起干扰，因此一般厂家建议在供电脚上加上4.7uf以上的电容进行滤波。
常用型号有IRM3638、HS0038和VS1838等。其接口电路如下所示
管子里面集成了红外接收器的滤波和放大功能，基本不用什么外围电路了，用起来简单。通常只需要做或者不做电源电容滤波电路即可。
红外接收模块的OUT引脚可以直接接到单片机IO口上。
关于外壳：
理论上，带外壳的接收头抗干扰性能优于不带外壳接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：铁皮屏蔽和塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD或VCC）、电源地（GND）和数据输出（VO或OUT）。
红外发射管和接收管的区别
红外发射管、红外接收管1的外形与普通圆形的发光二极管类似。初接触红外对管者，较难区分发射管和接收管。本文介绍三种简便的识别方法。
１． 根据内部结构识别
红外对管的内部结构如左图(a),(b)所示。左图(ａ)是红外发射管，管芯中央凹陷，类似聚光罩的形状。左图（ｂ）是红外接收管，管芯中央的平台上有红外感光电极。红外对管的两引脚１长１短，长引脚是正极，和普通发光管相同。
２．用三用表测量识别
可用５００型或其他型号指针式三用表的１ｋΩ电阻挡，测量红外对管的极间电阻，以判别红外对管。判据一：在红外对管的端部不受光线照射的条件下调换表笔测量，发射管的正向电阻小，反向电阻大，且黑表笔接正极（长引脚）时，电阻小的（１ｋΩ～２０ｋΩ）是发射管。正反向电阻都很大的是接收管。判据二：黑表笔接负极（短引脚）时电阻大的是发射管，电阻小并且三用表指针随着光线强弱变化时，指针摆动的是接收管。
注：１）黑表笔接正极，红表笔接负极时测量正向电阻。
２）电阻大是指三用表指针基本不动。
３． 通电试验方法判别 用一只发光二极管和一只电阻与被测的对管串联，如上图２所示。图中电阻起限流作用，阻值取２２０Ω～５１０Ω。ＬＥＤ发光二极管用来显示被测红外管的工作状态。用遥控器（电视机遥控器等）对着被测管按下遥控器的任意键，ＬＥＤ亮时，被测管是红外接收管。不亮则是红外发射管。
扩展：红外接受失效的种种情况
0- 综合
发射端：
1. (软件)载波频率对不对, 应该是 455K/12, 允许有点误差, 但是别弄成了 455K / 4
2. (软件)编码对不对
3. (硬件)增加发射功率：占空比关系不大, 但是为了瞬时功率大, 占空比小一点； 5V 的时候限流电阻可以很小, 几个欧姆就可以, 一次点亮几个微秒, 没关系
4. (硬件)最容易被忽视的了——发射管的波长是不是 940 nm, 或者是不是和接收管匹配.
发射端其他改进措施：
1..(硬件)减小发射角的角度：选用插件而不是贴片
2. (硬件)增加透镜
接收端：
1.(硬件)屏蔽干扰，可以增加金属罩或是避光，选取一些好的接收头，比如vishay的。
2.(硬件)增加透镜，透镜都是环氧树脂的，透镜的设计可以提高接收距离，还有就是内部IC 的AGC了
1. 距离失效
与红外发射管配对的是红外接收管，影响接收管的有效距离的有：
第一：3个脚的红外接收管距离一般是在15-18米，工作电压2.0-5.5V，38KHZ，940NM。
第二：2个脚的红外接收管距离就很近了，没有放大功能，只能和发射管一起做为红外感应对管，感应距离8-50CM。
2. 过压隐患——增加限流电阻
对于产品本身实际应用生产过程中过电隐患，对电路设计更改，对接收电路增加了限流电阻，快速释放瞬间脉冲电荷，使电路更可靠。如图12所示，在电路中VCC电源脚增加R3：150 Ω限流电阻；在接收头信号输出引脚至回路上增加R2：100 Ω限流电阻。增加的2个电阻用于预防出现的干扰及静电，电阻限制了输入遥控接收头输入与输出脚端的电流。另外电阻R2和C1电容组成了RC滤波电路，对输入到芯片的信号可以更好地滤波。
图 接受头改进原理图
3-载波频率：
发射端以一个固定频率来发射红外光，一般以37.91KHZ比较常见，也有的地方自接说成是38KHz。同时，接收端只能识别该频率下的信号，只要发射端与接收端的频率正负相差不超过1KHZ,都是可以正常通信的；如果相差超高2KHZ,会出现失灵或者距离短等情况。
4-角度
红外接收管在近距离接收不到，远距离可以的问题：https://zhidao.baidu.com/question/2123810439265599987.html
答：
红外接收与发射不在同一最佳位置所致，调整角度以适应相互最佳点。
以角度0°的发射功率为参考，功率降低至50%处的角度为“发射可视角度”。
图 发射可视角度
插件红外发射管可视角一般小于90°，而贴片的红外发射管辐射角可以做到120°。
在布局时最大限度保证整个辐射面无遮挡，特别是贴片封装，内部结构的遮挡可能会使其发射角无法完全射出。（从这句话可得出——？发射可视角度越小越好）
5-频率（光的峰值波长）
红外发射管由GaAIAs（镓、铝、砷化合物）或GaAs（镓、砷化合物）制成 PN结 ，正向偏压向PN结注入电流后激发红外光，其光谱分布在830nm市面上红外发射管的波长主要有850nm、940nm。850nm的辐射强度比940nm的辐射强度高2-3倍，因此850nm的红外发射管在工作时人眼可看到红光，称为"红爆”，而940nm则无法通过人眼看到。
产商可以通过黑胶体去掩饰红爆情况，但仔细留意的话依然可以看到。
850nm的红外发射管通常用于摄像头等监控场景，而940nm的红外发射管则适用于家用电器的遥控器。
结构布局及外壳建议
- 光的波长：性能840nm > 940nm
- 载波占空比/工作电流/功耗：越大距离越远
- 发射角度：越小越好——插件优于贴片
原则上水平面上下左右布局4个红外发射管，垂直方向布局1-2个发射管，以此确保多角度的红外接收头能够接受直射或墙面反射后的红外波。若有板子上面同时有红外接收头，则可以适当抬高一定夹角保证发射面不被遮挡。
外壳材质的透红外需做到85%以上，如玻璃、亚克力、ABS、PMMA、PC等，需关注厚度，太厚的壳体透光率越低。
一个可靠的 红外遥控器 ，建议直线发射接受距离至少能满足8-10m，多角度至少能满足家居4-5m。
参考资料：
1. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3OTM2NzUxOA==&mid=2651566779&idx=5&sn=c3c0d8746e0e515e5a79aa81f0d816b1&chksm=844b8e8ab33c079cff5ee7b4cb5277ce2d636ac2b62eceb2312241566c2b4bee7290ea092124&scene=27
2. https://www.cnblogs.com/dongxiaodong/p/11801896.html
3. 《控制器用红外接收头的失效分析与研究》:https://www.eepw.com.cn/article/202006/414831.htm
4. 百度知道：怎么才能让红外发射距离达到50米以上了，各位大侠帮帮忙吧：https://zhidao.baidu.com/question/433401177.html
5. 《红外发射管主要参数及设计建议》https://blog.csdn.net/sinat_15677011/article/details/133040816
6. 阿莫电子论坛《关于红外遥控发射的距离问题, 一点经验, 给新手参考》
