热释电红外传感器简介

热释电红外传感器简介
热释电红外传感器简介

热释电红外传感器简介

被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源,本身不向外界发射任何能量,而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射,因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器,其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化,则随着温度的上升或下降,材料表面发生极化,即表面上就会产生电荷的变化,从而使物质表面电荷失去平衡,最终电荷变化将以电压或电流形式输出。

热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与人体运动速度,距离,方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时,其内部敏感材料的温度将升高,极化强度减弱,表面电荷减少,通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化,所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化,从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上,这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。

当防范区域内没有移动的人体时,由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小,而且基本上是稳定的,所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时,会造成红外辐射

能量的突然变化,红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号,电信号的大小,决定于敏感元件温度变化的快慢,经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U,送往报警器,发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um,人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内,因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器,其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态,组成锥体感热区域,构成立体警戒。

由于被动式红外技术具有监测距离较远,灵敏度较高,节能价廉等优点,本课题采用红外探测器作为报警探测器,并在设计中增加了自动声光报警的功能,使报警系统更加趋于完善。

2 热释电红外传感器电路图

热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。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。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。

图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。

图1热释电红外传感器的内部电路框图

3 被动式热释电红外探头的工作原理及特性

人体的体温一般在37℃,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。人体发射的红外线通过菲尼尔滤光增强后聚焦到红外感应源上。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,经后续电路检测处理后就能产生报警信号民。该探头具有如下特点:

(1)由于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)被动红外探头的传感器包含两个互相串联的热释电元,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,使其产生的释电效应相互抵消,因此探测器无信号输出。

(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,并被热释电元件接收,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,经信号处理后即可报警。

(5)根据性能要求不同,菲尼尔滤光片具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。

热释电红外线传感器

HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块,采用德国原装进口LHI778探头设计,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。 ?7m范围内 100度锥角即可检测到! : ?功能特点 1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。 2、光敏控制(可选择,出厂时未设)可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。 3、温度补偿(可选择,出厂时未设):在夏天当环境温度升高至30~32℃,探测距离稍变短,温度补偿可作一定的性能补偿。 4、两种触发方式:(可跳线选择) a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后,延时时间段一结束,输出将自动从高电平变成低电平;

b、可重复触发方式:即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间):感应模块在每一次感应输出后(高电平变成低电平),可以紧跟着设置一个封锁时间段,在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作,可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。 6、工作电压范围宽:默认工作电压DC4.5V-20V。 7、微功耗:静态电流<50微安,特别适合干电池供电的自动控制产品。 8、输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。 : ?使用说明 1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间,在此期间模块会间隔地输出 0-3次,一分钟后进入待机状态。 2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜,以免引进干扰信号产生误动作;使用环境尽量避免流动的风,风也会对感应器造成干扰。 3.感应模块采用双元探头,探头的窗口为长方形,双元(A元B元)位于较长方向的两端,当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值,差值越大,感应越灵敏,当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时,双元检测不到红外光谱距离的变化,无差值,因此感应不灵敏或不工作;所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行,保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围,本模块采用圆形透镜,也使得探头四面都感应,但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强,安装时仍须尽量按以上要求。

