红外线反射型检测传感器

红外线反射型检测传感器
红外线反射型检测传感器

红外线反射型检测传感器

红外线反射型传感器实际上是一种一体化的红外线发射、接收器件,它内部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电路,能够以非接触的形式检测出前方一定范围内的人体或物体,并转换成高电平信号输出。由于红外线反射型传感器内部采用了低功耗器件和抗干扰电路,所以工作稳定可靠,性能优良,可广泛应用于各种自动检测,自动报警和自动控制等装置中。如:光电计数器,接近式照明开关,自动干手器,自控水龙头,感应门铃,倒车告警电路。

红外线反射

检测传感器

45元

红外线反射

型传感器的外形

和引线见上图,

本器件属模块化

产品,全部电路焊装在一只46x32x17mm(不包括安装支架)的塑料盒内。盒的侧面设有状态指示灯和灵敏度调节孔,一只橙色的发光管用来作为状态指示,没有检测到反射物体时熄灭,有反射物时点亮发光。

灵敏度调节孔用来调节反射检测距离,顺时针调距离增大,逆时针调距离减小。红外线反射型传感器通过一条1.5米的双芯屏蔽线做为输

出引线,其中红色线为电源正极,蓝色线为输出端,黄色接电源负极。蓝色线静态时为低电平,有反射物时输出高电平,最大输出电流大于

3mA。实际应用时,如需加长引出线,可选用相同材质的双芯屏蔽线即可。

红外线反射型传感器的电参数:工作电压5~12V,极限电压15V,工作电流5~20mA,最大30mA,对应检测距离为0~120㎝。

红外线反射型传感器的输出端内部电路见上

图,由于考虑器件的通用性和输出保护措施,加

入了限流保护电路,当外接负载超过额定值时启动保护,自动减小输出电流,以保护组件和外部负载的安全。

当红外线反射型传感器接通电源后,即从模块内部的红外线反射管向前方发射38KHZ的调制红外线,一旦有物体或人体进入有效范围内时,红外线就会有一部分被反射回来,被与发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号后,由模块内部电路进行放大,解调,整形,比较处理后,在输出端给出高电平信号。

红外线反射型传感器的检测距离与工作电压密切相关。工作电压越高,红外线反射功率越强,检测距离就越远;反之,电压低,检测距离就相对较近。

由于红外线反射型传感器使用了调制技术和采用进口带补偿的抗

干扰器件,在一定程度上解决了抗干扰的问题,如白天、黑夜的灵敏度基本保持一致,这是其它产品所无法比拟的,但由于未加入密码电路,

故在离频闪的日光灯较近距离时(2米以内),红外线反射型传感器会有同步的输出,使用时请注意回避正对日光灯(不包括用电子变压器启动的日光灯)。

红外线反射型传感器的应用举例:

1,自动取款机的保护玻璃控制器

当有人站在取款机前时红外线反射型传感器输出高电平,并通过RC 网络延时数秒,确认来人是取款而不是经过时,给PC机送去高电平,由PC控制电机启动,保护玻璃抬起。当取款人走后,红外线反射型传感器转为低电平,RC网络在数秒后也输出低电平,PC再控制电机使保护玻璃降下来。从而完成对自动取款机的保护。见图3。

2,自动干手机

自动干手机是一种使用很普遍的电器,用来干燥手或物品。在这里红外线反射型传感器直接通过延时电路控制固态继电器,带动电炉丝和风扇工作(见图4)

同样的电路,将负载换成电磁阀,就可以组成冲便卫生洁具。

3,阻挡物识别器

图5是红外线反射型传感器用于汽车玩

具的控制,当前方有阻挡物时, D1红外线

反射型传感器会输出控制信号,停止前行并

自动后退或转弯。使玩具具有智能化,现在

部分出口玩具已装备有此种电路。电路中D1

是运转 D2电机,D2是转向电机。三极管均

为高放大倍数的大功率管。将电路加以改进后可用做汽车倒车距离告警器。

4,计数传感器

在一些设备或流水线上需要对产量或流量进行统计,用红外线反射型传感器可以直接作为传感器件。再利用LED2六位计数器即可组成完整的计数系统,用于监控生产情况。参考电路见图6。

