热释电人体红外线传感器(电子技术课程设计及实训)
2课题二十一 热释电人体红外传感器应用电路的安装与调试
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课题二十一热释电人体红外传感器应用电路的安装与调试1、实训目的⑴了解热释电人体红外传感器的结构和基本原理。
⑵熟悉热释电人体红外传感器的应用。
2、实训设备及器件⑴实训设备:直流稳压电源1台,万用表1只,面包板1块。
⑵实训器件:热释电人体红外传感器SD02、LM324、LED、三极管、电阻、电容。
3、实训电路及说明热释电人体红外传感器为20世纪90年代出现的新型传感器,专门用于检测人体辐射的红外能。
用它可以做成主动式(检测静止或移动极慢的人体)和被动式(检测运动人体)的人体传感器,与各种电路配合,广泛用于安全防范领域及控制自动门、灯、水龙头灯场合。
⑴结构和原理热释电人体红外传感器有多种型号,但结构、外形和电参数大致相同,一般可互换。
其典型外形见图2-21-1。
该传感器由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗等构成,并在氮气环境下封装。
图2-21-1 热释电人体红外线传感器外形图图2-21-1的顶视图中,矩形为滤光窗,两个虚线框为矩形敏感单元。
热释电人体红外传感器的内部结构及原理见图2-21-2和图2-21-3。
图2-21-2 内部结构图图2-21-3 内部原理图图中,敏感单元一般采用热释电材料锆钛酸铅(PZT)制成,这种材料在外加电场撤除后,仍然保持极化状态,也即存在自发极化,且自发极化强度P S随温度升高而下降。
制作敏感单元时,先把热释电材料制成很小的薄片,再在薄片两面镀上电极,构成两个串联的有极性的小电容,因此由温度的变化而输出的热释电信号也是有极性的。
由于把两个极性相反的热释电敏感单元做在同一晶片上,当环境的影响使整个晶片产生温度变化时,两个传感单元产生的热释电信号相互抵消,起到补偿作用;当热释电传感器在使用时,前面要安装透镜,使外来的红外辐射只会聚在一个传感单元上,这时产生的信号不会被抵消。
热释电人体红外传感器的特点是,它只在由于外界的辐射而引起本身温度变化时,才给出一个相应的电信号,当温度的变化趋于稳定后,就不再有信号输出。
传感器课程设计热释电红外探测器
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传感器课程设计热释电红外探测器摘要随着社会经济的日益发展,防盗成了人们越来越关心的问题。
铁门铁窗等已经不能给人们带来太多的安全感,社会对报警器材的需求日益迫切。
智能防盗系统,是以保障安全为目的建立起来的技术防范系统。
他包括以现代物理和电子技术及时发现侵进入破坏行为、产生声光报警阻吓罪犯以及提醒值班人员采取恰当的防范措施。
室内防盗智能控制系统作为一种新型的电子防盗设备广泛应用于家庭住宅区。
目前市面上所拥有的家庭电子防盗报警器,只能用于单一的住宅,不利于统一管理,而且也不能满足现代住宅区的发展要求,所以很有必要对家庭电子防盗器进一步完善和提高。
这是一种基于单片机信号处理技术的防盗检测器的软硬件设计方法。
应用该方法设计的系统在反应速度、误报率、漏报率以及抗干扰能力方面都具有较好性能。
本系统利用热释电红外传感器的红外辐射与红外探测的原理,设计的新型探测器,测量范围广, 响应速度快, 灵敏度高,抗干扰能力强,安全可靠。
并采用单片机89C51作为人体探测系统的核心,以热释电红外线为数据采集部件,经过比较放大之后,输入单片机进行数据判断及处理。
当检测到有被测物体进入测量范围时,系统自动发出声光报警信号,等待一段延迟时间后自动消除报警信号,并可手动解除报警信号。
当有主人在家系统无需报警时,可开启楼道灯控制系统,即传感器探测到有人经过时照明灯亮,等待一段延迟时间后自动熄灭,并可手动来控制延迟时间的长短。
系统的另外一个功能是检测人数及最大容量人数控制,当探测头探测到有人经过时,系统自动计数加一,并可以通过键盘控制最大容量人数,如果探测到的人数超过最大容量人数时则发出自动报警信号,并通过LED 显示检测到的人数与最大容量报警人数。
系统使用单片机与PC机通信原理,把采集到的数据传输给计算机统一处理。
关键词: 热释电传感器单片机声光报警键控1 / 15第一章传感器1.1传感器的定义根据中华人民共和国国家标准(GB 7665—1987),传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
实验八红外光传感器----热释电红外传感器性能
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实验八红外光传感器----热释电红外传感器性能一:实验原理:热释电红外传感器的具体结构和内部电路如图(26)所示,主要由滤光片、PZT热电元件、结型场效应管FET及电阻、二极管组成.。
其中滤光片的光谱特性决定了热释电传感器的工作范围。
本仪器所用的滤光片对5μm以下的光具有高反射率,而对于从人体发出的红外热源则有高穿透性,传感器接收到红外能量信号后就有电压信号输出。
二:实验所需部件:热释电红外传感器、慢速电机、热释电处理电路、电加热器、电压表三:实验步骤:1.将菲涅尔透镜装在热释电红外传感器探头上,探头方向对准热源方向,按图标符号将传感器接入处理电路,接好发光二极管。
开启电源,待电路输出稳定后开启热源,同时将慢速电机叶片拨开不使其挡住热源透射孔。
2.随热源温度上升,观察热释电红外传感器的V o端输出电压变化情况。
可以看出传感器并不因为热源温度上升而有所反应。
3.开启慢速电机,调节转速旋钮,使电机叶片转速尽量慢,不断的将透热孔开启——遮挡。
此时用电压表或示波器观察输出电压端V o就会发现输出电压随热源的变化而变化。
当达到告警电压时,则发光管闪亮。
4.逐步提高电机转速,当电机转速加快,叶片断续热源的频率增高到一定程度时,传感器又会出现无反应的情况,请分析这是什么原因造成的?(可结合热释电红外传感器工作电路原理分析)四:注意事项:慢速电机的叶片因为是不平衡形式,加之电机功率较小,所以开始转动时请用手拨动一下。
红外光传感器----热释电红外传感器人体探测一:实验原理:热释电红外传感器是一种红外光传感器,属于热电型器件,当热电元件PZT受到光照时能将光能转换为热能,受热的晶体两端产生数量相等符号相反的电荷,如果带上负载就会有电流流过,输出电压信号。
二:实验所需部件:热释电红外传感器、菲涅耳透镜、温控电加热炉、热释电红外传感器实验模块、{温度传感器实验模块}、电压表、示波器(图26)热释电传感器结构及电路原理三:实验所需部件:热释电红外传感器、菲涅尔透镜、电压表四:实验步骤:1.观察传感器探头,探头表面的滤光片使传感器对10μm左右的红外光敏感,可以安装在传感器前的菲涅耳透镜是一种特殊的透镜组,每个透镜单元都有一个不大的视场,相邻的两个透镜单元既不连续也不重叠,都相隔一个盲区,它的作用是将透镜前运动的发热体发出的红外光转变成一个又一个断续的红外信号,使传感器能正常工作。
热释电红外传感器
