各类传感器原理及说明

热电式红外传感器原理及说明

热电式红外传感器是被动式的红外传感器，其内部核心芯片为Biss0001。

下面对biss0001做重点介绍：

Biss0001有如下特点：

.CMOS工艺

.数模混合

.具有独立的高输入阻抗运算放大器

.内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰

.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器

.采用16脚DIP封装

图3-1B ISS0001引脚图

表3.1 BIS0001引脚及其功能介绍

引

名称I/O 功能说明

脚

1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触

发；反之，不可重复触发

2 VO O 控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳

变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的

上跳变时，Vo保持低电平状态。

3 RR1 -- 输出延迟时间Tx的调节端

4 RC1 -- 输出延迟时间Tx的调节端

5 RC2 -- 触发封锁时间Ti的调节端

6 RR2 -- 触发封锁时间Ti的调节端

7 VSS -- 工作电源负端

8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复

位

9 VC I 触发禁止端。当VcVR时允许触发

(VR≈0.2VDD)

10 IB -- 运算放大器偏置电流设置端

11 VDD -- 工作电源正端

12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端

13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端

14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端

15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端

16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端

引脚名称I/O 功能说明

1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复

触发；反之，不可重复触发

2 VO O 控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳

变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo

保持低电平状态。

3 RR1 -- 输出延迟时间Tx的调节端

4 RC1 -- 输出延迟时间Tx的调节端

5 RC2 -- 触发封锁时间Ti的调节端

6 RR2 -- 触发封锁时间Ti的调节端

7 VSS -- 工作电源负端

8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器

复位

9 VC I 触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR≈0.2VDD)

10 IB -- 运算放大器偏置电流设置端

11 VDD -- 工作电源正端

12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端

13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端

14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端

15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端

16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端

工作原理

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

图3-2 BISS0001接线图

采用热释电传感器的优势是成本低, 不需要用红外线或电磁波等发射源, 隐蔽性好, 可流动安装, 灵敏度高、控制范围大。热释电红外传感器利用热释电效应, 能以非接触形式检测出人体辐射的红外线, 并将其转变为电压信号同时, 它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。实际使用中, 热释电传感器前面必须安装菲涅尔透镜。菲涅尔透镜的作用是将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上, 同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区, 以适应热释电红外探测元要求信号不断变化的特性, 这样可大大提高接收灵敏度, 增加检测距离及范围。实验证明, 热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜, 则其检测距离仅为2M 左右（检测人体走过）而配上菲涅尔透镜后, 其检测距离可增加到10M以上, 甚至可达20M以上。

不可重复触发由于PIR信号变化缓慢、幅值小, 针对该特点, 专用信号处理器一般分为3步处理滤波放大、窗口比较、噪声抑制及数字信号处理。BISS0001就是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定

时器等构成的数模混合专用集成电路。它采用CMOS工艺、数模混合, 具有独立的高输人阻抗运算放大器, 内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰。它有两种工作方式供选择, 通过将引脚A置1或0。可设置为可重复触发方式和不可重复触发方式。本系统选择可重复触发方式。在将传感信号进行预处理后, 通过双向鉴幅器可检测出有效触发信号Vs。由于选择的是可重复触发方式, Vs可重复触发VO 为有效状态, 并可促使VO在延时周期Tx内一直保持有效状态。延时周期的大小可通过R1和C1调节。在Tx时间内, 只要Vs发生上跳变, VO就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期;若Vs保持为“ 0”状态, 则VO一直保持有效状态;若保持为“0”状态, 则在周期Tx结束后VO恢复为无效状态, 并且在封锁时间Ti时间内,任何Vs的变化都不能触发VO为有效状态。工作方式：利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。[18]

3.1.2 气体传感器的选取

气体传感器选择的是MC1468.

MC系列芯片MC14468为离子型熘雾检测报警芯片，是目前市场上很流行的集火灾检测与报警于一体的智能传感器。当检测到烟雾颗粒时，它能驱动其外围连接的压电陶瓷蜂鸣器或压电式扬声器发出报警声．与此同时还驱动发光二扳管(LED)以lHz的频率闪烁发光，利用声光报警达到烟雾报警的最佳效果。MC14468的1脚(检测输出端)直接联接单片机的INT0．当检测到烟雾时．其输出的高电平通过INT0控制单片机内部定时器TO工作，定时90ms，TO溢出中断进入中断服务程序，通过串口发送数据(房间号或之前对该系统的有意义编码)给单片射频收发器cc2430。在检测到烟雾时，MC14468自身的100 mV的滞后电压会防止其他井界因素(如飞虫)造成的误报警。辅以单片机产生90 ms的延时．更能