5,入侵报警器

将红外线反射型传感器安装在门窗的两侧或通道的位置,当有人进入时红外线反射型传感器就会检测出来,并且启动警报系统工作。由于红外线反射型传感器发出的是红外线,所以不易察觉故具有很强的隐蔽性。在这时红外线反射型传感器甚至可组成对射的检测系统,以提高控制范围。

注意事项:

1,在红外线反射型传感器的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物,以免影响其正常工作。

2,外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同,表现出的检测距离也不一样。如我们站在红外线反射型传感器的前方,身着浅色(白、灰、黄)和身着深色(黑、蓝、紫)时会造成检测距离的不同,此属正常现象。

3,红外线反射型传感器的检测距离于工作电压有关,电压越高距离越远。

反射式光电传感器安装注意点

反射式光电传感器使用要注意点 1、反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光,接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的,故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光,这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2、使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行,这样光电传感器的转换效率最高。 3、光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4、光电传感器必须安装在没有强光直接照射处,因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5、光电传感器的红外发射管的电流在2~10mA之间时发光强度与电流的线性最佳,所以在电流取值一般不超过这个范围,若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命;若在电池供电的情况下电流取值应小,此时抗干扰性下降,在结构设计时应考虑这点,尽量避免外界光干扰等不利因素。 6、安装焊接时,光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于5mm,否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。焊接时间应小于4秒。 7、光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法:根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。安装好传感器,做好工件或物体表面的取样标志,在5V工作电压下根据该型号传感器红外发射管所需的工作电流(参考值为8mA)选取负载电阻R1,红外发射管的正向压降在1.2 V左右,红外接收管负载

电阻R2取一值(参考值20k),测量AB两点之间的电压。当光电传感器对准工件或物体表面黑色标志处,AB间的电压应控制在0.3~0.6V之间,此时光电传感器的工作状态最佳,若AB间电压小于0.3V,则将R2电阻阻值换大直到符合要求,若AB间电压大于0.6V,则相反。在工件或物体表面无黑色标记处,AB间的电压≥4.5V即可。

基于51单片机的红外反射式光电传感器测速机的简易设计

光电传感器——基于红外反射式的测速机

引言 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。迄今为止,测速可分为两类:模拟电路测速和数字电路测速。随着微电子技术的发展,计算机技术的广泛应用,出现了以计算机为核心的数字测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽、工作方式灵活多变、适应面广,具有普通数字测速装置不可比拟的快速性、精确性和优越性。 一:设计思路 用一个红外发光二极管和一个接受红外光的二极管组成一套光电管。当检测到物表面为黑色时,反射光很弱,接收端检测到的光线可以忽略,使接收端呈现一种状态,例如开关管截止;当被检测物表面为白色时,反射光强烈,发射端发射的红外线被接收端全部接收,使接收端呈现另一种相反的状态,例如开关管开通。这两种相反的状态表现在电路中,就是高低电平组成的脉冲信号。由此,我想到用一个比较器来比较两种接受到的信号,从而输出“0”“1”两种高低电平,并把两种信号传给单片机进行统计,然后利用设定算法进行计算,最后通过数码显示管显示计算结果。 二:所需模块 本测速系统共有两个模块构成,一个为光电传感器部分,用于接收光信号并转换为电信号,即高低电平信号;另一个为单片机部分,用于接收高低电平信号并通过内部计算,然后再通过数码显示管显示测出的结果。 (一)光电传感器部分 (1)LM339工作原理及管脚图: LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。 两个输入端中的一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入