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调试步骤: 调试步骤
1. 接通电源,近距离无人体移动,以下各点电位应为: 接通电源,近距离无人体移动,以下各点电位应为: 传感器输出端( 脚):0.4 ~ 1V; 传感器输出端(2脚): ; IC2输出端:2.5V; UA:3V; UB:2V 输出端: ; ; 如果有问题请检查接线、电阻值和器件。 如果有问题请检查接线、电阻值和器件。 2. 用手在传感器附近晃动,LED1、LED2交替闪亮,则说明 用手在传感器附近晃动, 交替闪亮, 电路工作正常。 电路工作正常。
电路工作原理
3V
2V 同相放大 热释电人体红外传感器
Auf 1 = 1 + 2000 = 112.1 18 2000 = = 42.5 47
反相放大
Auf ≈ 4764
窗口比较器
Auf 2
电路工作原理
3V < 2.5V > 2V 静态3V
2V 静态时两个比较器皆输出低电平, 静态时两个比较器皆输出低电平,LED1、LED2不亮 有人体经过时,热释电人体红外传感器产生变化电压,经高倍 有人体经过时, 释电人体红外传感器产生变化电压, 放大后, 输出电压超出上(下 门限 门限, 放大后,使IC2输出电压超出上 下)门限,LED1(LED2)亮。 亮
热释电人体红外传感器的应用
一、实验目的 二、电路及工作原理 三、特殊元件 四、调试步骤 五、样板
实验目的: 实验目的 1. 了解热释电人体红外传感器的结构和基本原理; 了解热释电人体红外传感器的结构和基本原理; 2. 了解热释电人体红外传感器的应用; 了解热释电人体红外传感器的应用; 3. 熟悉集成运放的线性应用和非线性应用。 熟悉集成运放的线性应用和非线性应用。
特殊元件
滤光片 敏感元件
(2023)红外线感应开关电子技术课程设计报告(一)
![(2023)红外线感应开关电子技术课程设计报告(一)](https://img.taocdn.com/s3/m/9ac2d00f366baf1ffc4ffe4733687e21af45ff14.png)
(2023)红外线感应开关电子技术课程设计报告(一)(2023)红外线感应开关电子技术课程设计报告课程背景红外线感应开关是一种常用的电子元件,其主要作用是在人或物体接近时感应并触发信号输出,广泛应用于安防、自动控制、智能家居等领域。
本课程旨在通过学习红外线感应开关电路原理、主要参数及应用实例,掌握基础电路设计及实际应用能力。
课程内容1.红外线感应开关电路原理1.1 红外线原理及应用1.2 红外线感应开关的基本结构2.红外线感应开关主要参数2.1 探测距离的选择与计算2.2 感应时间及灵敏度的调节3.红外线感应开关的应用实例3.1 门禁系统中的应用3.2 智能家居中的应用3.3 工业自动化中的应用课程目标通过本课程的学习,学生能够掌握红外线感应开关的电路原理,了解其主要参数及应用实例,并能够独立完成基础电路设计及实际应用。
课程评估本课程采用考试与实验结合的方式进行评估,其中考试占40%,实验占60%。
考试主要涵盖课程内容的理论部分,实验主要涉及基础电路设计及实际应用能力的考核。
参考资料1.《电子技术基础》(第三版),赵xx,清华大学出版社,2016年。
2.《单片机原理与接口技术》(第二版),高xx,机械工业出版社,2018年。
3.《自动控制原理及实践》(第五版),李xx,高等教育出版社,2019年。
总结本课程旨在培养学生的基础电路设计及实际应用能力,通过掌握红外线感应开关的电路原理、主要参数及应用实例,提高学生的综合能力和实践操作技能,为未来的科技研究奠定基础。
实验内容本课程的实验主要分为两个部分,第一部分是基础实验,旨在让学生掌握红外线感应开关的电路基础原理和实验操作技能;第二部分是应用实验,通过应用实验让学生了解并掌握红外线感应开关在实际应用中的使用方法和注意事项。
基础实验1.组装并调试红外线感应开关电路学生需使用给定的元器件,自行组装红外线感应开关电路,并进行电路调试。
2.测量红外线感应开关参数学生需使用示波器等测量仪器,测量红外线感应开关的探测距离、感应时间及灵敏度等参数。
电子实训——热释电红外报警器
![电子实训——热释电红外报警器](https://img.taocdn.com/s3/m/a71fee38f111f18583d05ab3.png)
电子实训之热释电红外报警器一、实训目的通过对一个热释电红外报警器的安装、调试,了解电子产品的生产工艺流程,掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能。
培养动手能力。
二、实训要求1、能看懂热释电红外报警器的原理框图、原理图及装配图。
2、熟悉热释电红外报警器的装配工艺流程。
3、独立完成一个热释电红外报警器的安装、调试。
4、运用电路知识,分析、排除调试过程中所遇到的问题。
三、热释电红外报警器简介及其工作原理1、热释电效应当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。
2、热释电红外传感器能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。
一般人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长10UM左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便。
红外传感器在生活中的应用举例有:1.“有电,危险”安全警示电路用于有电的场合,当有人进入这些场合时,通过发出语音和声光提醒人们注意安全。
2.自动门主要用于银行宾馆。
当有人来到时,大门自动打开,人离开后又自动关闭。
3.红外线防盗报警器用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警。
4、高速公路车辆车流计数器。
5.自动开、关的照明灯等。
3、热释电红外传感器的工作原理(1)光谱基础红外线属于一种电磁射线,其特性等同于无线电或X射线。
人眼可见的光波是380nm-780nm,发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线。
(2)人体辐射任何发热体都会产生红外线,辐射的红外线波长跟物体温度有关。
表面温度越高 ,辐射能量越强。
最强波长和温度的关系满足λm*T=2989(um.k)。
人体的正常体温为36~37.5。
C ,其辐射的最强的红外线的波长为9.67~9.64um,中心波长为9.65um。
热释电红外线传感器课程设计
![热释电红外线传感器课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a4621f61178884868762caaedd3383c4bb4cb4c5.png)
目标及总体方案1使用的主要组件及特殊零件功能说明热释电红外线传感器概述热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