热释电人体红外线传感器

年代末期出现的一种新型传感器件。现在,已得到越热释电人体红外线传感器是上世纪80一些书刊只简要介绍了被动式热释电人体红外线传感器的基本应用。来越广泛的应用。目前,本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理作一大致介绍。 一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 ,德国产的SD02PH5324、目前,市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的公司的CERAMICP2288,日本NIPPON LH1954、LH1958,美国HAMAMATSU公司产等。虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和电参数大致相同,大部RS02DSCA02-1、分可以彼此互换使用。 由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部(以下简称:传感器)热释电人体红外线传感器为它们的顶视图,其中较大的1a的外形图。图P2288分组成。图1为、SD02、SCA02-1为1b1mm。图矩形部分为滤光窗,两个虚线框矩形为敏感单元,面积约2x1mm2 ,间距的数据,,其中参数为SCA02-11c为底视图;它们的监视、探测角度如图1a、侧视图;图d 其它两种的参数大致相同。 1.敏感单元 SD02对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。其内部结构见图1a及图2如,。制成。这些材料再做成很薄的薄片,每一由LiTaO3 P2288的敏感单元由锆钛酸铅制成;、P12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,如图中的。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,P2但这两个电容的极性是相反串联负电荷。极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、的。这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。 P1、P2当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,由于自身产生极化,在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,而这两个电容的极性是相反串联的,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P1、P2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。同理,在灯光或阳光下,因阳光移动的速度非常缓慢,P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;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。 当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时,因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消,传感器无输出。 从原理上讲,任何发热体都会产生红外线,热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化,而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号;而传感器的低频响应(一般为0.1~10Hz)和对特定波长红外线(一般为5~15um)的响应决定了传感器只对外界的红外传感所以,而这种变化对人体而言就是移动。线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感, 它可以抗可见光和大部分器对人体的移动或运动敏感,对静止或移动很缓慢的人体不敏感;红外线的干扰。 2.滤光窗 ,滤光窗能有效地滤除2中的M它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的,如图,

热释电红外传感器模块原理与使用.

热释电红外传感器模块原理与使用 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。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。除了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外,在更多的领域得到应用。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电路;开启监视器或自动门铃上的应用;摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等。 热释电原理: 热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象,并且随温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器上时,热释晶体温度不变,晶体对外呈电中性,探测器没有电信号输出,因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时,晶体温度迅速变化,这时才发生电荷的变化,从而形成一个明显的外电场,这种现象称为热释电效应。

人体温36~37度,会发出10um左右的红外线,当无人体移动时,热释电红外感应器感应到的只是背景温度,当人体进人警戒区,通过菲涅尔透镜,热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号,因此,红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。 热释电人体红外传感器只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。不加菲涅尔透镜时,该传感器的探测半径可能不足2m,配上菲涅尔透镜则可达10m,甚至更远。菲涅尔透镜是用普遍的聚乙烯制成的,安装在传感器的前面。透镜的水平方向上分成三部分,每一部分在竖直方向上又分成若干不同的区域,所以菲涅尔透镜实际是一个透镜组,当光线通过透镜单元后,在其反面则形成明暗相间的可见区和盲区。每个透镜单元只有一个很小的视场角,视场角内为可见区,之外为盲区。而相邻的两个单元透镜的视场既不连续,更不交叠,却都相隔一个盲区。当人体在这一监视范围中运动时,顺次地进入某一单元透镜的视场,又走出这一视场,热释电传感器对运动的人体一会儿看到,一会又看不到,再过一会儿又看到,然后又看不到,于是人体的红外线辐射不断改变热释电体的温度,使它输出一个又一个相应的信号。输出信号的频率大约为0.1~10Hz,这一频率范围由菲涅尔透镜、人体运动速度和热释电人体红外传感器本身的特性决定。 安装使用注意事项: 1、应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜,以免引进干扰信号产生误动作;使用环境尽量避免流动的风,风也会对感应器造成干扰。

热释电红外传感器在照明系统中的应用

热释电红外传感器在照明系统中的应用本文介绍了红外线感应开关的原理,采用热释电红外探头(PT8A2621)将接收到的微弱信号加以放大,然后驱动继电器,制成红外热释电感应开关。本开关能探测来自移动人体的红外辐射,只要人体进入探测区域,开关会自动开启。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,所以可以通过扩展而达到实际的应用。 1 设计背景 1.1课题的背景与目的 节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素和最大卖点。由于我国在新能源研发方面处于落后局面,目前市场上的普通船型开关、拉线开关占据着灯具开关市场的主要位置。然而由于许多不可控因素的出现及人们日常习惯所限,造成了大量的电能的浪费。这种现象在我们的生活中随处可见。空无一人的教室十多盏日关灯依然亮着,非常安静的楼道内灯火通明,卫生间无人使用却不熄灭灯光……全国每年因此而损耗的电能可以以亿度计量,同时因灯具使用时间的过长,也缩短了灯具的使用寿命,频繁的更换灯具也造成了人力,财力的大量浪费。所以通过这种直接和间接的损耗,每年电能的损失就达数亿元。近十年以来,我国 建筑体系的不断发展,也对照明系统提出了更高的要求。随着大量采用电子技术的家用电器面市, 住宅电子化出现。近几年楼宇智能化(智能家居是以家为平台,兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化,集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境)又飞速发展起来,其中实现自动照明系统可以减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。本课题从实际出发,准备对红外线楼道自动照明系统进行探索,随着现代化的发展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情况下电能的浪费成为人们普遍关注的问题。由此观之,如何有效的减少照明用电的浪费和更好的管理照明系统已成为一个不可忽视问题。 1.2热释电红外感应开关简述 普通人体会发射10um左右的特定波长红外线,用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否,当人体红外线照射到传感器上后,因热释电效应将向外释放电荷,

