红外线人体测温仪电路的设计
红外人体感应开关电路的设计
III
陕西理工学院毕业设计
1.引言
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。一个优秀的照明系统不仅可以提升照明环境的品质，还要做 到充分利用和节约能源。目前功能型开关在人们的生产和生活中起着重要作用，市面上各类自动断 电开关和声控开关应用比较广泛，但是随着人们对生态环境的重视，这些开关电路已经不能满足人 们的需要，这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现，以满足人们对高质量生活的需求。
[关键词]热释电；红外感应器；菲涅尔透镜
I
The design of induction switch with infrared ray of human body
Liu Yan
(Grade 2012,Class 2,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)
Tutor:：Wu Yan
Abstract：Infrared sensor switch circuit by the infrared sensor, microprocessor control circuit, LED control circuit
基于单片机的红外线测温仪的设计之电路原理图、PCB图提交
电路原理图、PCB图
一、电路原理图
二、工作原理
自然界一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律，利用这个原理我们能够设计非接触式测温仪——红外
测温仪。
采用AT89C51系列单片机进行数据的采集存储和处理。
由于信号只有一个输入，为了避免不必要的消耗，本设计A/D转换器采用的是ADC0804。
芯片的CLKIN端和CLKR端配合可以由芯片自身产生时钟脉冲。
测量物体表面辐射能量的热释电传感器有效调节外界环境的温度起伏影响，由于传感器探测到的人体红外线信号较弱，当转化为电压后需要通过放大器放大电压信号。
因为探测器测到的信号可能掺杂了外界环境的某些因素，所以放大电路中要加入低通滤波电路把多余的杂信号过滤掉。
探头使用的是红外线传感器，它能接收人体发射出的红外线并使之转换成电压信号。
设计选用的是PM611单元热释电传感器，这种传感器虽是单灵敏元，由于它采用一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构，故也能有效地补偿环境温度起伏，振动等干扰影响。
它的工作温度是-20℃——+70 ℃，特别适合测量人体的温度，当然也适合一些动物的测量。
液晶显示器选用的是2行16个字的液晶显示屏，当测量按钮按下时，整个电路开始工作，物体表面辐射的能量经热释电传感器接收后，将热辐射信号转化为电信号，经由放大电路放大后到达A/D模数转换器，AT89C51单片机作为CPU 接收经A/D转换后的数字信号，经数据处理后转换成物体表面温度显示在液晶显示屏上。
三、PCB板图
四、3D效果图：
正面图
反面图。
人体红外测温系统设计
人体红外测温系统设计一、本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高，对健康和安全的关注日益增强。
在这个背景下，人体红外测温系统作为一种非接触式的温度测量方式，以其快速、准确、安全的特点，逐渐在医疗、公共安全、交通等领域得到广泛应用。
本文旨在深入研究和探讨人体红外测温系统的设计原理、技术实现和应用前景，以期为相关领域的实践和发展提供理论支持和技术指导。
本文将首先介绍人体红外测温系统的基本原理，包括红外辐射的基本理论、人体红外辐射的特性以及红外测温的基本原理。
