热释电红外传感器_红外热释电传感器 - CSDN
精华内容
参与话题
  • 热释电红外传感器原理和应用

    千次阅读 2017-03-02 16:29:08
    随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。其内部的热电元由高热电系数的铁...
    随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。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、硫酸三甘铁等配合虑光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。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。
    

      1、热释电红外传感器原理

      1.1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。

      1.2 被动式热释电红外传感器的工作原理与特性

      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泥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泥尔滤光片,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。

      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:

      1、容易受各种热源、光源干扰

      2、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。

      3、易受射频辐射的干扰。

      4、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,对探测范围内地面上地小动物,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范围内,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内,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范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

      4、红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

      红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

      1.3 热释电效应

      当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度。

      能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件,其常用的材料有单(LiTaO3 等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)。

      根据菲涅耳原理制成,把红外光线分成可见区和盲区,同时又有聚焦的作用,使热释电人体红外传感器 (PIR) 灵敏度大大增加。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式,其作用一是聚焦作用,将热释的红外信号折射(反射)在PIR上;二是将检测区内分为若干个明区和暗区,使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号,这样PIR就能产生变化电信号。

      如果我们在热电元件接上适当的电阻,当元件受热时,电阻上就有电流流过,在两端得到电压信号。

      2、 热释电红外传感器应用-自动门

      2.1 自动门设计原理

      在自动门领域中,被动式人体热释电红外线感应开关的应用非常广泛,因其性能稳定且能长期稳定可靠工作而受到广大用户的欢迎,这种开关主要由人体热释电红外线传感器、信号处理电路、控制及执行电路、电源电路等几部分组成。

      热释电红外自动门主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和自动门电路等几部分组成。菲涅尔透镜可以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,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;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。

      在该探测技术中,所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量,只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外自动门的特点是能够响应人体在探测区域内移动时所引起的红外辐射变化,并能使监控报警器产生报警信号,从而完成报警功能。图6所示是该报警器的工作电路原理图。

      当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器,该滤波器的上限截止频率为16Hz,下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mV左右),而且是一个变化的信号,同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定,通常为0.1~10Hz左右),所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器LM324来进行两级放大,以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时,若信号幅度超过窗口比较器的上下限,系统将输出高电平信号;无异常情况时则输出低电平信号。在该比较器中,R9、R10、R11用做参考电压,两个运算放大器用做比较,两个二极管的主要作用是使输出更稳定。窗口比较器的上下限电压即参考电压分别为3.8V和1。2V。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单稳电路HEF4538B的触发信号,并让其输出一个脉宽大约为10s的高电平信号。再用这一脉宽信号作为报警电路KD9561的输入控制信号,来使电路产生10s的报警信号,最后用三极管VT1和VT2再一次对电信号进行放大,以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出10s的报警声。

      前两个LM324是两级放大器。传感器检测到人体红外线后产生的感应信号很微弱,电路中设置了诸多旁路电容都是为了抑制干扰,避免误动作。后两个LM324是上、下限电压比较器。只有传感器感应产生的交变信号经放大达到足够电平才能使其输出为高电平,以控制后面继电器K1是否得电。K1得电,此时将进入自动门控制部分。K1得电则KA2得电吸合,KA2常开闭合自锁,电机开始正转,门就慢慢打开。当接触到行程开关QS1后,之前动作的触点复位,电机停止,门也不动了,一直处于开启状态。同时行程开关的常开触点闭合,时间继电器KT得电延时5S。5S后KT常开闭合, KA得电,KA3常开闭合自锁,电机开始反转,直到碰到行程开关QS2,门已关上,电机停止反转。以上为电路运行的所有过程。

      2.2 安装:

      元件选择与参数确定:

      这次设计中主要选择LM324作为主要芯片,因是这两块芯片在以前学过的书本中都有所接触,运用起来相对比较熟悉。LM324是一个具有两极放大的比较器。而在自动门控制电路中,我使用了继电器、时间继电器、行程开关等一些强电器件来实现自动门的正常工作。

      3.结 论

      随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高,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,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,广泛应用于各种自动化控制装置中,既可作为红外激光的一种较理想的探测器,又可适用于防盗报警、自动门等红外领域。

    展开全文
  • 人体检测--热释电传感器开发

    万次阅读 多人点赞 2018-03-07 18:16:26
    人体检测--热释电传感器开发人体热释电传感器顾名思义是探测是否有人体通行和通过,由于它的廉价性,使得它的应用范围非常广泛。楼道里的灯,天台的报警设施等,都是利用这个来进行报警和检测。本文章将分为两个板块...