红外线传感器工作原理和技术参数

红外线传感器工作原理和技术参数 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~μm;紫光的波长范围为~μm。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,下面结合几个实例,简单介绍一下红外线传感器的应用。 人体热释电红外传感器和应用介绍 被动式热释电红外探头的工作原理及特性: 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。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼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,电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。 3)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。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。 4)一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。 5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。 在电子防盗、人体探测器领域中,被动式热释电红外探测器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 红外线遥控鼠标器中的传感器 在机械式鼠标器底部有一个露出一部分的塑胶小球,当鼠标器在操作桌面上移动时,小球随之转动,在鼠标器内部装有三个滚轴与小球接触,其中有两个分别是X轴方向和Y轴方向滚轴,用来分别测量X轴方向和Y轴方向的移动量,另一个是空轴,仅起支撑作用。拖动鼠标器时,由于小球带动三个滚轴转动,X轴方向和Y轴方向滚轴又各带动一个转轴(称为译码轮)转动。译码轮(见图1)的两侧分别装有红外发光二极管和光敏传感器,组成光电耦合器。光敏传感器内部沿垂直方向排列有两个光敏晶体管A和B,如图2所示。由于译码轮有间隙,故当译码轮转动时,红外发光二极管发出的红外线时而照在光敏传感器上,时而被阻断,从而使光敏传感器输出脉冲信号。光敏晶体管A和B被安放的位置使得其光照和阻断的时间有差异,从而产生的脉冲A和脉冲B有一定的相位差,利用这种方法,就能测出鼠标器的拖动方向 照相机中的红外线传感器――夜视功能 红外夜视,就是在夜视状态下,数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体,关掉红外滤光镜,不再阻挡红外线进入CCD,红外线经物体反射后进入镜头进行成像,这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。索尼数码摄像机首创了红外线夜视摄影功能,能够在全黑环境下进行拍摄,甚至连肉眼也不能分辨清楚的物体,现在也可以清晰地拍摄下来。这种夜视的特点是可以在完全没有光线的条件下进行拍摄,但由于采用的是红外摄影,无法进行彩色的还原,所以拍摄出来的画面是单色的,影像会变绿。不久之后,索尼又推出了拥有超级红外线夜视摄功能的数码摄像机,红外线功能的慢速快门为2段选择,超级红外线夜摄功能的慢速快门为自动调节,可以获得更好的影像效果。举一个大家都见过的例子,在美国空袭伊拉克时,

RPR220反射式光电传感器的性能测试与分析

【摘要】通过给定的测量电路,检测反射式红外光电传感器在多种颜色表面的反射特性。近红外反射式光电传感器在白色、红色、绿色、蓝色、橙色、玖红、金黄、浅蓝、木板等表面反射特性相类似,没有区分度;青绿、咖啡色表面反射特性与白色表面相比较,略有差异,区分度不明显;黑色表面与上述各种颜色表面差异最大,区分度明显。提高发射管工作电流,可以增加传感器的有效探测范围。加装红外滤光片,能降低环境光对检测结果的影响。 【关键词】红外线;反射式;光电传感器 序言 在机器人竞赛和电子设计竞赛中经常会用到反射式红外光电传感器[1]。反射式红外光电传感器是利用检测反射光强度进行工作的,反射光的强弱与发射管工作电流、反射距离、反射面材料及传播介质特性等因素相关。在一般工作环境中,传感器检测结果受环境照度强弱变化的影响。 rpr220是日本罗姆(rohm)株式会社生产的一款常用反射式红外光电传感器[2],中心波长800nm,属于近红外传感器。本文通过给定的测试电路,测出rpr220传感器在不同颜色表面及木材表面的反射特性。 1、实验方法 测试电路中,vcc取+5v,rx取20kω[3],改变红外发光管工作电流、传感器与反射面之间的距离、反射面材料与颜色及环境光的照度强弱等因素,记录输出电压变化,以判别传感器的工作状态。 实验均在晴天室内操作,室温26℃。测试红外发光管不同工作电流对传感器性能影响时,室内环境光照度为400lx,照度误差10%。测试各种反射面对传感器性能影响时,发射管取额定工作电流10ma。检测环境光、红外滤光片对传感器性能影响时,发射管电流10ma,传感器距离白色反射面高度15cm。测量仪表为victor1010a、vc890d。 2、实验结果分析 图1是白色反射面的特性曲线,发射管电流5ma时,处于欠电流工作状态,曲线最低点,检测距离3mm,输出电压1.4v;发射管电流10ma曲线,检测距离3mm~10mm,输出电压≤0.3v;发射管电流15ma曲线,检测距离3mm~14mm,输出电压≤0.3v。图2是黑色反射面的特性曲线,发射管电流15ma曲线,检测距离5mm,输出电压为最小值3.51v。发射管工作电流增强,近距离检测易引起“镜面反射”效应。 图3~图5是各种颜色反射面的测试特性曲线图,黑色表面与其他颜色表面,反射特性区分明显。红色、绿色、蓝色、橙红、玖红、金黄、浅蓝、木板与白色表面之间的反射特性,几乎没有差别。青绿、咖啡与白色表面反射特性略有差别,区分度不明显,易受环境照度变化影响。 图6是传感器接收窗前侧是否加装红外滤光片,传感器尾部是否遮光处理,对检测性能性能影响的特性曲线图。传感器红外接收管正面环境光照度,从20lx增加到1547lx,无红外滤光片时,检测输出电压从4.36v递减至1.94v;加装威特郎ir800滤光片,环境光照度从17lx变化到1500lx,输出电压从4.6v减小至3.28v。加装红外滤光片后,输出电压变化量减少约1.1v。红外滤光片可有效滤除可见光中的红外线部分,降低环境照度变化对检测结果的影响。rpr220传感器尾部有无遮光处理,对检测结果没有影响。 3、结语 红外反射式光电传感器用于导航轨迹识别时,其轨迹宜用黑色与其他颜色组成。实验检测结果表明,rpr220在白色与黑色组成的反射面,有效检测距离为3mm~11mm时,距离小于3mm时为盲区,最佳检测距离为7mm,红外发射管不宜工作于欠电流状态,在散热许可条件下适当提高发射管工作电流,可以增加传感器有效探测范围。