原理菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而增强其能量幅度。
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。
工作原理与特性被动式热释电红外探头的工作原理及特性:人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长10UM左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
人体热式电感应器实训报告
![人体热式电感应器实训报告](https://img.taocdn.com/s3/m/656207f3162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94ef.png)
人体热式电感应器实训报告一、实训要求1、了解人体热式电感的结构和原理。
2、熟悉人体热式电感的应用。
二、实训目的本学期我们学习了传感器这门课,为了更深入直观的了解传感器的原理和它在实际生活中的应用,体会其中所蕴含的趣味性,学校为我们安排了这次实训设计。
现实生活中,防盗系统在我们的日常生活中随处可见,通过上网搜索其原理,设计了这个简易的红外线人体传感器。
三、原理设计电路图2、主要元器件功能介绍人体热式电感应器,亦称为热红外传感器,是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。
将输出的电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警等。
目前市场上常见的热释电人体红外线传感器主要有上海赛拉公司的SD02、PH5324。
当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,所以,正负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。
当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到两个电容上的红外线光能,能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消,传感器仍然没有信号输出。
人体热式电感应器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。
由于探测元输出的是电荷信号,不能直接使用,因而需要将其转换为电压形式。
场效应管输入阻抗高达104W2,接成共漏极形式来完成阻抗变换。
使用时D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。
对于移动速度非常缓慢的物体,如阳光,两个电容上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,在回路中相互抵消:再加上传感器的响应频率很低(一般为0.110Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感,因而无输出。
四、实训心得这次实训我开始的比较晚,主要是因为不知道做什么好。
传感器这一元件在生活中处处可见,基本上所有的测量仪器和防盗系统都会涉及到它的应用。
热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训(1)
![热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/cb7492bea1116c175f0e7cd184254b35eefd1ab0.png)
热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训(1)热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训1. 引言随着技术不断发展,红外传感作为一种非接触式的检测技术得到了广泛应用。
其中,热释电人体红外线传感器作为一种常用的传感器,被广泛应用于安防、灯光控制等领域。
为了培养学生的动手实践能力和创新精神,本文进行了一项关于热释电人体红外线传感器的电子技术课程设计及实训。
2. 课程设计本课程设计旨在让学生了解热释电人体红外线传感器的结构、原理、特点和应用,并让学生在实验中全面掌握传感器的使用。
具体包括以下内容:(1)热释电人体红外线传感器的原理和结构介绍热释电人体红外线传感器的原理和结构,让学生了解传感器的基本工作原理和组成部分。
(2)热释电人体红外线传感器的特点及应用介绍热释电人体红外线传感器的特点和应用,例如在安防、灯光控制等领域的应用。
(3)热释电人体红外线传感器的电路设计根据热释电人体红外线传感器的原理,设计一个简单的电路并进行实验。
让学生了解电路的设计和布局方法,并学会使用示波器、万用表等工具。
(4)热释电人体红外线传感器的信号处理介绍热释电人体红外线传感器的信号处理方法,例如滤波、放大、模数转换等。
让学生了解信号处理的基本流程和方法。
3. 实训内容实训内容主要包括以下内容:(1)热释电人体红外线传感器电路的装配学生将自己设计的电路连接起来,并进行调试。
让学生学会使用电路元件和工具,了解电路的装配方法。
(2)热释电人体红外线传感器信号的测试学生将自己设计的热释电人体红外线传感器连接到示波器上,并进行测试。
让学生了解信号的测试方法和示波器的使用方法。
(3)热释电人体红外线传感器信号处理的实现学生将从传感器中获取的信号进行信号处理,例如进行滤波和放大,让学生了解信号处理的方法和流程。
(4)热释电人体红外线传感器应用的实现学生将热释电人体红外线传感器应用到实际的场景中,例如在安防系统中进行实时监测。
让学生了解传感器的实际应用场景。
热释红外传感器实训报告
![热释红外传感器实训报告](https://img.taocdn.com/s3/m/f4b93e6a0a4c2e3f5727a5e9856a561253d32153.png)
一、引言随着科技的不断发展,红外传感器在各个领域得到了广泛的应用。
热释红外传感器作为一种重要的红外传感器,具有非接触、抗干扰能力强、检测距离远等特点,在安防、智能家居、工业自动化等领域有着广泛的应用前景。
本次实训旨在通过对热释红外传感器的原理、结构、应用等方面的学习,提高学生对红外传感器的认识,并掌握其基本操作方法。
二、实训目的1. 了解热释红外传感器的原理和结构;2. 掌握热释红外传感器的检测方法;3. 熟悉热释红外传感器在实际应用中的调试和故障排除方法;4. 培养学生动手实践能力,提高学生的综合素质。
三、实训内容1. 热释红外传感器原理热释红外传感器是基于热释电效应的传感器,其工作原理是:当物体温度发生变化时,物体表面的热辐射能量也会发生变化,热释电材料在吸收这些能量后,会在其表面产生电荷,从而产生电压信号。
热释红外传感器利用这一原理,将物体温度变化转化为电信号,实现对物体运动状态的检测。