在此基础上，详细阐述人体红外测温系统的设计过程，包括硬件设计、软件设计以及算法优化等方面。
还将对系统的性能进行评估，包括测温精度、稳定性、响应时间等指标的分析和测试。
本文将对人体红外测温系统的应用前景进行展望，探讨其在不同领域的应用可能性和发展潜力。
通过本文的研究和探讨，旨在提高人体红外测温系统的技术水平和应用效果，为人们的健康和安全提供更加可靠的保障。
也希望能够激发更多研究者和从业者对人体红外测温系统的兴趣和关注，推动相关技术的不断创新和发展。
二、红外测温技术原理红外测温技术是一种非接触式的温度测量技术，其基本原理基于物体发射的红外辐射与物体温度之间的关系。
所有高于绝对零度的物体都会发射红外辐射，这种辐射的强度与物体的温度有直接关系。
红外测温仪通过接收并测量目标物体发射的红外辐射，然后根据特定的算法将辐射强度转换为温度值，从而实现对物体温度的测量。
红外测温技术的核心在于红外辐射与温度之间的转换关系。
根据普朗克辐射定律，黑体在任意温度下，其单位面积在单位时间内向各个方向辐射出的总能量与黑体的绝对温度的四次方成正比。
红外测温仪通常采用黑体辐射定律作为理论基础，通过测量目标物体发射的红外辐射强度，再结合目标物体的发射率（即物体发射的红外辐射与相同温度下黑体发射的红外辐射之比），经过计算得到物体的真实温度。
红外测温技术具有测量速度快、非接触、测温范围广、受环境影响小等优点，因此在医疗、工业、安全监控等领域得到了广泛应用。
PCBA方案——额温枪(红外线测温仪)方案开发
PCBA方案一一额温枪（红外线测温仪）方案开发额温枪（红外线测温仪）针对量测人体额温基准设计，使用非常简单、方便。
1秒可准确测温，无镭射点，免除对眼睛之潜在伤害，不需接触人体皮肤，避免交叉感染，一键测温，排查流感。
适合家庭用户、宾馆、图书馆、大型企事业单位，也可以用于医院、学校、海关、机场等综合性场所，还可以提供给医务人员在诊所使用。
一、额温枪用途（1）人体体温测量：准确的测量人体体温，替代传统的水银体温计。
准备想要孩子的女性可以随时利用红外线测温仪（额温枪）来监测基础体温，记录排卵期的体温，并选择合适的时机受孕，还能测温判断怀孕等等。
当然，还有最重要的，随时观察自己体温是否存在异常，避免感染流感，防范猪流感等。
（2）皮肤温度测量：测量人体的皮肤的表面温度，比如可用于断肢再植入手术时需要测量皮肤的表面温度。
（3）物体温度测量：测量物体的表面温度，比如可用于茶杯外表的温度的测量。
（4）液体温度测量：测量液体的温度，如婴儿洗澡水的温度，宝宝洗澡的时候测一下水温，不再担心凉了或者烫着；还可以测量牛奶瓶的水温，方便冲调Baby的奶粉。
（5）可以测量室温。
二、额温枪工作原理任何物体在高于绝对零度（-273°C）以上时都会向外发出红外线,额温枪通过传感器接收红外线,得出感应温度数据。
额温枪的原理就是将热释电传感器输出的电压信号准确转换成温度值显示出来，其中的关键器件就是热释电传感器，也被成为人体红外传感器。
虽然测量原理不算复杂，但成品额温枪依然有五大技术难点。
（1）传感器输出信号幅度小，实测电压低至2PV。
（2）传感器输出信号幅度会受到环境温度的影响，需要做环境温度补偿。
（3）传统额温枪方案不对外开放，有相关经验的工程师少。
（4）做好额温枪需要电子、光学、热学的综合知识。
（5）设计和生产需要精密的实验测试环境（恒温环境）和仪器设备（恒温槽）。
红外测温原理物体处于绝对零度以上时，因为其内部带电粒子的运动，以不同波长的电磁波形式，向外辐射能量，波长涉及紫外、可见、红外光区，但主要处于0∙76~3um的近红外、3~6μm中红外、6-15μm 远红外区。
_红外人体温度测量系统毕业论文.