反射式光电传感器使用及测试注意事项

反射式光电传感器使用及测试注意事项 1·反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光,接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的,故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光,这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2·使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行,这样光电传感器的转换效率最高。 3·光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4·光电传感器必须安装在没有强光直接照射处,因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5·光电传感器的红外发射管的电流在2~10mA之间时发光强度与电流的线性最佳,所以在电流取值一般不超过这个范围,若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命;若取值太小一是抗干扰性下降,二是对接收管的要求严。 6·光电传感器长时间工作时红外接收管的最大工作电流不应超过 250μA。 7·安装焊接时,光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于 5mm,否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。 8·光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法:根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。 安装好传感器,做好工件或物体表面的取样标志,在5V工作电压下根据该型号传感器红外发射管所需的工作电流选取负载电阻R1 (红外发射管的正向压降在(1~1.3 V),红外接收管负载电阻R2取一值,测量AB两点之间的电压。当光电传感器对准工件或物体表面黑色标志处,AB间的电压应控制在0.3~0.6V之间,此时光电传感器的工作状态最佳,若AB间电压小于0.3V,则将R2电阻阻值换大直到符合要求,若AB间电压大于0.6V,则相反。在工件或物体表面无黑

浅谈红外线传感器的原理和应用

毕节学院

第一章绪论 ? 1.1引言 ?宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红 外辐射,事实上同可见光一样,其辐射能够进行折射和反 射,这样便产生了红外技术,利用红外光探测器因其独有 的优越性而得到广泛的重视,并在军事和民用领域得到了 广泛的应用。军事上,红外探测用于制导、火控跟踪、警 戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等;在民用领域, 广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通 管理以及医学诊断技术等。红外探测就是用仪器接受被探 测物发出或者反射的红外线,从而掌握被测物所处位置的 技术。作为红外探测系统的核心期间,红外传感器(也称 为红外探测器)的研究成为一个热点。

第二章红外传感器控制的理论依据? 2.1红外传感器概念 ?定义:红外传感器(也称为红外探测器)是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件。 ? 2.22红外传感系统分类 ?红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能能够分成五类: ?1)辐射计,用于辐射和光谱测量; ?2)搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪; ?3)热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图像; ?4)红外测距和通信系统; ?5)混合系统,是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 ? 2.23红外光简介 ?红外光是太阳光谱的一部分,红外光的最大特点就是具有光热效应,辐射热量,它是光谱中最大光热效应区。红外光一种不可见光,与所有电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉、 吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为3×108m/s。红外光在介质中传播会产生衰减,在金 属中传播衰减很大,但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料,大部分液体对红外辐射吸收非 常大。 ?不同的气体对其吸收程度各不相同,大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带。红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高,辐射出来的红外线越多,红外辐射的能量就越强。研究发 现,太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的,而且最大的热效应出现在红 外辐射的频率范围内,因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。