2. 热释红外传感器结构热释红外传感器主要由以下几部分组成:(1)热释电探测元:采用热释电材料制成,具有高热电系数,能将温度变化转化为电信号;(2)菲涅尔透镜:将物体发出的红外线聚焦到热释电探测元上,提高检测灵敏度;(3)滤波片:滤除干扰信号,只允许特定波长范围的红外线通过;(4)放大器:将热释电探测元输出的微弱信号放大;(5)比较器:对放大后的信号进行比较,产生输出信号。
3. 热释红外传感器检测方法(1)红外线检测:将热释红外传感器放置在检测区域,当有人或动物通过时,传感器会检测到红外线的变化,输出相应的信号;(2)信号处理:对传感器输出的信号进行放大、滤波、整形等处理,提高信号质量;(3)输出控制:根据处理后的信号,控制执行机构动作,如报警、开关灯等。
4. 热释红外传感器应用(1)安防领域:用于监控、报警等;(2)智能家居:用于自动开关灯、空调等;(3)工业自动化:用于生产线检测、设备故障预警等。
四、实训过程及结果1. 实训过程(1)组装热释红外传感器实验装置;(2)了解各部件的功能和连接方式;(3)调试传感器,观察传感器输出信号;(4)测试传感器在不同距离、不同角度下的响应情况;(5)分析实验结果,总结传感器性能。
热释电人体感应红外报警器设计制作教案
![热释电人体感应红外报警器设计制作教案](https://img.taocdn.com/s3/m/8576bbc5a5e9856a57126029.png)
毕业设计热释电人体感应红外报警器设计制作学生学号:学生姓名:导师姓名:班级专业名称提交日期年月日答辩日期年月日年月摘要随着现在社会的发展,时代进步,高新技术的快速融入,人们的生活发生了巨大的改变,人们置购了大量高新技术的产品,许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律,因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高,特别是家居安全,不得不时刻留意不速之客的光顾。
现在许多小区都有着保安看管,但在一些农村就没有这些设施了,于是,许多家庭都安装了报警系统,这有效的保护了大家的财产安全。
在本文中,介绍一种利用热释电红外传感器进行监控,并进行报警的系统的设计。
热释电红外传感器,它的制作简单、成本低、安装比较方便,而且防盗性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽,不易被盗贼发现,便于多用户统一管理。
本设计包括硬件和软件设计两个部分。
硬件部分包括单片机控制模块、红外探头模块、驱动执行报警模块、LED 控制模块等部分组成。
处理器采用51系列单片机STC89C52,程序使用C语言编写。
关键字:热释电红外传感器、STC89C52、红外线一、引言 0二、设计任务分析 0三、技术方案的详细设计(实施) (1)3.1本系统的设计方案 (1)3.1.1系统概述 (1)3.2硬件电路设计 (1)3.2.1红外感应部分 (2)3.3单片机部分 (7)3.3.1 STC89C52单片机简介 (7)3.3.2 单片机最小系统 (8)3.3.3按键控制电路 (9)3.3.4指示灯和报警电路 (10)3.4软件的程序实现 (10)3.4.1主程序工作流程图 (10)3.5 报警判断程序 (12)3.6 程序编写与调试 (12)3.7 硬件调试及调试中遇到的问题 (19)四、总结评价 (19)致谢 (20)参考文献 (20)附件一:总体原理图设计 (21)附件二:实物图 (22)附件三:程序源代码 (22)一、引言随着科技的提高,电子电器飞速发展,人民生活水平有了很大提高。
热释电人体红外感应灯电路设计
![热释电人体红外感应灯电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/157ab833f111f18583d05ac2.png)
实验四热释电红外感应灯电路设计
一、实验目的
1.了解热释电红外传感器的结构与工作原理
2.学会用Multisim10进行热释电红外感应灯的仿真
二、实验原理
1.热释电效应
若某些强介电物质表面发生变化,随着温度的上升或者下降,在这些物质表面就会产生电荷的变化,这种现象称为热释电效应。
2.热释电传感器的构造
(1)具有热释电效应的陶瓷材料
(2)构成电路的铝基板,场效应管
(3)限制入射红外波长的窗口材料
(4)外壳TO-5型管帽和管座
主要用途:遥控遥测、防盗报警、楼道自动感应节能灯,自动感应水龙头等。
三、实验内容
1. 绘制热释电人体红外感应灯电路图
J1表示热释电红外传感器
闭合J1时(人体靠近时,开关J1闭合),指示灯亮
断开J1时(人体离开时,开关J1断开),指示灯闪烁几下熄灭。
电子技术课程设计报告红外线感应开关
![电子技术课程设计报告红外线感应开关](https://img.taocdn.com/s3/m/4f443ea2e518964bce847c90.png)
电子技术课程设计报告设计课题:红外线感应开关姓名:*******学号:********专业:电子信息科学与技术班级:******指导教师:*****设计时刻:******目录一、课程背景 (3)二、方案设计 (4)三、电路设计与原理分析 (4)四、参数分析 (8)五、调试与结果 (9)六、心得体会 (10)七、参考文献 (11)一、课程背景随着人们生活水平的提高和电子技术的进步,原有的“机械开关”已渐渐不能知足此刻人们关于“节能”和“方便”的明白得,红外线开关正是为了解决这些问题而研制出来的。
此刻建筑楼宇利用声控、光控、触摸开关操纵走廊照明愈来愈普遍,其益处确实是消灭了长明灯的现象。
可是,它们各有缺点。
当你两手提着重物上楼时,就不容易触摸到开关;声控可是它本身发射的电波具有穿透性,一样会产生误动作。
红外线开关电路克服了上述缺点,不但能应用于走廊、车库、仓库、地下室、消防通道等场合,还能够应用于家庭和宾馆卧室。
针对以上开关的优、缺点,咱们设计了人体红外线感应开关。
此开关能够使咱们的生活加倍方便,能源消耗更少。
它再也不依托传统的手动操纵进行开关用电器,而是借助红外线传感器,以感应人体红外线的方式,自动操纵开关,使咱们不方便时也能随意操纵电灯和用电器。
红外线感应开关是一种能够自动操纵用电器的开关,它是基于红外线技术的自动操纵产品,当有人进入感应范围时,专用传感器探测到人体红外光谱的转变,自动接通负载,人不离开感应范围,将持续接通;人离开后,延时自动关闭负载。
二、方案设计依照设计任务的要求, 可按如下的流程图进行设计:控制开关电路二、各单元电路设计二、电源供电电路图如下所示:一、振荡器电路振荡器确实是一个频率源,即一个不需要外信号鼓励、自身就能够够将直流电能转化为交流电能的装置。
一样分为正反馈和负阻型两种。
所谓“振荡”,其涵义就暗指交流,振荡器包括了一个从不振荡到振荡的进程和功能。
其电路结构图如下:3、要紧由元件R10、C5组成,使红外线感应开关被启动后延时30秒后自动关闭,其电路图如下所示:4、由振荡器、红外发射管和红外接收管等元器件一起组成红外线感应电路图如下所示:依照以上各单元设计的电路图能够设计出整体的电路图如下所示:4、原理分析:这种是通过红外线发射原理,当人体的手或躯体的某一部份在红外线区域内,红外线发射管发出的红外线由于人体或躯体遮挡反射到红外线接收管,通过集成线路的微电脑处置后的信号发送给脉冲电磁阀,电磁阀同意信号后按指定的指令打开阀芯来操纵开关;当人体的手或躯体离开红外线感应范围,电磁阀没有同意信号,电磁阀阀芯那么通过内部的弹簧进行复位来操纵外接电路。