    人体检测--热释电传感器开发

    人体热释电传感器顾名思义是探测是否有人体通行和通过,由于它的廉价性,使得它的应用范围非常广泛。楼道里的灯,天台的报警设施等,都是利用这个来进行报警和检测。

    本文章将分为两个板块来介绍传感器的开发和应用。

    一·热释电传感器的工作原理

      某些晶体,例如钽酸锂、硫酸三甘肽等受热时,晶体两端会产生数量相等、符号相反的电荷。1842年布鲁斯特将这种由温度变化引起的电极化现象正式命名为“pyroelectric”,即热释电效应。红外热释电传感器就是基于热释电效应工作的热电型红外传感器其结构简单坚固,技术性能稳定,被广泛应用于红外检测报警、红外遥控、光谱分析等领域,是目前使用最广的红外传感器。(以下部分原理内容来自于http://www.dnfire.cn/article-1323484406606.html和http://www.sohu.com/a/123442828_384549以及https://zh.wikipedia.org)

      在市面上我们买到的热释电传感器如图1所示:


    图1

    我们将它拆开,可以看到内部的样子,如图2所示:

    图2

       图2就是热释电内部的样子,可以看出它是由一个白色的帽和热释电模块组成。不用想,白色帽子的长相酷似苍蝇的眼镜,所以,按照仿生学来看,这个东西的作用就是将四面八方收集到的红外信号送进探测器做检测,所以它可以加强探测器的测量范围。经过我实际检测,探测器加上它的测量范围可以扩展置横纵100°的可以角度。几乎无死角检测。下面我们来看重点,也就是探测原件,如图3所示:


    图3  

      图3所示的结果由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成,补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件,图4所示为热释电传感器的内部结构。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰,下述元件被真空封装在—个金属营内。

    热释电传感器的结构

    图4 热释电传感器的结构

      热释电传感器的滤光片为带通滤光片,它封装在传感器壳体的顶端,使特定波长的红外辐射选择性地通过,到达热释电探测元+在其截止范围外的红外辐射则不能通过。

      热释电探测元是热释电传感器的核心元件,它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后,加电极化制成,相当于一个以热释电晶体为电介质的平板电容器。当它受到非恒定强度的红外光照射时,产生的温度变化导致其表面电极的电荷密度发生改变,从而产生热释电电流。

      下面我们来看一下热释电探测元内部的构成:

      探测元的原理参考了菲涅耳透镜英语:Fresnel lens),又译菲涅尔透镜,别称螺纹透镜,是由法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳所发明的一种透镜。此设计原来被应用于灯塔,这个设计可以建造更大孔径的透镜,其特点是焦距短,且比一般的透镜的材料用量更少、重量与体积更小。和早期的透镜相比,菲涅耳透镜更薄,因此可以传递更多的光,使得灯塔即使距离相当远仍可看见。


    图5

    由于使用菲涅耳透镜来投射光线会降低成像品质,所以它一般用在对成像品质要求不太苛刻或无法使用一般透镜的地方。廉价的菲涅耳透镜一般由透明塑料压铸或模塑而成,并使用在透镜式投影仪背投电视、便携放大镜上。同时它也被应用在交通信号灯上。菲涅耳透镜也用于校正一些视觉障碍,比如斜视

    菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”,它就象人的眼镜一样,配用得当与否直接影响到使用的功效,配用不当产生误动作和漏动作,致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用,使其应用领域不断扩大。菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE(聚乙烯)材料压制而成。镜片(0.5mm厚)表面刻录了一圈圈由小到大,向外由浅至深的同心圆,从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大,焦距远;圆环线刻录的深感应距离远,焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区,同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大;镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小,区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错,减少区段之间的盲区。

    区与区之间,段与段之间,区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约,垂直和水平感应角度有限,镜片面积也有限。镜片从外观分类为:长形、方形、圆形,从功能分类为:单区多段、双区多段、多区多段。下图6是常用镜片外观示意图:

    图6

    下图7是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。

    图7

    当人进入感应范围,人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上,同心环与红外线探头有一个适当的焦距,红外光正好被探头接收,探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。

    镜片主要有三种颜色:

