开漏输出的解法：外部上拉电阻#

把信号线上拉到 VCC。

1
开关断开时：后级接收器件作为输入是高阻态（可看成非常大的电阻到地，例：1MΩ）
2
           与上拉电阻（例：1K）分压 → 该点约等于 5V = VCC  → 高电平
3
开关闭合时：信号线被比较器内部开关短路到 GND → 该点电压变为 0V → 低电平

那个 1MΩ 要注意：高阻态不是断路，是「很大的电阻」。所以上拉电阻必须远小于后级输入阻抗，分压才能拉得上去。

1
开漏输出结构  →  一定要加上拉电阻
2
推挽结构      →  可以不加

但有些推挽电路也会加上拉电阻，作用是加大电路输出电流的能力。

红外接收二极管的特性#

1
接法：反向接法（P 端接 GND、N 端接电源端，与普通二极管相反）
2
无红外信号：视为断路（断开）
3
有红外信号：导通，流过一定电流
4
电流大小：与红外光亮度成正比

电路推导#

电路是 5V → 串电阻 R → 红外接收二极管 → GND，取分压点电压。

1
V1 = VCC − R × IR

假设 IR = 10μA，R 取 100K：

1
10μA × 1K = 10mV
2
10mV × 100 = 1V
3
即 100K × 10μA = 1V
4

5
有红外：V1 = 5 − 1 = 4V
6
无红外：IR = 0 → V1 = 5 − 0 = 5V

参考电压#

两个电阻分压：45K 接 5V、5K 接 GND。

1
VREF = 5V × 5K / (45K + 5K) = 5 × 0.1 = 0.5V ...

这里我算了两遍才对上：按分压公式是 5 × 5/(45+5) = 0.5V，但结果要的是 4.5V。

也就是说，取的是上端电阻的电压（45K 上的压降），即 5 − 0.5 = 4.5V。分压点 4.5V 接到比较器同向端（V+），红外接收分压点接到反向端（V−）。

分压点的取法要注意：45K 在上、5K 在下时，中间点电压是 5 × 5/50 = 0.5V。要得到 4.5V，应该理解成取 45K 两端的压降，或者实际电路是 5K 在上、45K 在下。结果按 4.5V 反推电路即可。

逻辑#

1
有红外：V− = 4V，V+ = 4.5V → 输出高电平 5V → 三极管导通 → 电机转
2
无红外：V− = 5V，V+ = 4.5V → 输出低电平 0V → 三极管断开 → 电机不转

看着像逻辑反了：手挡住才有红外反射回来，有红外才转。其实是对的——手在下面时才出水。

实物#

红外模块内部集成了红外接收二极管、几个电阻、一颗比较器芯片，对应上面画的分立电路；红外发射源（红外发光二极管）只串一个电阻放在旁边。

原理：手挡住时，红外发光二极管的光射到手上被反射回红外接收管，接收后输出对应高低电平；手不挡时红外光直接射出去不弹回。

扩展演示#

1. 拔掉红外发光二极管，用红外遥控器对着接收管按，每按一次电机转一次。该电路也可以用来检测环境中红外光亮度是否达到额定值。
2. 火焰检测：打火机打火，火焰也发射红外光被接收，电机同样转。

调试注意#

太阳光中也含有红外光，白天调试必须把窗户关紧。

否则房间到处是红外光，挡与不挡效果一样，模块不受控、电机会一直转。

少了续流二极管#

电机是电感性负载，电感的特性是电流不能突变，开关断开一瞬间会产生很高的尖峰脉冲电压。

做这个实验前一定要先把示波器档位调大，用衰减档，因为很容易产生很高的尖峰电压。

实测：供电 5V，示波器直接读到 VPP = 18V。

18V 已经算偏小了（该电机功率本来就不大），用更精密的示波器应该能测到更高电压。

原理：电感为保持电流不变，理论上可以感生出无穷大的电压。

后果：三极管承受不住这么高的电压就会被击穿。

正确做法：在电机两端加一个续流二极管。

热敏电阻#

相当于一个可变电阻，阻值随温度变化：

1
正温度系数：温度越高，电阻越大
2
负温度系数：温度越高，电阻越小

选型推导#

1
电机转的前提是比较器输出低电平
2
→ 需要 V+ < V−
3
→ 需要「温度越高、V+ 越小」
4
→ 负温度系数热敏电阻应放在 V+ 分压的上端

这段推理是从目标反推元件选型和位置的典型例子。

具体数值#

固定电阻取 1K。

1
25℃     热敏 10K        分压点约 4.5V   V+ > V−（2.5V）  输出高电平  电机不转
2
36℃     热敏 1K         分压点 2.5V     临界             —          —
3
36.11℃  热敏略小于 1K    分压点 2.499V   V+ < V−          输出低电平  电机转

实物对应#

模块 → 一个电阻 → P 管（P 管要加上拉电阻）→ 电机接 VCC。

这个电路也没有加反向续流二极管，正常应再加一个。

应用#

电脑 CPU 散热风扇。CPU 里的温控风扇用 PWM 调制，可实现温度越高转速越快。

内部结构#

内部有一种特殊材料，一旦接收到红外信号，材料两端感生出电压（非常微弱）。

内部还会再集成三极管或 MOS 管做放大。

这里用 MOS 管更合理：该材料感生出来的是很微弱的电压信号，而不是电流信号；MOS 管只需电压、不需要 IB 电流，三极管则需要 IB 电流才能工作。

这是「电压驱动 vs 电流驱动」在实际选型中的体现。

输出电路#

VCC → 电阻 R → MOS 管漏极 → 源极 → GND，漏极作输出。

1
无红外：MOS 管断开 → 该点 = VCC
2
有红外：MOS 管导通 → 该点 = VCC − VR（VR = I × R）

用比较器实现#

参考电压 VREF 接反向端，传感器输出接同向端。

1
无人经过：V+ = VCC > VREF  → 输出高电平
2
有人经过：V+ 下降 < VREF   → 输出低电平

后级用 P 管（VCC → P 管 → LED → 电阻 → GND）：低电平导通，灯亮。

改用 N 管的接法#

把传感器输出接到比较器的另一端（V−），VREF 接到 V+。

VREF 必须设置在 VCC 和 (VCC − IR) 之间：

1
例：VCC−IR = 3V、VCC = 5V  →  VREF 可取 4V
2
无人：该点为 5V；有人：降到 3V
3
→ V+ > V−  →  输出高电平  →  经电阻驱动 N 管  →  LED 亮

关键特性#

热释红外只能识别「移动的热」，物体不移动就识别不了。

所以手不动灯会灭。很多人做这个项目时困惑的就是这点——不是电路坏了，是传感器原理如此。

实物演示：手划过灯亮；手不动，过一会灯就灭。

控制逻辑#

用 N 管做电子开关：高电平导通 → LED 亮；低电平不导通 → LED 灭。

前面加比较器，反向端接 VREF。

光敏电阻#

阻值与环境亮度有关，有两种：

• 亮度越高、阻值越大
• 亮度越高、阻值越小（成反比）—— 本例选用这一种

具体数值#

1
VREF                 2.5V
2
光敏电阻（很暗）      10K
3
光敏电阻（很亮）      100Ω
4
固定分压电阻          10K

逻辑：很暗 → 灯亮；很亮 → 灯灭。

推导#

1
很亮：光敏 100Ω → 分压点约 0.5V < 2.5V → 输出低电平 → LED 不亮
2
很暗：光敏 11K   → 分压点 > 2.5V        → 输出高电平 → LED 亮

实物演示：亮处灯不亮；手挡住光敏电阻（变暗）灯亮，手松开灯灭。