传感器课程设计热释电红外探测器
![传感器课程设计热释电红外探测器](https://img.taocdn.com/s3/m/da048055a9114431b90d6c85ec3a87c240288a09.png)
结果分析与讨论
性能评估
根据实验数据,对探测器的灵敏度、 响应时间、稳定性等性能进行评估。 通过与理论值或其他同类产品进行对 比,分析所设计探测器的优势和不足 之处。
影响因素分析
探讨环境温度、热源温度、探测器与 热源之间的距离等因素对探测器性能 的影响。通过控制变量法等方法,分 析各因素对探测器性能的影响程度, 为后续优化提供参考依据。
系统功耗较高
当前系统的功耗较高,不利于长时间运行或便携式应用, 可以通过优化电路设计、选择低功耗器件等方式来降低系 统功耗。
对未来传感器技术发展的展望
智能化
随着人工智能技术的发展,传感器将具备 更高的智能化水平,能够实现自适应、自 学习等功能,提高检测准确性和便捷性。
无线化
无线通信技术的发展将使得传感器实现无 线化成为可能,这将大大方便传感器的布
设和使用,降低应用成本。
多功能集成
未来的传感器将实现多功能集成,能够同 时检测多种物理量或化学量,提供更加全 面的信息。
微型化
随着微电子技术的发展,传感器的体积将 进一步缩小,实现微型化甚至纳米化,这 将为传感器的应用提供更加广阔的空间。
THANK YOU
易于集成
热释电红外探测器体积小、重量轻,易于与 其他电路集成,实现小型化和便携化。
03
热释电红外探测器设计与制作
设计思路及方案选择
设计思路
利用热释电效应原理,将红外辐射转 换为电信号,实现对目标物体的探测 。
方案选择
采用热释电红外传感器作为核心元件 ,配合信号处理电路和输出显示模块 ,构建完整的热释电红外探测器系统 。
其他领域应用拓展
医疗健康
热释电红外探测器可用于非接触 式体温测量、呼吸监测等医疗健 康领域的应用,提高医疗服务的 便捷性和准确性。
传感器课程设计红外热释电报警电路
![传感器课程设计红外热释电报警电路](https://img.taocdn.com/s3/m/5712925e4531b90d6c85ec3a87c24028915f8509.png)
01
被动式红外热释电传感器
被动式传感器不需要额外的红外光源,仅依靠环境中的自然红外辐射进
行工作。其优点是结构简单、成本低廉;缺点是容易受到环境温度和背
景辐射的影响,误报率较高。
02
主动式红外热释电传感器
主动式传感器通过发射红外光并接收反射回来的光信号来检测目标。其
优点是探测距离远、抗干扰能力强;缺点是需要额外的红外光源,增加
红外热释电报警电路设计与实现
01
成功设计并实现了基于红外热释电传感器的报警电路,能够准
确检测人体活动并触发报警。
传感器性能优化
02
通过调整传感器参数和电路结构,提高了传感器的灵敏度和抗
干扰能力。
系统集成与测试
03
将红外热释电报警电路与其他相关模块进行集成,并进行了全
面的测试,验证了系统的稳定性和可靠性。
02
红外热释电传感器原理及特性
工作原理介绍
热释电效应
当红外热释电传感器受到红外辐 射时,其内部的热释电材料会产 生温度变化,进而产生电荷,实 现红外辐射到电信号的转换。
信号处理
传感器输出的微弱电信号需要经 过放大、滤波等处理,以便后续 电路能够准确识别。
主要特性参数分析
探测距离
红外热释电传感器的探测距离 因型号和制造工艺的不同而有 所差异,一般从几米到几十米
01
02
主程序循环
```c
03
void loop() {
关键功能代码片段展示
01
// 不断检测人体移动
02
check_movement();
03
// 延时以降低功耗和避免过度 敏感
关键功能代码片段展示
关键功能代码片段展示
热释电人体红外检测电路
![热释电人体红外检测电路](https://img.taocdn.com/s3/m/d16a377b8e9951e79b892723.png)
热释电人体红外检测电路说明书电子技术实训设计任务书目录一.设计目的 (3)二.设计任务 (3)三.设计要求 (3)四.总体方案设计与选择及电路图 (3)五.单元电路的设计 (4)六.确定元器件及参数 (6)七.电路焊接及调试过程中遇到的问题及解决办法 (6)八.分析与心得 (6)参考文献 (8)一.设计目的(1)了解热释人体红外传感器的结构和基本原理;(2)了解热释人体红外传感器的应用;(3)熟悉运算放大器的线性电路的应用。
二.设计任务(1)设计一个由热释电人体红外传感器组成的放大检测电路,当有人在热释电检测的电路的有效范围内走动时,将引起发光二极管的交替闪烁;(2)放大电路选用LM324芯片。
三.设计要求(1)利用热释电人体红外传感器组成的放大检测电路,放大电路选用LM324芯片;(2)选择合适的电路器件;(3)完成电路理论设计、制作、调试,并画出电路原理图;(4)撰写设计报告;(5)上交制作产品一件。
四.总体方案设计与选择及电路图本实训所采用的电路图如图4——1所示。
图 4——1 热释人体红外线检测电路图五.单元电路的设计(一)LM324的引脚及功能特点本实验用到的主要芯片LM324引脚图如图5——1所示,通用型低功耗集成四运放LM324。
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图5——1所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
,既可接单电源使用 (3~30 V),也可接双电源使用(±1.5~±15 V),驱动功耗低,可与TTL 逻辑电路相容。
LM324 的功能特点:(1).短跑保护输出(2).真差动输入级(3).可单电源工作:3V-32V(4).低偏置电流:最大100nA (LM324A )(5).每封装含四个运算放大器。
(6).具有内部补偿的功能。
(7).共模范围扩展到负电源(8).行业标准的引脚排列(9).输入端具有静电保护功能 (二)热释电人体红外传感器结构和原理热释电红外(PIR)传感器,亦称为热红外传感器,是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。
人体红外传感器实验报告
![人体红外传感器实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/8691f352793e0912a21614791711cc7931b778bf.png)
人体红外传感器实验报告一、实验目的本实验旨在了解人体红外传感器的工作原理和应用,通过搭建电路和程序编写,实现对人体红外信号的检测和响应。
二、实验原理人体红外传感器是一种基于热释电效应的传感器,能够检测周围环境中的人体热量变化,从而判断是否有人经过。