    1、聚乙烯材料原色,略透明,透光率好,不易变形。

    2、白色主要用于适配外壳颜色。

    3、黑色用于防强光干扰。

    镜片还可以结合产品外观注色,使产品整体更美观。

    在接收到信号后就要进入信号转换与处理,热释电传感器的信号转换可以概述为三个阶段:

      热转换阶段:辐射通量为△Φ的调制辐射光经过透射率为т的红外滤光片到达热释电探测元,辐射通量τ△Φ被元件表面吸收后,产生温度变化△T。

      热电转换阶段:在△T的作用下,热释电元件的表面电报产生电荷密度变化△Q。

      电转换阶段:AQ通过前置放大器转换为电压信号△u输出。

    热释电传感器的信号转换过程

    图8 热释电传感器的信号转换过程

      热转换阶段产生的转换温差△T越大,传感器的响应率和信噪比越高;

    热释电传感器热学简化模型

    图9 热释电传感器热学简化模型

    热释电传感器等效电路

    图10 热释电传感器等效电路

      图9、10是热释电传感器的热学模型和等效电路。热沉表示环境温度影响。

      转换温差(1)

      式中,α——热释电探测源的吸收率,

      C——热释电探测源的热容;

      GT——热释电探测元与环境之间的热导。

      从(1)式可知,ατ越趋近于1,△T越大,在热释电探测元的表面附着吸收层可以使ατ增大,从而增大△T。其次,△T与热容C成反比,而物质的厚度越小,热容越小,因此通常用钽酸锂薄膜做热释电探测器元的材料。此外,△T还与热导GT成反比,但是减小GT会使热时间常数增大,因此一般不做考虑。

      热释电电流是热释电探测元响应温度变化产生的热电输出。当温度恒定时,热释电晶体表面的极化电荷会被空气中的异性电荷中和异性电荷中和而无法检测。因此,热释电探测元只响应温度变化而非恒定温度。

      热释电电流(2)

      式中,P——热释电系数;

      As——热释电元件的表面积。

      (图11)描绘了热释电电流、温差和热辐射频率的函数关系。图中热辐射的脉动频率以角频率标示。热释电电流曲线是热释电电流与频率之间的关系,可以看出当频率大于O.OIHz时才有热电输出,当频率超过1Hz时,热释电电流不再增大.这是因为当热辐射频率低于0.01Hz时,热释电晶体被缓惺地彻底加热冷却,并维持在暂时的热平衡态,晶体虽然产生了较大的温差,但不会有较大的电流输出,而热辐射频率太高,晶体的热惯性会使温差降低,也会影响热释电信号的输出。

    热释电电流、温差与热辐射频率的曲线函数

    图11 热释电电流、温差与热辐射频率的曲线函数

      热释电探测元的直接输出的微弱电流信号,必须经过高阻抗的前置放大器转换才能使用。(图12)是热释电传感器的前置放大器电路,它由一个场效应管源极跟随器构成。

    前置放大器电路

    图12 前置放大器电路

      如图(12)所示的前置放大器电路中,输出电压和响应率的计算如下:

    输出电压和响应率的计

      热释电传感器输出的信号受到多种噪声源的干扰,使可探测的辐射通量减少或降低传感器的信噪比,研究表明这些干扰主要来自传感器的固有噪声或周围空气流动引起的噪声,包括:

      (1)热释电元件的介电损耗噪声,

      (2)温度噪声,

      (3)前置放大器的输入噪声电压,

      (4)前置放大器的输入噪声电流,

      (5)高兆欧电阻器的热噪声。

      通常用比探测率来衡量传感器的信噪比,则:

      比探测率式中,——有效噪声值,也称为噪声电压密度。

      下表所列为各噪声源及其所对应的噪声值。这些噪声值的叠加和就是有效噪声值

    热电传感器的主要噪声源表

    表1 热电传感器的主要噪声源

      表1中,Av为电压增益。

      理想状态下,热释电晶片与环境之间的热交换是热释电传感器唯一的噪声源.此即温度噪声。它决定了热释电情感器在室温下可达到的最高理论比探测率:

    (6)

      但在现实条件下,其他噪声源对热释电传感器的影响远大于温度噪声,图13所示为不同频率下,各噪声源对热释电传感器的影响。当频率小于10Hz时,有效噪声主要是高兆欧电阻器的热噪声频率在100Hz附近时,有效噪声主要是热释电元件的介电损耗噪声;当频率大于1000Hz时,有效噪声主要是前置放大器的电压噪声。