反射式光电传感器

?反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内,在其前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。可以用来检测地面明暗和颜色的变化,也可以探测有无接近的物体。 目录 ?反射式光电传感器的工作原理 ?反射式光电传感器的特点 ?反射式光电传感器的应用 ?反射式光电传感器的使用注意事项 反射式光电传感器的工作原理 ?反射式光电传感器的工作原理:自带一个光源和一个光接收装置,光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收,再经过相关电路的处理得到所需要的信息。可以用来检测地面明暗和颜色的变化,也可以探测有无接近的物体。 反射式光电传感器的特点 ?1、安装接线简便 2、安装使用时便于光路对齐 3、不受被检物的形状、颜色和材质影响 4、相对于对射式光电传感器,节省安装使用空间 反射式光电传感器的应用 ?反射式光电传感器广泛应用于点钞机、限位开关、计数器、电机测速、打印机、复印机、液位开关、金融设备、娱乐设备(自动麻将机)、舞台灯光控制、监控云台控制、运动方向判别、计数、电动绕线机计数、电能表转数计量 反射式光电传感器的使用注意事项 ?1、被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光,这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2、使用中反射式光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行, 这样反射式光电传感器的转换效率最高。 3、反射式光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4、反射式光电传感器必须安装在没有强光直接照射处,因强光中的红外光将影 响接收管的正常工作。 5、反射式光电传感器的红外发射管的电流在2~10mA之间时发光强度与电流 的线性最佳,所以在电流取值一般不超过这个范围,若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命;若在电池供电的情况下电流取值应小,此时抗干扰性下降,在结构设计时应考虑这点,尽量避免外界光干扰等不利因素。

红外测距传感器的工作原理及使用

光电检测技术与应用 论文 题目:红外测距传感器的工作原理及使用 院系:机电工程学院 班级:测控xxxx 完成日期:2017/5/6 小组:第x组 小组成员:xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要: 利用光的反射性质,将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器,通过单片机的控制,可以完成智能车在运行过程中,对障碍物的处理。避障传感器基本原理:利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调车轮或者舵机工作,完成躲避障碍物的动作。 关键字:光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术,主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等,具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点,在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用,如光扫描、光跟踪测量,光纤测量,激光测量,红外测量,图像测量,微光、弱光测量等,是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。

二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测,并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息,然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量,并进一步经过电路放大、处理,以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律,以便于进行相应的电路改进,更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性,从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号,同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单,分为信号的处理器,受光器,光源。在实际检测过程中,受光器在获得感知信号后,就会被反映为不同形状、颜色的信号,同时根据这些器件所处在的不同位置,就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光,例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展,光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后,会以不一样的方式触摸这些被检测物中,直到照射到检测系统中的受光器中,同时受光器在此刺激下,会产生一定量的电流,这就是我们常说的光敏性的原件,实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质,将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器,通过单片机的控制,可以完成智能车在运行过程中,对障碍物的处理。避障传感器基本原理:利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调车轮或者舵机工作,完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件:红外测距传感器 原理:其输出为电压数值,通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。

光电传感器的原理、功能特点等应用

光电传感器的原理、功能特点等应用 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础,把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。 其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理,因此其采集结果更精准、快速。 特点: 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(可见及紫外镭射光)转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量,如光强、光照度、辐射测温、

气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此应用广泛。 工作原理: 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换 光电式传感器分类: ⑴反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内,在前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用,称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。 ⑵对射型光电传感器,若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大,一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关,简称对射

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异 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380n m-780n m,发射波长为780n m-1m m的长射线称为红外线,省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。 红外线光电开关(光电传感 器)属于光电接近开关的简称,它是利 用被检测物体对红外光束的遮光或反 射,由同步回路选通而检测物体的有 无,其物体不限于金属,对所有能反射 光线的物体均可检测。根据检测方式的 不同,红外线光电开关可分为 1.漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传 感器,当有被检测物体经过时,将光电开关发射器发 射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开关就产 生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率 极高时,漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 引起理想漫反射的光度分布 局部较强漫反射时的光度分布

2.镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体,光电开关发射器发出的光线经过反射镜,反射回接收器,当被检测物体经过且完全阻断光线时,光电开关就产生了检测开关信号。 3.对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时,对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的U字型结构,其发射器和接收器分别位于U型槽的两边,并形成一光轴,当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化,分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关 光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线,以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 型号说明

光电传感器工作原理(红外线光电传感器原理)

光电传感器工作原理(红外线光电传感器原理) 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。 此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。 分类和工作方式 ⑴槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光,在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电开关便动作。输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 ⑵对射型光电传感器若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关控制信号。 ⑶反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内,在它的前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。 ⑷扩散反射型光电开关它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器,但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光,并把光部分反射回来,收光器就收到光信号,输出一个开关信号。