其工作原理如下:当有人经过时,人体会向周围散发出热量,这些热量会被周围物体所吸收和反射。
当这些反射热量进入到红外传感器所在的区域时,红外传感器就会产生微弱的电信号。
该电信号经过放大、滤波等处理后,就可以被单片机识别并进行相应的处理。
通常情况下,在检测到有人经过时,系统会发出警报或者控制其他设备进行响应。
三、实验材料1. STC89C52单片机开发板2. 人体红外传感器模块3. LED灯4. 蜂鸣器5. 杜邦线等连接线四、实验步骤1. 搭建电路连接:将STC89C52单片机开发板、人体红外传感器模块、LED灯和蜂鸣器等连接线按照电路图进行连接。
2. 编写程序:在Keil C51集成开发环境中,编写程序,实现对人体红外信号的检测和响应。
具体程序如下:#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led = P1^0; //LED灯sbit beep = P1^1; //蜂鸣器sbit pir = P3^2; //人体红外传感器模块void main()while(1){if(pir == 1) //检测到有人经过{led = 1; //点亮LED灯beep = 1; //发出蜂鸣声delay(1000); //延时1秒led = 0; //关闭LED灯beep = 0; //停止蜂鸣声}}}3. 烧录程序:将编写好的程序烧录到STC89C52单片机中。
4. 测试实验:将电源接入,观察LED灯和蜂鸣器是否能够在检测到有人经过时进行相应的响应。
五、实验结果与分析经过测试,本次实验成功搭建了人体红外传感器的检测电路,并通过编写程序实现了对人体红外信号的检测和响应。
实验八 热释电红外传感器实验
![实验八 热释电红外传感器实验](https://img.taocdn.com/s3/m/55c2083e376baf1ffc4fad10.png)
实验八 热释电红外传感器实验一 实验目的:了解热释电红外传感器基本原理和在实际中的应用二 基本原理:当已极化的热电晶体薄片受到辐射热时候,薄片温度升高,极化强度s p 下降,表面电荷减少,相当于”释放”一部分电荷,故名热释电。
释放的电荷通过一系列的放大,转化成输出电压。
如果继续照射,晶体薄片的温度升高到Tc(居里温度)值时,自发极化突然消失。
不再释放电荷,输出信号为零,见图8-1。
因此,热释电探测器只能探测交流的斩波式的辐射(红外光辐射要有变化量)。
当面积为A 的热释电晶体受到调制加热,而使其温度T 发生微小变化时,就有热释电电流。
dt dT APi ,A 为面积,P 为热电体材料热释电系数,dtdT 是温度的变化率。
8-1热释电效应图8-2 热释电实验接线图图8-3 成品实验接线图三需用器件与单元:光电器件实验(二)模板、主机箱、红外热释电探头、红外热释电探测器。
四实验内容:光电器件实验(二)模板分两部分,分为器件原理实验图(左),传感器实验图(右)1 原理实验(1)按图8-2接线:将红外热释电探头的三个插孔相应地连到实验模板热释电红外探头的输入端口上(红色插孔接D;蓝色接S;黑色接E),再将实验模板上的V CC+5V和“⊥”相应的连接到主控箱的电源上,再将实验模板的右边部分的探测器信号输入短接。
(2)打开主机箱电源,手在红外热释电探头端面晃动时,探头有微弱的电压变化信号输出,经两级电压放大后,可以检测出较大的电压变化,再经电压比较器构成的开关电路,使指示灯点亮。
观察这个现象过程。
现象:指示灯正常亮起2 传感器实验(1)红外热释电探测器有四个接线,按图8-3接线:将探头的1、3号线相应的连接到实验模板的+12V与“⊥”上,再将红外热释电探测器2、4号线分别接到实验模板的探测器信号输入端口上,再将实验模板的+12V和“⊥”接到主机箱+12V电源和“⊥”上。
(2)打开主机箱电源,需延时几分钟模板才能正常工作。
红外线传感器实训报告
![红外线传感器实训报告](https://img.taocdn.com/s3/m/2590245991c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad7db.png)
一、实训背景随着科技的不断发展,传感器技术在各个领域得到了广泛应用。
红外线传感器作为一种常见的传感器,具有非接触、抗干扰能力强、响应速度快等特点,被广泛应用于安防、工业检测、智能家居等领域。
为了更好地了解红外线传感器的工作原理和应用,我们进行了本次实训。
二、实训目的1. 理解红外线传感器的工作原理;2. 掌握红外线传感器的安装与调试方法;3. 学会使用红外线传感器进行实际应用;4. 提高动手能力和团队合作意识。
三、实训内容1. 红外线传感器的基本原理红外线传感器是利用红外线发射和接收的原理来实现信号检测的。
红外线是一种波长在0.75μm至1000μm之间的电磁波,具有较好的穿透能力和较远的传输距离。
红外线传感器主要由红外发射器、红外接收器、信号处理电路等组成。
2. 红外线传感器的类型(1)红外线光电传感器:利用光电效应,将红外线转化为电信号。
(2)红外线热释电传感器:利用物体温度变化产生的热释电效应,将红外线转化为电信号。
(3)红外线光电二极管传感器:利用光电二极管将红外线转化为电信号。
3. 红外线传感器的安装与调试(1)安装:根据实际需求选择合适的红外线传感器,将其固定在所需位置。
安装过程中要注意传感器的角度、距离等参数,以确保传感器正常工作。
(2)调试:通过调整传感器参数,使传感器达到最佳工作状态。
调试内容包括:调整红外线发射器的功率、接收器的灵敏度、信号处理电路的阈值等。
4. 红外线传感器的应用(1)安防领域:红外线传感器可用于红外线报警器、红外线探测器等设备,实现对入侵者的实时监控。
(2)工业检测:红外线传感器可用于工业生产过程中的温度检测、距离测量、物料检测等。
(3)智能家居:红外线传感器可用于红外线遥控器、红外线窗帘、红外线照明等设备,提高家居生活品质。
四、实训过程1. 理论学习:了解红外线传感器的基本原理、类型、安装与调试方法。
2. 实验操作:根据实训要求,选择合适的红外线传感器,进行安装与调试。
实验12 热释电红外传感器
![实验12 热释电红外传感器](https://img.taocdn.com/s3/m/761cddc0da38376baf1fae8d.png)
实验12组员:姓名:张凯凯学号:00094831110姓名:张超学号:00094831153姓名:俞涛学号:0009483107312.1实验目的:12.1.1、了解热释电红外传感器结构、工作原理及应用。
12.2实验设备和元件:12.2.1实验设备: 12号热释电红外传感器模块、±12V电源。
12.2.2其它设备:导线若干。
12.3实验内容:*12.3.1、利用网络或图书馆等,首先掌握热释电红外传感器原理、型号、使用方法、以及信价比等,整理成不少于3000字的说明书。
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。
比紫光光波长更短的光叫紫外线,比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件,红外传感器就是其中的一种。