热释红外传感器实验

热释红外传感器实验 学院:计信专业:自动化 姜木北 【实验目的】 1. 理解热释红外传感器的工作原理; 2. 掌握热释红外传感器的使用方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC机一台; 2. 下载器一个; 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验原理】 1. 热释红外传感器简介 普通人体会发射10um左右的特定波长红外线,用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否,当人体红外线照射到传感器上后,因热释电效应将向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为10μm左右的红外辐射敏感,所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内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。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,于是输出检测信号。如图 1.127所示: 为了增强敏感性并降低白光干扰,通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲泥尔滤光透镜,菲泥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。传感器的光谱范围为1~10μm,中心为6μm,均处于红外波段是 由装在TO-5型金属外壳的硅窗的光学特性所决定。 热释电红外传感器不但适用于防盗报警场所,亦适于对人体伤害极为严重的高压电及X射线、γ射线工业无损检测。本实验所使用的热释电传感器输出信号为高低电平,当检测到人时输出高电平,否则输出低电平。 【电路连接】 热释电(人体红外)传感器和CC2530节点电路连接如图 1.128所示:

热释电红外线传感器的工作原理

热释电红外线传感器的工作原理 热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。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。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。 (1)热释电红外线传感器应用电路图如下: 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。 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。

热释电红外传感器简介(相关知识)

热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源,本身不向外界发射任何能量,而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射,因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器,其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化,则随着温度的上升或下降,材料表面发生极化,即表面上就会产生电荷的变化,从而使物质表面电荷失去平衡,最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与人体运动速度,距离,方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时,其内部敏感材料的温度将升高,极化强度减弱,表面电荷减少,通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化,所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化,从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上,这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时,由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小,而且基本上是稳定的,所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时,会造成红外辐射

能量的突然变化,红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号,电信号的大小,决定于敏感元件温度变化的快慢,经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U,送往报警器,发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um,人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内,因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器,其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态,组成锥体感热区域,构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远,灵敏度较高,节能价廉等优点,本课题采用红外探测器作为报警探测器,并在设计中增加了自动声光报警的功能,使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。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。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。

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

热释电红外传感器简介

Pyroelectric infrared sensor Preface Pyroelectric infrared sensor is a very potential applications of the sensor.It can detect people or animals, the infrared transmitter and converted into anelectrical signal output. As early as 1938, it was proposed detection using pyroelectric infrared radiation effect, but not taken seriously. Until the sixties, with the laser, infrared technology is developingrapidly, it has contributed tothepyroelectric effect and research on pyroelectric crystals application development. In recent years, along with the rapid development of integrated circuit technology, as well as the characteristics of the sensor depth study of the relevant application specific integrated circuit processing technology is also growing rapidly. This article first describes the principle of the pyroelectric sensor, and then describe the relevant ASIC processing technology. Pyroelectric effect In nature, any more than the absolute temperature (-273K) objects will have infrared spectra, objects at different temperatures the wavelength of infrared energy released is not the same, so the level of infrared wavelengths is related to temperature, and radiation energy size and surface temperature. 1μm wavelength of visible light is usually less, but more than 1μm light the human eye can not see, but can be an appropriate instrument to detect the energy oradiation. When some of the crystal is heated, the crystal will have an equal number of both ends of the opposite sign of charge, such as heat of changes in the polarization phenomenon, known as the pyroelectric effect. Typically, the crystals produced by the spontaneous polarization bound charge is attached to the air from the surface of free electrons in the crystal and in its