    噪声与频率的函数关系

    图13 噪声与频率的函数关系


      下面我们给出用BISS0001驱动探测器的电路装置图14:


    图14

    BISS0001是专门用来驱动热释电传感器的芯片,按照如图所示的接法,输出信号由IC1的VIN接收,我们只需要改变RL2和RT1的阻值,即可改变设备的响应时间和测量范围。这样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。而JP1的位置就是控制的触发方式。可以分别短接2和3或者2和1达成。

    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)。

    现在我们来看一下如何使用传感器:

    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。感应范围如图15所示:


    图15

    通常我们在淘宝市面上买到的传感器都有以下特点:

    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。

    二·热释电传感器的使用与调试

    上面已经说了热释电传感器的结构与原理,现在我们上手来使用一番。

    之前说过电路中有两个可变电阻,那么就可以通过调节这两个电阻的阻值来改变传感器的状态。分别是延时调节和距离调节,请看图16:


    图16

    信号电压:图16中我们可以看到LH处的三个焊点,连接中间和上下两个中的一个可以触发不同的信号电压,如果是上两个的话,输出的电压信号就是低电压0V.也就是说平时没有人触发的时候输出信号为高5V,而有人来则是0V,产生下降沿信号。当连接的是下两个的话则为5V信号电压,当没人的时候是0V,有人过来变成5V。

    延时调节:途中左边的电位器调节延时信号,如果你顺时针旋转,会让它的感应延时加长300秒,如果逆时针旋转,他会减短感应时间,大概变为500毫秒。这也就是说,当它检测到行人以后,输出的电压会变化成信号电压维持这么多的时间。

    距离调节:顺时针旋转是增大感应距离,传感器的感应距离最大为7米,逆时针旋转会减小到3米。

    外部电路接发:

    在设计中我们可以直接利用传感器输出的高低电平来控制用电器通断电:


    图17

    如图17所示,当OUT输出高电平时,三极管导通,用电器J正常开启;而OUT输出为低电平时,三极管导通失败,J不工作。


    图18

    如图18所示,通过OUT输出电平来控制继电器的开关,有人则开,无人则关。我们就可以通过这个方式来控制220V灯的亮灭,控制一切上电启动的设备。

    或者你可以直接连接单片机做逻辑信号处理。也是没有问题的。

    三·调试与程序

    由于信号单一,操作简单,所以本传感器就不上代码说明了。

    四·传感器的妙用


    图19

    图19中的两个位置AB分别放上热释电传感器,一个调节距离到3m一个调节距离到7m这样根据先后触发的顺序逻辑可以判断人是否是从远端接近。这两个传感器之间并不会干扰,实测通过。本作者就是通过这种方式来判断人和门的距离的。

    到这里你以为就结束了,错了,one more thing

    我们下面来讲解,如何巧妙的控制传感器的的检测范围!

    。。

    。。。

    。。。。

    。。。。。

    。。。。。。

    。。。。。。。

    。。。。。。。。

    。。。。。。。。。

    重点来了~

    上文提到过,这个传感器的检测范围是100°,那么我怎么控制检测的范围是45°呢?比如这样的场景:


    图20

    如图20所示,在墙上我们装了一个热释电传感器,它的检测范围是一个半径7m的圆圈(地挡住了一部分),我们现在要让他做到只检测左边半圆的部分,怎么做呢?

    其实很简单,我们知道传感器的外壳上面有个类似苍蝇眼睛的结构,这个结构是扩大红外的散射面积,那么我们只需要遮挡一半的结构,那么就可以去掉一半的检测范围。如图21所示:


    图21

    由于这里我们只是拿来做实验,所以用了一张白纸做演示,实测可以达到效果。理论上是黑色不透光的物体遮挡会更好。这就要大家来检测效果了。

    PS:检测的内部其实是一个发射头和一个接收头并列摆设的,所以你遮挡上面和下面的效果可能影响的范围有点儿不一样,大家要注意这个地方。



    展开全文
  • HC-SR501热释电红外传感器驱动(STM32)

    千次阅读 多人点赞 2019-06-22 22:50:05
    HC-SR501热释电红外传感器模块:淘宝有售 二、实验效果 三、驱动原理 这个模块比较简单,当有人靠近时候其IO输出3.3V,STM32可以直接采集。 需要完整工程或者有问题的请加QQ:1002521871,验证:呵呵。 ...

