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熱釋電紅外傳感器,紅外傳感器,(一)熱釋電紅外傳感器在生活中的應(yīng)用,(二)熱釋電紅外傳感器的工作原理,(三)熱釋電紅外傳感器應(yīng)用設(shè)計,紅外傳感器在生活中的應(yīng)用,,紅外傳感器在生活中的應(yīng)用,1.“有電，危險”安全警示電路 用于有電的場合，當(dāng)有人進入這些場合時，通過發(fā)出語音和聲光提醒人們注意安全。 2.自動門 主要用于銀行、賓館。當(dāng)有人來到時，大門自動打開，人離開后又自動關(guān)閉。 3.紅外線防盜報警器 用于銀行、 辦公樓、家庭等場合的防盜報警。 4.高速公路車輛車流計數(shù)器 5.自動開、關(guān)的照明燈，人體 接近自動開關(guān)等。,熱釋電紅外傳感器的工作原理,1.光譜基礎(chǔ) 2.人體輻射 3.熱釋電核心探頭,(二),紅外傳感器的工作原理 光譜基礎(chǔ),紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光 波是380nm-780nm，發(fā)射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線,,對紅外線的處理方式:,一.定量處理 如利用氣體的特征吸收波長及積分特性進入某一波長的定量測量,二.定性處理,解決有無的問題,人體輻射 ?任何發(fā)熱體都會產(chǎn)生紅外線 輻射的紅外線波長跟物體溫度有關(guān)。表面溫度越高 ,輻射能量越強。 ?最強波長和溫度的關(guān)系滿足λm*T=2989（um.k） ?人體的正常體溫為36~37.5。C ， 其輻射的最強的紅外線的波長為9.67~9.64um，中心波長為 9.65um。,其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成， 其極化產(chǎn)生正、負電荷,隨溫度的變化而變化。,紅外傳感器的工作原理 熱釋電核心探頭,熱電元,熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。,,,,,紅外傳感器的工作原理 熱釋電核心探頭,Ｄ端接電源正極， Ｇ端接電源負極， Ｓ端為信號輸出,熱電元,,,,,,紅外傳感器的工作原理 熱釋電紅外探頭,,,熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。 由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用,因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式,該電阻阻抗高達104ＭΩ，故引入的Ｎ溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。,濾光窗 ----由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，能有效地濾除7.0~14um波長以外的紅外線。 人體正常體溫時，輻射的最強的紅外線的中心波長為9.65um,正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（7~14um）中心。,傳感器只對移動或運動的人體、體溫近似人體的物體起作用。,故濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。,,紅外傳感器的工作原理 熱釋電紅外探頭,（1）人體經(jīng)過探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，SaSb產(chǎn)生差值，雙源失去互補平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號輸出，見圖（3C）。 （2）人對著探頭呈垂直狀態(tài)運動，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號輸出。,紅外傳感器的工作原理,徑向移動反應(yīng)最不敏感, 而對于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感. 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。,在該探測技術(shù)中，所謂“被動”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。 被動紅外報警器特點： 能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產(chǎn)生報警信號，從而完成報警功能。,重要概念,熱釋電紅外傳感器電路應(yīng)用設(shè)計,1.熱釋電應(yīng)用電路原理圖 2.典型電路設(shè)計分析(一) 3.典型電路設(shè)計分析(二) 4.聚光系統(tǒng)---菲涅爾鏡片 的原理和應(yīng)用,(三),熱釋電紅外傳感器工作電路原理圖,,常用放大電路有哪些?,,典型電路設(shè)計分析(一),,,reture,具體電路應(yīng)用設(shè)計分析(一),,,[電路工作原理] 探頭接收到人體釋放的熱釋紅外信號,經(jīng)VT1、IC2兩級放大,輸入電壓比較器IC3。其中RP為參考電壓調(diào)節(jié)電位器，用來調(diào)節(jié)電路靈敏度，也就是探測范圍。平時，參考電壓（IC3的（2）腳電壓）高于IC2的輸入電壓（IC3的（3）腳電壓），IC3輸出低電平。,當(dāng)有人進入探測范圍時，探頭輸出探測電壓，經(jīng)VT1和IC2放大后使信號輸出電壓高于參考電壓，這時 IC3的（6）腳輸出高電平，三極管VT2導(dǎo)通，繼電器J1能通電吸合，接通開關(guān)。,具體電路應(yīng)用設(shè)計分析(一),,電路中VT3、C7、R8、~R10組成開機延時電路。當(dāng)開機時，開機人的感應(yīng)會使IC3輸出高電平，造成誤觸發(fā)。 開機延時電路在開機的瞬間，由電容C7 的充電作用而使VT3導(dǎo)通，這樣就使IC3輸出的高電平經(jīng)VT3通地，VT2可以保持截狀態(tài)，防止了開機誤觸發(fā)。開機延時時間由C7與R8的時間常數(shù)決定，約20秒。,[元件選用] IC2、IC3選用高輸入阻抗的運算放大器CA3140，很適合于作微弱信號的放大級。 [電路調(diào)試] 電路調(diào)試主要是調(diào)節(jié)電位器RB，選擇合適的參考電壓，以達到最佳靈敏度。,具體電路應(yīng)用設(shè)計分析(二),BISS0001,具體電路應(yīng)用設(shè)計分析(二),紅外熱釋電處理芯片BISS0001,上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動繼電器去接通負載。,聚光系統(tǒng)菲涅爾鏡片,菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用,各式各樣的菲涅爾鏡片,菲涅爾鏡片是紅外線探頭的“眼鏡”，它就象人的眼鏡一樣，配用得當(dāng)與否直接影響到使用的功效，配用不當(dāng)產(chǎn)生誤動作和漏動作，致使用戶或者開發(fā)者對其失去信心。配用得當(dāng)充分發(fā)揮人體感應(yīng)的作用，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。,菲涅爾透鏡的作用有兩個： 一是聚焦作用，即將探測空間的紅外線有效地集中到傳感器上。 不使用菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑可達到10米。,聚集能量,菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用,第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。,下圖是常用三區(qū)多段鏡片區(qū)段劃分、垂直和平面感應(yīng)圖。,菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用,當(dāng)人進入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動負載工作。整個接收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標探測器。,