随着现代科学技术的发展,红外线传感器的应用已经非常广泛,下面结合几个收集到的实例,介绍一下红外线传感器的应用。
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。
早在1938年,有人提出过利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视,直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。
热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器,它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。
它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。
除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外,在更多的领域应用前景看好。
比如:在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。
电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。
开启监视器或自动门铃上的应用。
结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等。
您可以根据自己的奇思妙想,结合其它电路开发出更加优秀的新产品、或自动化控制装置。
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成绩:课程设计与实训报告书所属课程名称电子技术课程设计及实训项目类型自动控制和检测电路题目热释电人体红外线检测电路分院机电学院专业、班级测控技术与仪器 B1003 学号 ********** 学生姓名郑飞指导教师于洪泽20 年月日目录1 课程设计任务书---------------------------------- 12 项目类型设计 ----------------------------------------- 21.目前市场概况 --------------------------------------- 22.该电路设计的用途及实际应用情况---------------------- 23.该电路设计旨在解决的关键问题------------------------ 3 3原理设计----------------------------------------------- 41.电路图 --------------------------------------------- 42. 原理分析 ------------------------------------------ 43.主要元器件功能介绍---------------------------------- 54.估算安装调试检测点的电位---------------------------- 65. 所需元器件清单 ------------------------------------ 7 4布线设计----------------------------------------------- 81.布线设计见附录1 ------------------------------------ 82.实图如下 ------------------------------------------- 8 5安装调试及结果分析------------------------------------- 9 6总结--------------------------------------------------- 9 7 参考文献 -------------------------------------------- 9辽东学院1 课程设计任务书课程设计与实训题目:课程设计与实训时间:自年月日起至年月日。
课程设计与实训要求:(1)了解热释电人体红外线传感器的结构和原理。
(2)熟悉热释电人体红外线传感器的应用。
学生签名:年月日课程设计与实训评阅意见2 项目类型设计1.目前市场概况随着半导体技术、计算机技术的发展,新型或具有特殊功能的传感器不断涌现,检测装置也向微型化、固体化、多功能化及智能化方向发展。
应用领域越来越广,航空航天、海洋工程、工农业生产、军事、人类生活等。
自动控制和检测电路主要用于需要进行性能测试,检测、数据处理、以及结果显示等场合。
也就是通过计算机与集成检测电路的相结合做成各式各样的检测仪器。
然而进入21世纪,我国制造业的高速发展,拉动了对自动化仪表与控制系统的需求,我国新上的大型项目所用自动化仪表和控制系统的先进程度已经处于世界领先水平。
当前传统制造业在发达国家已经过了辉煌期,与之配套的自动化仪表自然就增长缓慢。
自动化仪表发展的热点在新兴市场的价格问题从两个方面夹击仪表制造商,一是新兴市场的用户对产品价格敏感度很高;二是在那里往往可以找非常便宜的替代品,这样就难以激发跨国企业花大成本研制新型仪表。
近10年自动化仪表技术发展的重要领域——现场总线技术的发展虽然取得了显著成就,但是在应用方面大体上还处在替代模拟传输线的阶段。
实际上现场总线不仅仅是信号制式的改变,它是为控制技术的信息化提供基础的。
用户对系统底层信息化(控制、诊断、管理)改造的需求是现场总线技术推广的原始动力。
近些年来现场总线在设备资产管理、预测诊断和平稳操作等方面的潜力开始被挖掘出来,显现了极富发展前景的势头。
2.该电路设计的用途及实际应用情况现代自动检测技术是计算机技术、微电子技术、信息论、控制论、测量技术、传感技术等学科发展的产物,是这些学科在解决系统、设备、部件性能检测和故障诊断的技术问题中相结合的产物。
凡是需要进行性能测试和故障诊断的系统、设备、部件,均可以采用自动检测技术,它既适用于电系统也适用于非电系统。
电子设备的自动检测与机械设备的自动检测在基本原理上是一样的,均采用计算机/微处理器作控制器通过测试软件完成对性能数据的采集、变换、处理、显示/告警等操作程序,而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。
未来自动检测电路系统的发展趋势,在军用领域,就是采用开放的商业标准,大幅度减少测试系统软、硬件的开发、升级的费用,实现自动测试系统的互操作,满足武器维护的灵活性,实现各军种间、不同维护级别间自动测试系统的通用,最大限度地发挥测试系统的能力。
民用领域, PC机的广泛应用给自动检测系统领域带来了革命性的变化,利用计算机丰富的软硬件资源可以有效地突破传统测试技术在数据信号处理、显示、传送、存储、打印等方面的局限。
现代检测技术不仅要求仪器能单独测量某个量,而且更希望它们之间能够互相通信,实现信息共享,从而对被测的各系统进行综合分析、评估,得出准确判断。
3.该电路设计旨在解决的关键问题(一)研究获取有关被测对象未知信息的方法和装置。