红外反射式光电传感器特性与工作原理

红外线接收头传感器在小车导航中的应用 广州市大鹏电子今天又为广大朋友带来技术上的福利了,今天的福利是告诉你如何利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计,用以实现小车自动识别路线,判断并自动规避障碍,以及选择正确的路线。实验中采用与地面颜色有较大差别的线条作引导,使用反射式红外传感器感知导引线和判断障碍物。系统控制核心采用AT89C2051的单片机,系统驱动采用控制方式为单向PWM的直流电机。该技术可以应用于无人驾驶机动车,无人工厂、仓库、服务机器人等领域。 自第一台工业机器人诞生以来,机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中,制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展,机器人的感觉传感器种类越来越多,其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统,对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达,而基于图像的理解技术还很落后,机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD,目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势,因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。 机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能。自动寻迹是基于自动导引小车(AGV—auto-guidedvehicle)系统,实现小车自动识别路线,判断并自动规避障碍,选择正确的行进路线。采用与地面颜色有较大差别的线条作引导,使用传感器感知导引线和障碍判断。 传感器选择: 实现机器人的视觉和接近觉功能有多种方式: 1)可使用CCD摄像头进行图象采集和识别方法,但是不适用在小体积系统使用,并且还涉及图象采集、图象识别等领域。 2)电容式接近传感器,基于检测对象表面靠近传感元件时的电容变化。 3)超声波传感器,根据波从发射到接收的传播过程中所受到的影响来检测物体的接近程度。 4)红外反射式光电传感器,它包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管(或光敏三极管)。 根据使用场合的具体情况,传感器要感知的对象是物体的有无和物体的接近程度,与精确的测距系统有相似之处,但又有不同,只要求判断出简单的阈值或提供远、近分档的距离。因此使用较简单的接近传感器实现小车寻迹和避障是有依据可循的并且是可行的。为了简单起见,系统中使用了八个红外反射式光电传感器,其中三个用于寻迹,三个用于障碍判断,

热释电红外传感器工作原理讲解学习

1 概述 随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客?现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全?由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗?警戒等安保装置中得到了广泛的应用?此外,在电子防盗?人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉?技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎? 目前国内使用的各类防盗?保安报警器基本都是以超声波?主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础?而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器?这种热释电红外传感器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它非生物?热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制?接近开关?遥测等领域?用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点: ●不需要用红外线或电磁波等发射源? ●灵敏度高?控制范围大? ●隐蔽性好,可流动安装?

2 热释电红外传感器的原理特性 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器?不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂?硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化?为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出?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?由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换?热释电红外传感器由传感探测元?干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成?设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元?由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正?负极性的? 图1是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图?使用时D端接电源正极,G 端接电源负极,S端为信号输出?该传感器将两个极性相反?特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰?它利用两个极性相反?大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿?对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号? 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2~2 0μm?为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块

红外传感器原理

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点。 红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。 红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常的部位,及时对疾病进行诊断治疗(见热像仪);利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视,可实现大范围的天气预报;采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。 https://www.360docs.net/doc/cf9949435.html,/view/495838.html 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,下面结合几个实例,简单介绍一下红外线传感器的应用。人体热释电红外传感器和应用介绍被动式热释电红外探头的工作原理及特性: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。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼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,电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。 3)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。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。 4)一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。 5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。在电子防盗、人体探测器领域中,被动式热释电红外探测器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。红外线遥控鼠标器中的传感器在机械式鼠标器底部有一个露出一部分的塑胶小球,当鼠标器在操作桌面上移动时,小球随之转动,在鼠标器内部装有三个滚轴与小球接触,其中有两个分别是X轴方向和Y轴方向滚轴,用来分别测量X轴方向和Y轴方向的移动量,另一个是空轴,仅起支撑作用。拖动鼠标器时,由于小球带动三个滚

超小型光电传感器漫反射柱形光电开关

没有最小,只有更小! 业界最小款漫反射柱形光电开关 光电开关(即光电传感器:photoelectric switch)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。 随着工业自动化小型化要求的不断提供,光电传感器也在往小型化发展,更多小巧的光电开关正在投入市场,为广大客户提供服务,主要介绍以下两款业界最小规格: 日本竹中(takex) UX系列光电开关: 光纤型光电开关不同的是,它本身自带放大器,不再像光纤型光电开关一样,光纤探头和放大器分离。这样使得安装操作更加简便,现场工作省时省力,必然会得到操作人员的喜爱。 ●漫发射型,具有灵敏度调节功能 ●耗电量比原来的光纤型光电开关还要节省 ●它的不锈钢外壳,连电池制造行业也丢掉了以前无法使用光电开关的顾虑 ●系列中的对射型同时包括了直装和侧装两种方式,现场运用方便 ●小巧的体型,使其可以探测普通光电开关难以探测的小型物体 型号:UX-R5V 探测方式:漫反射型 探测距离:3-50 mm 探测物体:100X100 mm 螺纹:M5x0.75 工作电压:12V~24V 波动10%以下 功率损耗:20 mA 输出方式:集电极开路 工作方式:入光工作方式 响应时间:小于0.5ms

