熱釋電紅外傳感器PIR原理教程

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1、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 合 ， 當(dāng) 有 人 進(jìn) 入 這 些 場 合 時(shí) ， 通過 發(fā) 出 語 音 和 聲 光 提 醒 人 們 注 意 安 全 。2.自 動(dòng) 門 主 要 用 于 銀 行 、 賓 館 。 當(dāng) 有人 來 到 時(shí) ，

2、 大 門 自 動(dòng) 打 開 ， 人 離 開 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 合 的 防 盜 報(bào) 警 。4.高 速 公 路 車 輛 車 流 計(jì) 數(shù) 器 5.自 動(dòng) 開 、 關(guān) 的 照 明 燈 ， 人 體接 近 自 動(dòng) 開 關(guān) 等 。 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)

3、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(jìn) 入 某 一 波 長 的 定 量 測 量二 .定 性 處 理解 決 有 無 的 問 題 紅 外 傳 感 器 的 工 作 原 理 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 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 和 溫 度 的 關(guān) 系 滿 足 m*T=2989（ um.k） 人 體 的 正

4、 常 體 溫 為 3637.5。 C， 其 輻 射 的 最 強(qiáng)的 紅 外 線 的 波 長 為 9.679.64um， 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(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 元 、 干 涉 濾 光 片 和 場 效應(yīng) 管 匹 配 器 三 部 分

5、組 成 。 紅 外 傳 感 器 的 工 作 原 理 熱 釋 電 核 心 探 頭 端 接 電 源正 極 ， 端 接 電 源負(fù) 極 ， 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(dá) 104 ， 故 引 入 的 溝 道 結(jié) 型 場 效 應(yīng) 管 應(yīng) 接 成 共

6、 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 7.014um波 長 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 為9.65um,正 好 落 在 濾 光 窗 的 響 應(yīng) 波 長 （ 714um） 中心 。 傳 感 器 只 對 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 ， 而

7、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(bǔ) 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(yùn) 動(dòng) ， 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(dòng) 反

8、 應(yīng) 最 不 敏 感 ,而 對 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 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 靈 敏度 極 為 重 要 的 一 環(huán) 。 在 該 探 測 技 術(shù) 中 ， 所 謂 “ 被 動(dòng) ” 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(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

9、 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 ， 從 而 完 成 報(bào) 警 功 能 。重 要 概 念 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 )v電 路 工 作 原 理 探 頭 接 收 到 人 體

10、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(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 。 v 當(dāng) 有 人 進(jìn) 入 探 測 范 圍 時(shí) ， 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(shí) IC3的 （ 6

11、） 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(jì) 分 析 (一 )電 路 中 VT3、 C7、 R8、 R10組 成 開 機(jī) 延時(shí) 電 路 。 當(dāng) 開 機(jī) 時(shí) ， 開 機(jī) 人 的 感 應(yīng) 會(huì) 使 IC3輸 出 高 電 平 ， 造 成 誤 觸 發(fā) 。 開 機(jī) 延 時(shí) 電 路 在 開 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 機(jī) 誤 觸 發(fā) 。

12、 開 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 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(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

13、 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(yùn) 算 放 大 器 OP2進(jìn) 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(dòng) 延 遲 時(shí) 間 定 時(shí) 器 ，輸 出 信 號 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

14、” ， 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 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(kuò) 大 。 菲 涅 爾 透 鏡 的 作 用 有 兩 個(gè) ：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(shí) 傳 感 器 的 探 測 半徑 不 足 2米 ， 只 有 配 合 菲 涅 爾

15、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 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 區(qū) 域 內(nèi) 分 為 若干 個(gè) 明 區(qū) 和 暗 區(qū) ， 使 進(jìn) 入 探 測 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 。 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 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) 的 焦 距 ，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(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 器 。