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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(jì),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(xiǎn)”安全警示電路 用于有電的場(chǎng)合，當(dāng)有人進(jìn)入這些場(chǎng)合時(shí)，通過(guò)發(fā)出語(yǔ)音和聲光提醒人們注意安全。 2.自動(dòng)門(mén) 主要用于銀行、賓館。當(dāng)有人來(lái)到時(shí)，大門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，人離開(kāi)后又自動(dòng)關(guān)閉。 3.紅外線防盜報(bào)警器 用于銀行、 辦公樓、家庭等場(chǎng)合的防盜報(bào)警。 4.高速公路車(chē)輛車(chē)流計(jì)數(shù)器 5.自動(dòng)開(kāi)、關(guān)的照明燈，人體 接近自動(dòng)開(kāi)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(wú)線電或X射線。人眼可見(jiàn)的光 波是380nm-780nm，發(fā)射波長(zhǎng)為780nm-1mm的長(zhǎng)射線稱為紅外線,,對(duì)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(zhǎng)及積分特性進(jìn)入某一波長(zhǎng)的定量測(cè)量,二.定性處理,解決有無(wú)的問(wèn)題,人體輻射 ?任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線 輻射的紅外線波長(zhǎng)跟物體溫度有關(guān)。表面溫度越高 ,輻射能量越強(qiáng)。 ?最強(qiáng)波長(zhǎng)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(qiáng)的紅外線的波長(zhǎng)為9.67~9.64um，中心波長(zhǎng)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(fù)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(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)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(fù)極， Ｓ端為信號(hào)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(chǎng)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(hào)，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(dá)104ＭΩ，故引入的Ｎ溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來(lái)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(zhǎng)以外的紅外線。 人體正常體溫時(shí)，輻射的最強(qiáng)的紅外線的中心波長(zhǎng)為9.65um,正好落在濾光窗的響應(yīng)波長(zhǎng)（7~14um）中心。,傳感器只對(duì)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)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(guò)，而最大限度地阻止陽(yáng)光、燈光等可見(jiàn)光中的紅外線的通過(guò)，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(guò)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(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號(hào)輸出，見(jiàn)圖（3C）。 （2）人對(duì)著探頭呈垂直狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號(hào)輸出。,紅外傳感器的工作原理,徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感, 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感. 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。,在該探測(cè)技術(shù)中，所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)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(lái)完成探測(cè)目的。 被動(dòng)紅外報(bào)警器特點(diǎn)： 能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，從而完成報(bào)警功能。,重要概念,熱釋電紅外傳感器電路應(yīng)用設(shè)計(jì),1.熱釋電應(yīng)用電路原理圖 2.典型電路設(shè)計(jì)分析(一) 3.典型電路設(shè)計(jì)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(jì)分析(一),,,reture,具體電路應(yīng)用設(shè)計(jì)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(hào),經(jīng)VT1、IC2兩級(jí)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(lái)調(diào)節(jié)電路靈敏度，也就是探測(cè)范圍。平時(shí)，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(jìn)入探測(cè)范圍時(shí)，探頭輸出探測(cè)電壓，經(jīng)VT1和IC2放大后使信號(hào)輸出電壓高于參考電壓，這時(shí) 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(kāi)關(guān)。,具體電路應(yīng)用設(shè)計(jì)分析(一),,電路中VT3、C7、R8、~R10組成開(kāi)機(jī)延時(shí)電路。當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)，開(kāi)機(jī)人的感應(yīng)會(huì)使IC3輸出高電平，造成誤觸發(fā)。 開(kāi)機(jī)延時(shí)電路在開(kāi)機(jī)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(kāi)機(jī)誤觸發(fā)。開(kāi)機(jī)延時(shí)時(shí)間由C7與R8的時(shí)間常數(shù)決定，約20秒。,[元件選用] IC2、IC3選用高輸入阻抗的運(yùn)算放大器CA3140，很適合于作微弱信號(hào)的放大級(jí)。 [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(dá)到最佳靈敏度。,具體電路應(yīng)用設(shè)計(jì)分析(二),BISS0001,具體電路應(yīng)用設(shè)計(jì)分析(二),紅外熱釋電處理芯片BISS0001,上圖中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)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(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)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(dòng)作和漏動(dòng)作，致使用戶或者開(kāi)發(fā)者對(duì)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(kuò)大。,菲涅爾透鏡的作用有兩個(gè)： 一是聚焦作用，即將探測(cè)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(shí)傳感器的探測(cè)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(shí)傳感器的探測(cè)半徑可達(dá)到10米。,聚集能量,菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用,第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)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(hào)。,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(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過(guò)鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。整個(gè)接收人體紅外光的方式也被稱為被動(dòng)式紅外活動(dòng)目標(biāo)探測(cè)器。,