光源:红外LED(870nm) 指示灯:橘黄为工作指示灯。绿色为稳定指示灯 连接方式:2米引线 防护等级:IP67 智恒(IMS)M5系列光电开关: IMS光电传感器最大的优势就是采用专用集成光传感器IC为核心,不仅内置放大器,而且带内置数字滤波器,有效防止外界自然光、外来红外光以及电磁信号干扰,具有行业领先优势。不仅如此,IMS光电传感器IC在业界已有广泛应用。 ●延时启动功能,防止上电误触发 ●高速响应时间1ms 、0.25ms可选 ●低功耗,自带灵敏度调节功能 ●内置数字滤波器,有效防止外界光电干扰 ●不锈钢外壳更加牢固稳定,便于安装 ●电源反接保护、输出过载保护、输出逆接保护 型号:IMS-PE-M5 探测方式:漫反射型 探测距离:1-100 mm 探测物体:100X100 mm 螺纹:M5 * 0.75 工作电压:12V~24V 波动10%以下 功率损耗:10 mA(低功耗) 响应时间:1ms、0.2ms可选 输出方式:集电极开路 指示灯:电源灯、稳定指示灯、工作指示灯。 防护等级:IP67

光电感应器

光电传感器 光电传感器的定义 「光电传感器」是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。 光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物体不 同而被遮掩或反射,到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化,并转换为 电气信号,进行输出。大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜色)和红 外光。光电传感器如下图所示主要分为3类。(详细内容请参见「分类」) 对射型 回归反射型 扩散反射型 光电传感器特长 ①检测距离长 如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。达到的长距 ②对检测物体的限制少 由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。 ③响应时间短 光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。 ④分辨率高 能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

⑤可实现非接触的检测 可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。 ⑥可实现颜色判别 通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。 ⑦便于调整 在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。 光电传感器原理 ①光的性质 直射 光在空气中和水中时,总是直线传播。 使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了这种原理。 曲折 是指光射入到曲折率不同的界面上时,通过该界面后,改变行进方向的现象。 反射(正反射、回归反射、扩散反射) 在镜面和玻璃平面上,光会以与入射角相同的角度反射,称为正反射。 3个平面互相直角般组合的形状称为三面直角棱镜。 如果面向三面直角棱镜投光,将反复进行正反射,最终的反射光将向投光的反方向行进。 这样的反射称为回归反射。 多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而构成的。 此外,在白纸等没有光泽性的表面上,光线将向各个方向反射,这样的反射称为扩散反射。 扩散反射型将该原理作为检测方式。 偏光 光线可以表现为与其行进方向垂直的振动波。作为光电传感器的光源,主要使用LED。从 LED投射的光线,会在与行进方向垂直的各个方向上振动,这种状态的光称为无偏光。将无偏 光的光的振动方向限制在一个方向上的光学过滤器称为偏光过滤器。即从LED投光,并通过偏光过滤器的光线只在一个方向上振动,这种状态称为偏光(正确地说应为直线偏光)。在某 一方向(例如纵方向)上振动的偏光,无法通过限制在其垂直方向(横方向)上振动的偏光 过滤器。回归反射型的M.S.R功能(→③M.S.R.功能(Mirror Surface Rejection:镜面体光泽清除)页)和作为对射型配件的防止相互干扰过滤器就是应用了这种原理。

人体热释电红外线传感器的原理和应用

人体热释电红外线传感器的原理和应用 热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响,可昼夜不停地用于监测,广泛地用于防盗报警。本文就热释电人体红外线传感器的基 本原理及应用作以大致介绍: 一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 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。热释电传感器实物图如图所示。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Nippon Ceramic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, 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,如图下图所示。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。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。 被动式红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成,其结构框图如图2所示。图中,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,从而加强其能量幅度。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,为报警功能的实现打下基础。

相关文档
最新文档