    一、前期准备
    单片机:STM32F103ZET6
    开发环境:MDK5.14
    库函数:标准库V3.5
    HC-SR501热释电红外传感器模块:淘宝有售
    在这里插入图片描述
    二、实验效果
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    三、驱动原理
    这个模块比较简单,当有人靠近时候其IO输出3.3V,STM32可以直接采集。
    需要完整工程或者有问题的请加QQ:1002521871,验证:呵呵。

    四、驱动代码
    HC_SR501.h

    #ifndef __HC_SR501_H__
    #define	__HC_SR501_H__
    #include "stm32f10x.h"
    #include "gpio.h"
    #include "delay.h"
    
    
    #define			HC_SR501			PAin(0)
    #define			HC_SR501_Pin		GPIO_Pin_0
    #define    	 	HC_SR50PORT         GPIOA
    #define     	HC_SR50CLKLINE      RCC_APB2Periph_GPIOA
    
    
    extern void HC_SR501Configuration(void);
    extern FunctionalState HC_SR501_Status(void);
    #endif
    

    HC_SR501.c

    #include "hc_sr501.h"
    
    void HC_SR501Configuration(void)
    {
    	GPIO_InitTypeDef    GPIO;
        
        //Enable APB2 Bus
        RCC_APB2PeriphClockCmd(HC_SR50CLKLINE, ENABLE);
        
        //Register IO 
        GPIO.GPIO_Pin   = HC_SR501_Pin;
        GPIO.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IPD;
        GPIO_Init(HC_SR50PORT, &GPIO);
    }
    
    FunctionalState HC_SR501_Status(void)
    {
    	if (HC_SR501 == 1)
    	{
    		return ENABLE;
    	}
    	else
    	{
    		return DISABLE;
    	}
    }	
    

    由于作者能力有限,有不妥之处欢迎指正,邮箱alex_hua@foxmail.com

    展开全文
  • 基于单片机控制的热释电红外报警,将检测到人体红外信号转换成电压信号,经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机,单片机对送入信号进行判别,是哪一路报警信号,发出音响报警并通过数码管显示报警位置
  • PIR热释电传感器使用笔记

    千次阅读 2019-02-16 13:58:11
    最近接手一个简小的项目,需要用到PIR传感器,由于不能使用网上那种成品的PIR模块,所以需要自己重新规划设计电路,最后经过筛选型号,选用国产的6脚AS612,不过商家最后给我寄的是BS612。在其产品官网上搜索其资料...

    最近接手一个简小的项目,需要用到PIR传感器,由于不能使用网上那种成品的PIR模块,所以需要自己重新规划设计电路,最后经过筛选型号,选用国产的6脚AS612,不过商家最后给我寄的是BS612。在其产品官网上搜索其资料,也是仅有的一张简单的多型号复合参考应用,图中标注的原理图引用引脚也是错的(因我按此接线,直接发烫。),真是对其无语。。。
    好在网上搜索有AS612产品的数据手册,我也只能参照它(事实上两个是同一个厂家不同型号的的,标注说是内部处理IC不同)。网上较多的应用还是3脚型PIR的加上一个专用处理IC。而我选用的这种应该是内部集成处理的。外围只需要加一些阻容选能电路。

    如上述,由于资料太少,摸索了几日,才对其电路应用有所领悟,遂在此作以笔记之。
    底视图
    AS612的PIR传感器有:
    1:SENSE -->PIR检测灵敏度设置脚
    2:OEN -->输出使能设置脚(或说PIR检测启用使能)
    3:GND/VSS -->电源地
    4:VDD -->电源正极
    5:OUT/REL -->PIR信号输出
    6:ONTIME -->PIR高电平信号输出保持时长
    此6脚。

    传感器配置电路

    下面说下引脚参数配置:

    在这里插入图片描述

    高电平输出保持时长配置参数
    高电平输出保持时长配置参数,由上下拉电阻分压值
    在这里插入图片描述

    由上曲线图知道,Vsens引脚电压超过0.25VDD之后,灵敏度就到达恒定最小值啦,Vsens=0V时,灵敏度就处于最高。

    在这里插入图片描述
    由图可知,当Voen>=VIH和Voen>=VIL之间时,该引脚为有效状态,
    而由下图可知,VIH>0.4VDD,VIL<0.2VDD.