陕筋瘗工曙整毕业论文（设计）任务书院（系）机械工程学院_________ 专业班级测控092班__________ 学生姓名石涛___________一、毕业论文（设计）题目_________________ 红外人体温度测量系统的设计_________________________二、毕业论文（设计）工作自2012 年11月19 日起至2013 年6月20日止三、毕业论文（设计）进行地点：_________________ 校内_________________________________________四、毕业论文（设计）的内容要求：1、设计课题简介：人体温度是表征人正常生理活动的重要指标之一，也是临床上诊断疾病需要检测的生理指标之一。
普通的体温计虽然可以准确测量人体温度，但测量时间较长，红外温度测量可以实现非接触、短时间准确测量人体温度，尤其适合在人流密度高、流行病高发区使用。
本次设计要求在熟悉目前红外人体温度测量原理基础之上，完成红外人体温度测量系统方案设计，要求方案能够实现连续测量、数据保存、清零、数据检索、测量前校准、超限报警、系统复位等功能，方案整体简便可行；针对制订出的设计方案，完成硬件电路部分设计（包括数据采集部分、信号调理、数字显示部分设计、元器件选型等），并完成相应的图纸和设计说明书（论文），完成专业外文资料翻译任务。
2、设计内容及要求：1）.搜集有关资料，撰写毕业设计开题报告。
2）.根据现有条件，在充分了解目前红外温度测量原理的基础上提出合理的系统总体设计方案。
3）•拟定红外人体温度测量系统方案，完成相应的设计计算，绘制方案原理图，硬件接线图，软件设计，硬件搭接、系统联调及标定，要求能够正确实现测量功能。
4）设计说明书：1份。
3、设计说明书格式要求：设计说明书应包括：序言、目录、摘要（中英文）、关键词（中英文）、中图分类号、正文（含设计方案论证、设计及其它说明等）、结束语和参考文献等内容，并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。
红外人体感应开关电路的设计
红外人体感应开关电路的设计红外人体感应开关是一种利用红外线感应人体动作的技术，广泛应用于室内灯光控制、安防系统等领域。
它通过感应人体的红外线辐射来控制开关的状态，当检测到人体时，开关自动开启相应的装置，当人离开时，开关自动关闭。
红外传感器模块是整个电路的核心部分，它用于检测人体的红外线辐射。
常见的红外传感器有红外感应发射管和红外感应接收器。
红外感应发射管通过发射红外线辐射，而红外感应接收器用于接收红外线辐射。
当有人体经过时，人体会发出红外线辐射，红外感应接收器就会接收到红外线信号。
信号处理模块用于处理红外传感器接收到的信号。
它通常包括信号放大、滤波和数字转换等功能。
信号放大模块用于放大红外线信号，使其达到适合后续处理的幅度。
滤波模块用于滤除噪声，以保证信号的准确性和稳定性。
数字转换模块将模拟信号转换为数字信号，方便后续的开关控制。
开关控制模块用于控制开关的状态。
它通常包括开关驱动电路和继电器。
开关驱动电路用于将数字信号转换为适合驱动继电器的电平信号。
继电器作为开关的控制器，根据开关驱动电路的输出信号，控制开关的开启和关闭。
在红外人体感应开关电路的设计中，还需要考虑一些细节问题。
首先，红外传感器的布置要合理，以保证检测到人体的红外线辐射。
其次，信号处理模块的放大倍数和滤波器的频率要根据实际情况进行调整，以提高信号的准确性和稳定性。
最后，开关控制模块要选择适合的继电器和开关驱动电路，以确保开关的可靠性和稳定性。
总之，红外人体感应开关电路的设计需要考虑红外传感器、信号处理和开关控制等多个方面的因素。
只有合理设计和精心调试，才能保证红外人体感应开关的正常工作，并满足实际应用需求。
人体红外辐射检测电路课程设计讲解
XX大学课程设计说明书2013/2014 学年第 2 学期学院：信息与通信工程学院专业：XXXXXXXX学生姓名：XX 学号：XXXXXXX课程设计题目：人体红外辐射检测电路设计起迄日期：201X年05月26日~201X年06月06日课程设计地点：XX大学5院楼513、606指导教师：XXX【目录】摘要 (1)关键词 (1)第一章课题要求1.1课题背景 (2)1.2设计目的 (2)1.3设计内容和要求 (2)第二章方案分析2.1课题名称 (3)2.2主要功能 (3)2.3设计思路 (3)2.4实现原理 (3)2.5主要过程 (4)第三章电路设计3.2电气规则检测报告 (5)3.3信号检测放大电路 (5)3.4信号延时电路 (5)3.5电压比较电路 (6)3.6电源供电电路 (7)第四章 PCB设计4.1 PCB布线图 (8)4.2 PCB覆铜效果图 (9)4.3线路焊盘图 (10)第五章 Multisim仿真Multisim仿真电路图：5.1信号检测放大电路 (11)5.2延时电路 (11)5.3电压比较电路 (12)第六章主要元件介绍6.1元器件清单 (15)6.2主要元件介绍 (15)6.2.1 热释电红外传感器——RE200B (15)6.2.2 555定时器——NE555 (17)6.2.3集成运放——AD620 (19)第七章结果分析结果分析 (19)第八章设计心得设计心得 (20)第九章附录参考文献 (20)【摘要】红外辐射检测技术在各领域都有广泛地应用，其中基于热释电传感器的人体热辐射检测电路，通过对人体红外辐射的检测，进一步实现了对人体的识别。
本文中所设计的红外检测电路设计了包含：信号检测放大电路、延时电路、电压比较电路、电源供电电路四部分，分析了本检测电路的工作原理，并进行了仿真论证。
所设计的电路性能可靠、成本低、进一步完善后可应用于防盗、报警、照明等诸多实用电路中。
【关键词】热释电传感器红外检测 Multisim Protel【第一章】课题要求1.1课题背景随着社会的不断进步和科学技术不断发展，基于热释电传感器的人体红外检测电路价格低廉、制作简单、成本低，安装比较方便，性能比较稳定，灵敏度高、安全可靠等特点，应用前景广阔。
人体红外测温系统设计
人体红外测温系统设计一、引言在当今全球范围内，新冠疫情的肆虐给社会带来了巨大的挑战。
为了做好疫情防控工作，尤其是预防病毒感染传播的措施，各个场所需要使用有效的测温系统来筛查出体温异常的人员。
传统的体温测量方法需要接触或近距离测量，对工作人员和被测者增加了交叉感染的风险。
而人体红外测温系统则可以通过非接触式测温来实现快速、准确、安全地监测人体温度。
二、人体红外测温系统原理人体红外测温系统基于红外线成像技术和温度测量原理，通过感应人体表面的红外辐射，将红外能量转化为电信号，然后经过处理和分析，从而得到人体温度信息。
其主要原理如下：1. 红外辐射感应人体表面的皮肤温度主要是通过辐射的方式传递的，而红外线正是人眼无法看见的电磁辐射波段。
红外传感器可以感应到人体发出的红外辐射，将其转化为电信号。
2. 红外成像红外成像技术将感应到的红外辐射转化为可见的图像，显示出人体表面不同部分的温度分布。
红外摄像头可以将红外线转化为热图，通过不同颜色的表示来显示人体各个部位的热量。
3. 温度测量系统依据红外成像得到的图像，通过对图像进行分析和处理，测量出人体不同部位的温度。
通过将红外传感器的输出电信号与特定算法结合，可以精确地计算出人体的表面温度。
三、组成部分及工作原理人体红外测温系统一般由红外传感器、红外摄像头、数据处理器等主要部件组成。
其工作原理如下：1. 红外传感器红外传感器是系统的核心部件，负责感应人体发出的红外辐射。
常用的红外传感器有热电偶和热敏电阻。
当人体靠近红外传感器时，传感器感应到的红外辐射电信号会随之变化，并将其转化为电流或电压信号。
2. 红外摄像头红外摄像头通过光学透镜抓取红外辐射，然后将其转化为电信号。
通过调整焦距和放大倍率，可以得到更明晰的红外图像。
摄像头还可以通过控制器和电脑进行毗连和图像处理。
3. 数据处理器数据处理器负责接收来自红外传感器和红外摄像头的信号，并对其进行处理和分析。
常用的处理方法包括滤波、放大、微分和积分等。
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《现代电子技术》2007 年第 15 期总第 254 期
于ε= 1. 0 的实际黑体 ,用于温度计的校准 。所有真实的物 体 , 包括人体各部位的表面 ,其ε值都是某个低于 1. 0 的数 值 。由于ε值极难测量而又不确定 ,所以在仪表测出 E 后 , 按式 (2) 计算出的 T1 就会有误差 。在实际工作中 , 仪表是 在ε = 1. 0 的黑体上校准好出厂的 , 只有测量ε = 1 的对 象 ,其示值才代表对象的实际温度 , 如果对象ε不等于 1 , 则仪表读数不代表对象的实际温度 ,要进行修正 。
Keywords :t hermodetecto r ;design of circuit ;inf rared ray ; PM611 ; ICL7106