热释电红外报警实验

热释电红外报警实验 一、实验目的 了解热释电红外传感器的工作原理及热释电效应,了解热释电红外报警器的的电路设计方法和调试,掌握热释电红外传感器的使用。 二、实验原理 1、热释电效应原理 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P s下降,表面电荷减少,相当于“释放”一部分电荷,所以起名叫热释电。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,热释电效应原理如图1-11所示。 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。

i = AP学,A为面积,P为热电体材料热释电系数,巴是温度 dt dt 的变化率。 2、热释电红外报警实验原理 热释电红外报警电路,由传感器、检测放大电路、比较输出电路、驱动延时电路、继电器等组成,实验原理图如图1-12所示。 传感器及放大滤波部分:D为电压输入端,允许输入电 压1-15V。S为信号输出端,与后级电路连接。G为接地端。 因其输出形式为电压信号且非常微弱,故需要进行阻抗变换和信号放大。R2作为热释电传感器的负载,通过C2耦合到 前级放大器A1,A1的增益为27倍,且由C4, R6组成了滤波网络对采集信号进行放大滤波。同理A2组成一个低通反 馈放大器,增益150倍。经此两极放大滤波后信号被放大到4000倍以上。其中R1,C1为退耦电路,R3,R5为偏置电路。A 1输出后的信号经C 5耦合到后级放大器A2 , A2在静态输出时约为4.5V。 C3, C9为退耦电容。 比较输出部分:A3组成比较电路,当无报警信号输入时,其反向端电压大于同向端电压,比较器输出负电压,不能驱动后级电路产生报警信号,当有人入侵,有报警信号产生,比较器翻转输出正电压,驱动后级电路报警。调节RP 可使比较器同向端电压在 2.5-4V之间变化,从而起到调节灵 敏度的作用。

热释电人体红外线传感器(电子技术课程设计及实训)

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 0614100332 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---------------------------------- 1 2 项目类型设计 ----------------------------------------- 2 1.目前市场概况 --------------------------------------- 2 2.该电路设计的用途及实际应用情况---------------------- 2 3.该电路设计旨在解决的关键问题------------------------ 3 3原理设计----------------------------------------------- 4 1.电路图 --------------------------------------------- 4 2. 原理分析 ------------------------------------------ 4 3.主要元器件功能介绍---------------------------------- 5 4.估算安装调试检测点的电位---------------------------- 6 5. 所需元器件清单 ------------------------------------ 7 4布线设计----------------------------------------------- 8 1.布线设计见附录1 ------------------------------------ 8 2.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

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。

人体热释电红外传感器PIR原理

1.人体热释电红外传感器PIR原理详解 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。 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10μm左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅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。 (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10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。 (2)为了仅仅对红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片,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,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)菲涅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。 被动式热释电红外探头的优缺点: 优点: 本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。价格低廉。 缺点: ◆容易受各种热源、光源干扰 ◆被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。 ◆易受射频辐射的干扰。 ◆环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。 抗干扰性能: 1.防小动物干扰 探测器安装在推荐地使用高度,对探测围地面上地小动物,一般不产生报警。 2.抗电磁干扰 探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求,一般手机电磁干扰不会引起误报。 3.抗灯光干扰 探测器在正常灵敏度的围,受3米外H4卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。 红外线热释电传感器的安装要求: 红外线热释电人体传感器只能安装在室,其误报率与安装的位置和方式有极大的关系,正确的安装应满足下列条件: 1.红外线热释电传感器应离地面 2.0-2.2米。 2.红外线热释电传感器远离空调, 冰箱,火炉等空气温度变化敏感的地方。 3.红外线热释电传感器探测围不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