(二)研究检测中的信息出来(如信号放大、滤波等)与变换的方法。
(三)研究检测问题中的信号传输、接收、储存、显示的方法与技术。
(四)研究自动检测系统的设计与集成方法。
通过该电路设计出各种各样的检测仪器,从而解决一些就靠人力本身无法解决的各式各样的实际生活问题。
主要是服务于人类本身。
3原理设计1.电路图图2-21-02. 原理分析早在1938年,有人就提出利用热释电效应探测红外辐射的原理。
近年来,伴随着集成电路技术的飞速发展,以及对该传感器的特性的深入研究,相关的专用集成电路处理技术也迅速增长。
在自然界,任何高于绝对温度(-273K)的物体都将产生红外光谱,不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的,因此红外波长与温度的高低是相关的,而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。
人体都有恒定的体温,一般在37°C左右,会发出10μm左右特定波长的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。
红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后经检测处理后就能产生报警信号。
被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件,而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出了。
热释电效应同压电效应类似,是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。
热释电传感器是对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元件两个表面做成电极,在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高,在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ΔQ会被空气中的离子所结合而消失,即当环境温度稳定不变时,ΔT=0,则传感器无输出。
当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有ΔT输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出了3.主要元器件功能介绍热释电红外(PIR)传感器,亦称为热红外传感器,是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。
将输出的电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警等。
目前市场上常见的热释电人体红外线传感器主要有上海赛拉公司的SD02、PH5324,德国Perkinelmer 公司的LHi954、LHi958,美国Hamastsu公司的P2288,日本NipponCeramic公司的SCA02-1、RS02D等。
虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和特性参数大致相同,图1 传感器实物图大部分可以彼此互换使用。
热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成,如图1所示。
对不同的传感器来说,探测元的制造材料有所不同。
如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成;P2288由LiTaO3 制成。
将这些材料做成很薄的薄片,每一片薄片相对的两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容。
图 2 双探测元热释电红外传感器因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,因此形成的等效小电容能自身产生极化,在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。
传感器中两个电容是极性相反串联的。
当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,所以,正负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。
当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到两个电容上的红外线光能,能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消,传感器仍然没有信号输出。
当人体在传感器的检测区域内移动时,照射到两个电容上的红外线能量不相等,光电流在回路中不能相互抵消,传感器有信号输出。
综上所述,传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。
滤光窗是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的,能够有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。
人体的正常体温为36~37.5℃,即309~310.5K,其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/(309~310.5)=9.67~9.64um,中心波长为9.65um,正好落在滤光窗的响应波长的中心。
所以,滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过,而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过,以免引起干扰。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。
由于探测元输出的是电荷信号,不能直接使用,因而需要将其转换为电压形式。
场效应管输入阻抗高达104MΩ,接成共漏极形式来完成阻抗变换。
使用时D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。
对于移动速度非常缓慢的物体,如阳光,两个电容上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,在回路中相互抵消;再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感,因而无输出。
4.估算安装调试检测点的电位通过图2-21-0可知是使用SD02型热释电人体红外传感器组成的放大检测电路。
电路中使用LM324四运放分别构成IC1、IC2两级高倍放大器,对SD02检测到的信号进行放大。