由于医学发展的需要 ,在很多情况下 ,一般的温度计已 经满足不了快速而又准确的测温要求 ,例如车站和机场等 的人口密度较大的地方进行人体温度测量。虽然现在国外 这种测温的技术都比较成熟 ,但是国内这方面的技术还处 于发展阶段 。因此 ,为了适应医学发展的需要 ,有效地进行 特殊环境下的温度测量 ,从而有力地控制和预防诸如非典 之类的特殊疾病的传播 ,急需设计一种测温速度快 ,准确率 高的测温仪。针对一般的工业用的红外测温仪的精确度不 够高 ,我们根据这种红外线测温的原理 ,通过关键器件的选 择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外 线测温仪的精确度 ,设计了一种用红外线测温电路 ,用于人 员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。
测控技术
唐岳湘等 :红外线人体测温仪电路的设计
红外线人体测温仪电路的设计
唐岳湘 ,赵修良 ,单 健 ,俞 红
(南华大学 核科学技术学院 湖南 衡阳 421001)
摘 要 :为了适应医学的发展 ,研究红外线人体测温技术具有实际的意义 。阐述了红外线测温原理 ,对如何减小测温误 差进行了讨论 ,同时进行了红外线人体测温系统设计 。在分析红外线传感器和 A/ D 转换对测量精度影响的基础上 ,选择 PM611 单元热释电传感器和 ICL7106 积分式 A/ D 转换器等器件实现了一种误差较小的红外线人体测温电路的设计 ,达到 了预定的设计效果 。
E = Aσε1ε2 ( T41 - T42 )
(2)
式中 : A 为光学常数 ,与仪表的具体设计结构有关 ;ε1 为被 测对象的辐射率 ;ε2 为红外温度计的辐射率 ; T1 为被测对 象的温度 ( K) ; T2 为红外温度计的温度 ( K) ; 他由一个内 置的温度检测元件测出 。
辐射率ε是一个用以表达物体发射电磁波能力的系 数 ,数值由 0 至 1. 0 。最理想的辐射物体是辐射率 1 . 0 的物 体 ,物理上叫做黑体 。这是一个理论上的概念 , 实际上并没 有一种物体的辐射率能达到 1. 0 。但可以制造出极为接近
2 结构框图及电路设计
2. 1 结构框图设计 如图 1 所示为设计系统的总体结构框图 。
图 1 总体结构框图
2. 2 温度传感器 本测温装置使用红外线传感器 ,他能接收物体发射出
的红外线并使之转换成电压信号 。我选用的是 PM611 单 元热释电传感器 ,这种传感器虽是单灵敏元 ,由于他采用 一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构 ,故也能有效 地补偿环境温度起伏 ,振动等干扰影响 。他的工作温度是 - 20～ + 70 ℃,特别适合测量人体的温度 。而且 PM611 各项指数都比较好 ,因此选用了他做温度仪的探头 。
[ 7 ] Soejo ko D S , Tjia M O. Inf rared ray Type Broadcasting Sys2 tem for persons wit h hearing Defect s[J ] . Jo urnal of Materi2 als Science ,2000.
TAN G Yuexiang ,ZHAO Xiuliang ,SHAN Jian , YU Ho ng
(School of Nuclear Science and Technology ,Nanhua University , Hengyang ,421001 ,China)
Abstract : For t he develop ment of advanced medicine ,it has p ractical meaning to research t he technology of inf rared t her2 modetecto r for medicine. The p rinciple of inf rared temperat ure measurement and t he met hod of reducing error are int roduced in t his article. Based o n t hem ,t he system design of inf rared t hermodetector for human body is described. On t he basis of t he anal2 ysis of effect s on measurement accuracy f ro m t he IR sensor and A/ D co nverting ,t he circuit design of inf rared t hermodetector for human body wit h less error is p rovided ,using PM611 and ICL7106 ,which achieves p ro spective result .