    所以要保证OEN引脚为有效状态,必须Voen>0.4VDD,电压回落时Voen>0.2VDD.
    在这里插入图片描述

    经过实际使用,其特性是:当检测到热体红外信号后,Vout/REL引脚就输出高电平,此高电平会保持一定时长(即ONTIME引脚配置的时间值),就算是一直给PIR人体红外信号,其依旧会在ONTIME时间值之后就跌落为低电平,然后经过低电平锁定时间后,再次变为高电平,保持ONTIME后就跌落为低电平,一言之,即若人体红外不走开,最后就是类似于PWM的周期信号,低电平的锁定时间实际观测与感应的距离(灵敏度吧)有点关系,如下表指出,其典型值为2.3s

    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 热释电红外传感器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。本刊1998年第12期刊登了“超小型热释电集成红外传感器”一文后,引起广大读者的兴趣,但由于价格...
  • 一.传感器介绍 今天我们介绍的是HC-SR501 人体感应传感器,主要是由一种高热电系数的...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...
  • 在自然界中,任何高于绝对零度(-273K)的物体都将向外发生红外辐射,不同温度的物体是释放的红外能量的峰值辐射波长是不一样的。根据维恩位移定律,可以求出不同温度物体对应的峰值辐射波长。 λ_max为峰值辐射...
  • 热释电红外传感器

    千次阅读 2019-04-15 08:57:18
    热释电红外传感器 作者: Murata M 摘要 热释电传感器感测从人体辐射的红外线并将检测到的红外线作为电信号输出。 它检测房间里某人的侵入行为, 并用于预防犯罪等。热电传感器包括衬底, 设置在衬底表面上的元件对...
  • 一、需求 1)检测鱼塘水位;水位过高闸门开启放水,水位过低关闭闸门。 2)检测是否有人靠近鱼塘,...4)热释电红外传感器:HC-SR501 5)电机:5V电机 6)短信模块:SIM800C 7)水位传感器:光电式水位传感器...
  • 传感器检测到有人靠近,stm32f103开发板LED灯亮起。
  • 人体红外传感器HC-SR501

    万次阅读 多人点赞 2018-01-16 16:47:39
    在学习STM32系列的芯片时,算是第一次和开发板打交道,所以很多时候不知道如何查看引脚和相关功能,虽然只是借助外设进行一些实验,但开始的时候还是感到很困难。 而且学习的过程中越来越感受到知识的积累是一个...
  • HC-SR501红外热释电传感器

    千次阅读 2017-11-04 17:01:09
    传感器参数 工作效果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。 工作方式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...
  • 人体红外模块非常简单,就是普通的三针(VCC,GND,DATA),高电平为有活动人体被检测到,低电平为没有检测到活动人体。需要注意的是模块上有几个可以设置的地方:一、触发方式: L不可重复,H可重复。可跳线选择...
  • 1实验目的 1) 通过实验掌握 CC2530 芯片 GPIO 的配置方法; 2) 学会在协议栈中使用红外热释电...人体红外传感器一个 软件:win7 系统,IAR 8.20 集成开发环境 3实验相关电路图 图1 接线方式: ...
  • [size=14px]最近使用热释电红外传感器(PIR),网上查看了应用电路和其中一个型号的传感器(D203S)说明书,对其中一些概念不是很清楚,请高手指点。 1、电路中S级是传感器的输出,后级接有放大、滤波电路,那么...
  • Arduino 使用人体红外感应模块 HC-SR501

    万次阅读 2017-09-22 10:40:26
    HC-SR501 传感器的基本信息及接线方法HC-SR501 是一款基于热释电效应的人体热释运动传感器,能检测到人体或者动物上发出的红外线。这个传感器模块可以通过两个旋钮调节检测 3 ~ 7 米的范围,5秒至5分钟的延迟时间,...
  • HC-SR501 人体红外感应模块

    万次阅读 多人点赞 2018-08-29 15:51:45
    完美版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。  电气参数 ...
  • 物联网 —— 常用传感器模块

    千次阅读 2018-01-03 22:56:40
    1. HC-SR501探究人体红外传感器HC-SR501 HC-SR501人体红外传感器(PIR)模块。 其工作原理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...
  • 热释电红外线传感器的工作原理

    千次阅读 2011-03-14 11:09:00
    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。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...
1 2 3 4 5 ... 18
收藏数 341
精华内容 136
关键字:

热释电红外传感器