红外接收二极管#

理解模型：与光强有关的电流源，而且必须反向使用。

电路与公式#

1
5V → 电阻 R → 节点 VR → 红外接收二极管 → GND
2

3
VR = 5V − IR × R

两组数值#

同一点在黑区、白区有两个不同电压值（4V vs 4.999V），据此判断小车是否走到黑线区域。

R 还能调灵敏度：IR 基本不变时，R 取得越大，白区 VR 掉得越低。

第一版#

本车电机只单向工作，不需要正反转 → 只需控制「是否接电」→ 一个开关就够。选 NPN 三极管 SS8050。

封装上有坑：板子要直接贴在车体结构面上，不能用插件（直插）元器件——引脚会把板子顶起来，没法平放，必须选贴片封装。

电机不画在原理图上。电机用两根线焊在板上，板上只留两个孔，用排针 Header 2 表示电机接口。

改善版：五个关键改进#

1
电机是电感模型，回路阻抗突变时产生很高感应电动势
2
三极管导通后突然断开 → 电机两端产生高压
3
量级：几十到一两百伏（约 100V）很轻松

1
① 三极管做开关要饱和导通 → 条件：β × IB > IC
2
② IC ≈ 电机电流 500mA
3
③ 假设 β = 100 → IB = 500mA / 100 = 5mA
4
④ R总 = (5V − Vbe 0.7V) / IB = (5 − 0.7) / 5mA = 4.3V / 5mA ≈ 0.86K
5
⑤ 总阻值要小于 0.86K → 实际做法：一个取 0Ω、另一个取 820Ω

1
LM393 是 OC 输出，内部等效一个三极管
2
输出低电平时该三极管导通
3
若此处电阻为 0Ω，相当于把回路直接短路 → LM393 会烧掉
4
取 820Ω 时该支路电流约 5mA
5
而比较器/运放的输出与吸收电流一般可达五六十 mA → 安全

1
原理分析时假设 IR = 1mA、硬分压出 4.5V（如 500Ω + 4.5K）是不靠谱的
2
实际 IR 不一定是 1mA，装上就可能没反应
3
→ 滑动变阻器一端接 5V、一端接 GND，中间抽头输出
4
→ 0~5V 连续可调 → 可现场调节检测阈值 ✓

储能电容的作用#

实际安装时 6V 到电池可能有一根很长的走线。开关突然闭合时，外部电源给这一侧供电有一定反应时间。

画 PCB 时可以把该电容放在电机安装端口旁边，这样电容能提供瞬态大电流：开关闭合瞬间优先给电机供能，防止电压跌落。

同时电机产生感应电动势或噪声时，电容把噪声压下来。

两个作用：提供瞬态大电流防电压跌落 + 滤除电机高频干扰。

复制第二路#

实物有两个电机，把已画好的电路整体复制一份。

LM393 是双通道比较器：

1
8 个引脚：1、2、3 = 比较器 1；5、6、7 = 比较器 2；4 = GND、8 = VCC
2
买一颗芯片里面就已经包含两个比较器
3
本车两个电机正好用两个比较器，共用同一颗芯片

因为是同一颗芯片、共用电源，复制出来的这一路 5V 供电端口可以删掉。

但上拉电阻必须保留，别顺手把它也一起删了。

同一颗芯片的多通道，电源只画一次，这个技巧很实用。

电源轨设计#

1
输入：四节 5 号电池串联 = 6V
2
需要：6V → 5V → 3.3V

（额外加一个 3.3V 是为了演示 LDO 用法，实际可以不用 3.3V、直接用 5V。）

5V、3.3V 只给信号处理电路供电，没必要用开关电源，用 LDO 即可。

LDO 的关键参数：最小稳压压差#

1
想输出 5V，输入必须 > 5V + 最小压差
2
常见值：0.3V / 0.7V / 1.4V，有的更高

AMS1117-3.3 / -5V 这类芯片的最小压差通常大于 1V：

否则 6V 输入进去，输出只有 4.8V。

压差小的芯片（0.3/0.5V）价格会贵一些。

采用的方案#

选不到合适的，就用分立元器件搭线性稳压：

1
6V →（5.6V 稳压管 + 三极管）→ 5V →（AMS1117-3.3）→ 3.3V

节点电压 5.6V，减去三极管 Vbe 压降，得到约 5V。

电容配置：

稳压管限流电阻的计算#

已知：稳压管 5.6V，输入 6V → 电阻两端电压 ≈ 0.4V（6 − 5.6）。

流过该电阻的电流由两部分组成：① 稳压管电流 ② 三极管基极电流 IB。

稳压管工作电流取值范围：

1
反向电流约 0.5mA 时就开始有比较稳定的电压
2
最大可达 20mA 甚至 50mA，与封装的功率有关
3
实际取值一般取 1mA ~ 10mA
4
本例取中间值 5mA 左右

IB 的估算：

1
后级工作电流估算：5V 主要供给两个 10K 分压电阻 + 比较器 → 约 10mA
2
                  再加下面 3.3V 那部分约 10mA → 后级最多约 20mA
3
取 IC 最大 20mA，β = 100 → IB = 20mA / 100 = 0.2mA
4
→ 非常小，基本可忽略不计

电阻计算：

1
电流 ≈ 5mA，电压 = 0.4V
2
R5 = 0.4V / 5mA = 0.08K = 80Ω
3
实际取 82Ω

该电阻只流过 5mA，很小，选 0805 封装即可。

收尾补充#

三处细节：

1. 三极管加一个下拉电阻（基极与地之间），增强电路稳定性。
2. 补画两个红外发射管（前面漏画了）。实物一共 4 个 LED：2 个接收管 + 2 个发射管。封装一定选普通插件封装（直插）。
3. 加两个指示 LED（0805 贴片）。某侧红外接收管收到红外信号时 LED 点亮，能实时看出该侧电机在工作，方便后期调试。限流电阻取 1K。