测控技术
唐岳湘等 :红外线人体测温仪电路的设计
我们的设计没有影响 ,可他的优点非常适合设 CD 显示电路
显示部分由多位液晶显示驱动器 ICL7106 和标准段 式液晶显示屏 EDS801 及其他一些元器件组成 。
3 调 试
参 考 文 献
[ 1 ] 赵家贵 ,付小美. 新编传感器电路设计手册 [ M ] . 北京 :中国 计量出版社 ,2002.
[ 2 ] 丁镇生. 传感器及传感技术应用 [ M ] . 北京 : 电子工业出版 社 ,1998.
[ 3 ] 刘迎春 ,叶湘滨. 现代新型传感器原理与应用 [ M ] . 北京 :国 防工业出版社 ,1998.
但是 ,ICL7106 也有一些缺点 : 基准电源的变化直接 影响转换精度 ,当芯片内部的基准电压源一般受温度影响 比较大 ,当精度要求高时 ,应该采用外接基准电压源 ;工作 速度较低 ,一般在 1～20 次/ s 。
图 2 传感器单元及热辐射温度仪框图 如图 3 所示 : 将传感器的 D , S , E 分别与电路图中标 记的 D ,S , E 连接即可 。
人体主要辐射波长在 9～10 μm 的红外线 ,通过对人 体自身辐射红外能量的测量 ,便能准确地测定人体表面温 度 。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收 ,因而可利 用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度 。
人体的红外辐射特性与他的表面温度有着十分密切 的关系 ,因此 ,通过对人体自身辐射的红外能量的测量 ,便 能准确地测定人体表面温度 。红外温度测量技术的最大 优点是测试速度快 ,1 s 以内可测试完毕 。由于他只接收 人体对外发射的红外辐射 ,没有任何其他物理和化学因素 作用于人体 ,所以对人体无任何害处 。
2. 3 测量电路 测量电路如图 4 所示 。
图 5 L CD 显示电路
所以综合 ICL7106 的主要特点 , 尤其是为了提高精 度 ,设计中采用了外接基准电压源 。另外 ,因为用来测温 的速度最快也是 1 次/ s , ICL7106 工作速度较低的缺点对
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测试 ·测量 ·自动化
图 3 传感器的典型连接电路
图 4 测量部分电路图
2. 4 积分电路 在将模拟信号转变成数字信号中 ,选择了 ICL7106 积
分式 A/ D 转换器 。他主要有以下的优点 : 积分式 A/ D 转换器的转换精度高 ,成本低 ;他的精度
与积分电阻 ,积分电容的精度无关 ,故可降低对元件质量 的要求 ;抗干扰能力强 ;他的外围电路简单 。
[ 4 ] 梁延贵. 积分式 A/ D 转换器其他专用集成电路分册[ M ] . 北 京 :科学技术文献出版社 ,2002.
[ 5 ] 黄智伟 ,朱荣辉 ,朱卫华. 无线数字温度传感器的设计 [J ] . 传感器技术 ,2002 ,21 (9) :31 - 33.
[ 6 ] 刘建华 ,谢景新 ,曹克强 ,等. 全数字温湿度及光照系统的研 制[J ] . 河北农业大学学报 ,2002 ,25 (4) :97 - 101.
作者简介 唐岳湘 男 ,1964 年出生 ,湖南岳阳人 ,讲师 。主要从事医学电子学方向的研究 。 赵修良 男 ,1968 年出生 ,湖南湘潭人 ,教授 。主要从事核电子学与核技术应用方向的研究 。 单 健 男 ,1975 年出生 ,湖南衡阳人 ,讲师 。主要从事核电子学及核测控方向的研究 。
1 红外线测温的原理
自然界一切温度高于绝对零度 ( - 273. 15 ℃) 的物
体 ,由于分子的热运动 ,都在不停地向周围空间辐射包括
红外波段在内的电磁波 ,其辐射能量密度与物体本身的温
度关系符合辐射定律 。
红外辐射原理 ———辐射定律 :
E = σε( T4 - T0 4 )
( 1)
收稿日期 :2006 - 11 - 06
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