浅谈红外传感器人体感应开关应用

浅谈红外传感器人体感应开关应用

摘要:人体感应开关具有可靠性、稳定性、反应快、工作电压宽等优点,是专门用来检测和感应人体活动信息的产品。文章就红外线对人体温度的感应对相应的开关进行控制的原理、结构以及意义进行了探讨。

关键词:红外线;感应开关;应用

中图分类号:TM564 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)24-0015-02 随着国民经济的飞速发展,我国已经成为世界上的能耗大国。能源的节约已引起国家的高度重视,所以建设节能型社会已成为国家发展的主要目标。然而在我们生活中经常会出现这样的情况,整间屋子中没有一个人或只有少部分人,但全部的灯都亮着。这严重违背了节约型社会的宗旨。因此人体感应开关的普及就显得尤为重要了。

1人体感应开关的结构及原理

人体感应开关主要由红外传感控制器、光感应电路、菲涅耳透镜及具有延时功能的可控硅触发电路等构成,集成电路内含热释电红外传感器、二级运算放大器、比较器、延时定时器、过零检测、驱动电路等。

人体感应开关可感应到人体的走近及远离,当有人进入监视区时,人体辐射出的7～9 m红外线,经菲涅耳透镜增频后被红外传感器接收,红外传感器检测人体移动引起的红外热能变化并将它转换为电压量,通过二级选频放大比较输入到控制电路中,由控制电路输出过零脉冲触发双向可控硅导通。在白天或光线较亮时,光敏元件呈低阻状态,无触发电压输出,双向可控硅截止,电灯保持熄灭状态;夜间或光线较暗时,光敏元件呈高阻状态,导通权交付给输入端即红外传感控制器的输出端,此时如果有人进入监视区,触发双向可控硅导通,电灯通电发亮;当人体走出监视区时,触发可控硅的信号延时到设定的时间后关断可控硅,电灯熄灭,做到自动关闭。

2菲涅耳透镜

为了提高热释电型红外传感器的接收灵敏度,通常需要在传感器上加装菲涅耳透镜。菲涅耳透镜的工作原理是将移动物体或人体发射的红外线进入透镜,产生一个交替的“盲区”和“高灵敏度区”,同时又有聚焦的作用,使热释电人体红外传感器灵敏度大大增加。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式,其作用一是聚焦作用,将热释的红外信号折射(反射)在红外传感器上;二是将检测区内分为若干个明区和暗区,使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在红外传感器上产生变化热释红外信号,这样红外传感器就能产生变化电信号,这样就产生光脉冲。透镜有很多盲区和高灵敏度区组成,则物体或人体的移动就会产生一系列的光脉冲而进入传感器,从而提高接收灵敏度。物体或人体移动的速度愈快,灵敏度愈高,见图1。

3热释电红外线传感控制器

热释电红外线传感器能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。人体辐射的红外线中心波长为9～10 um,

而探测元件的波长灵敏度在0.2～20 um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7～10 um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器,见图2。

图1菲涅耳透镜图2热释电红外线传感控制器

当传感器监测范围内温度有AT的变化时,热释电效应会在两个电极上产生电荷AQ,即在两个电极之间产生一种微弱电压A V。由于它的输出阻抗极高,所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷AQ会跟空气中的离子所结合而消失,当环境温度稳定不变时,AT=0,传感器无输出。当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,产生△T,则有信号输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出,所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。

4控制电路

可控硅过零触发是对可控硅过零的通一断控制。当有人体进入检测区时,产生的微弱电压使可控硅导通,交流电源与负载接通,输出若干个周波电压以后,可控硅被关断,停止交流电压输出;经过一定周波数后,再使可控硅通,如此重复进行。通过改变导通时间对固定重复周期的比值,从而改变输出电压有效值的大小。当没有人体进入检测区,则没有电压使可控硅导通,则灯不亮。

5结束语

综上所述,该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关,起到“人来灯自亮,人走灯自灭”的作用,既新颖方便,又节约用电,在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。本设计结构简单,本身不发生任何类型的辐射,器件功耗很小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可通过扩展达到实际的应用。

参考文献

1 高建党.人体感应开关[J].电子制作,2004.11

2 邵明省、李新军.基于红外热释电处理芯片CS9803GP的人体感应开关设计[J].山西电子技术,2008.06

3 戴富仁.人体感应开关的应用[J].电子制作,1995.10

Discussed the Infrared Sensor Human Body Induces the Switch Application

Wang Junwei

Abstract:The human body induces the switch to have the reliability, the stability, to respond that quick, working voltage wide and so on merits, is uses for to examine and the induction human body activity information product specially. The article carried on the control on infrared to the human body temperature’s induction to the corresponding switch the principle, the structure as well as the significance has carried on the discussion.

Key words:infrared; induces the switch; application