热释电红外传感器

用单片机做智能台灯 摘要:设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。 关键词:节能;纠正坐姿;BISS0001 一、引言:台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射(波长为9.5um)传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,自动感应开灯;当人体太靠近桌面时,台灯自动感应,警告纠正坐姿,若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯,达到节约能源的目的。 二、系统组成及电路设计: 1. 系统组成部分 图一系统结构图 本系统组成如图一所示,主要由三部分组成: 1) 传感器及信号处理部分:检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号 2) 以80C51组成的中央处理单元:处理信号并发出控制命令 3) 提醒电路及灯光控制电路:给出提醒信号并根据80C51给出的命令控制灯光 整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为:当环境光比较强时,光敏电阻阻值比较小,信号处理电路检测到低电平信号,禁止热释电红外传感器工作,省去了80C51处理过程。当环境光比较弱时,光敏电阻阻值变大,信号处理电路接收到高电平,从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器1探测比较远的距离,当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时,信号检测电路处理信号,并向单片机发送一个中断,80C51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时,且人体过于靠近桌面,热释电红外传感器2检测到信号,同时了在热释电红外传感器1的控测范围内,信号处理电路同时向80C51发送信号,80C51处理信号根据优先级顺序,屏蔽掉热释电红外传感器1的信号,启动延时电路,发出警报使人离开,若在设定的时间内未离开桌面,则启动灯光控制电路,使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时,灯光又慢慢变亮。 2. 电路设计部分

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 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 AP i ,A 为面积,P 为热电体材料热释电系数,dt dT 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。当人体或动物移动后,蜂鸣器报警。逐点移远人与传感器的距 离,估计观察能检测到的红外物体的探测距离。 探测距离:约为1.5米

人体热释电红外感应电路bs0001

人体热释电红外感应电路TX0001 人体热释电红外感应电路TX0001是一款具有较高性能的传 感信号处理集成电路。它和BISS0001芯片完全兼容,它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置,特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域,或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 TX0001完全兼容BIS0001,不但可以直接替代原用于BIS0001的场合,而且功耗更低,尤其是价格很有竞争力,以BIS0001为例,一般市场售价为3.6元,而TX0001价格可以做到2.2元,大批量价格另议。感兴趣的客户可以购买样片进行测试,每次需支付15元的邮费。 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 管脚图 管脚说明

工作原理 TX0001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。 以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形,来说明其工作过程。不可重复触发工作方式下的波形 首先,根据实际需要,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。

热释电红外传感器型号

热释电红外传感器型号、引脚及工作参数

模块图: 用HN911L热释电传感器模块 及NE555制作的人体感应继电器开关电路

热释电红外传感器型号主要有 P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等。热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装,各引脚分别为 电源供电端(内部开关管D极,DRAIN)、 信号输出端(内部开关管S极,SOURCE)、 接地端(GROUND)。 热释电红外传感器的主要工作参数有工作电压 (常用的热释电红外传感器工作电压范围为3~15V)、 工作波长(通常为7.5~14 μm)、 源极电压(通常为0.4~1.1V,R=47kΩ)、 输出信号电压(通常大于2.0V)等 2015/4/15 23:04:34 太阳风暴2015/4/15 23:04:34 应用电路图1

三、《热释电传感器检测电路》电路工作正常 在你已经装好的《热释电传感器检测电路》,应能实现电路工作正常。 1.接上12V电源后,电容器C8两端电压为6V,LED2电源指示灯亮,电源电路工作正常。 2.手靠近远红外传感器PIR时,经一段时间后,报警发光二极管LED1由微亮转光亮,LS1慢慢变大声。延时及检测电路工作正常。 3.手离开远红外传感器PIR时,发光二极管LED1延时亮1分钟,LS1也延时响1分钟。延时电路工作正常。 4.手离开远红外传感器PIR时再开机或结束停电后来电时不应出现LED1亮和LS1响。 太阳风暴2015/4/15 23:04:49 应用电路图2

热释电人体感应开关电路 (热释电红外探头选用LN074B型) 应用电路图3 人体感应电子自动门及报警两用电路

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