《传感器技术实用教程 教学课件 ppt 作者 吕勇军 第9章 智能家居环境监测系统传感器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器技术实用教程 教学课件 ppt 作者 吕勇军 第9章 智能家居环境监测系统传感器设计（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/25,1,实用传感器技术教程,2,2019/5/25,家居有害气体检测报警系统设计,1.2,第9章 智能家居环境监测系统传感器设计,智能家居安防系统传感器设计,9.1,家居温湿度检测传感器系统设计,9.4,火灾报警系统传感器选择与设计,3,2019/5/25,传感器在原理与结构上千差万别，同一个物理量，可以有多种不同测量原理的传感器可供选择，同一种传感器，也可以用来测量多种不同的物理量。如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在具体场合进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也随之确定，因而测量结果的成败，在很大
2、程度上取决于传感器的选用是否合理。 智能家居环境监测系统既有温湿度检测、有害气体检测等检测功能，又有火灾报警和防盗报警等控制功能，是一个典型的多传感器的测控系统。本章以智能家居环境监测系统传感器设计作为传感器综合设计实例，介绍传感器应用系统设计过程中的如何选择、计算以及安装传感器，同时给出各种传感器的实际应用电路。,4,2019/5/25,9.1 智能家居安防系统传感器设计,智能家居指的是一个居住环境，是指以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统，本节重点介绍家庭安防系统和环境控制
3、系统传感器的选择和使用。,5,2019/5/25,9.1.1家居防盗报警系统传感器设计,防盗报警系统是指在防范现场探测到有入侵者时能发出相应报警信号的专用电子系统。它通过相关信号探测传感器器，在建筑物中进行周界或定方位的探测和保护。 1.常用防盗报警器的种类及特点 （1）门磁传感器：门磁传感器是一种在保安监控、安全防范系统中常用的器件，其优点是体积小，工作可靠，可以通过无线工作，使用起来非常方便。门磁是接近开关的一种，可以是光电的，也可以是永磁的。门磁传感器通常安装在居室门窗上，当门窗紧闭时，门磁传感器不报警，当门窗无论何种原因被打开时，门磁传感器立即报警。,6,2019/5/25,常用防盗报
4、警器的种类及特点,（2）超声波传感器：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，超声波报警装置的有效性取决于能量在保安区域内多次反射后的能量大小，像墙壁、桌子和文件柜等硬表面物体对声波有很好的反射作用，而地毯、窗帘和布等软质材料则是声波的不良反射体。因此在充满软质材料的区域应该避免使用超声波传感器。,7,2019/5/25,常用防盗报警器的种类及特点,（3）微波雷达传感器：微波雷达探测器是一种将微波收、发设备合置的探测器，采用多普勒雷达的原理，将微波发射天线与接受天线装在一起，通过检测活动目标产生的反射波频差进行报警。微波入侵探测器的主要缺点是安装要求高，微波段的电磁波由于波长较短，故穿
5、透力强，所以在安装时不要面对室外。另外金属物体对微波反射较强，因而在探测器防范区域内不要有大面积（或体积较大）物体存在，如铁柜等，否则其后面的阴影部分会形成探测盲区，造成防范漏洞。其另一个缺点是会发出对人体有害的微量能量，因此使用时必须将能量控制在对人体无害的水平。,8,2019/5/25,常用防盗报警器的种类及特点,（4）玻璃破碎探测器：利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生变形时将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破碎声音（10k15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（如说话、走路声）则有较强的抑制作用。但该产品灵敏度非常难调，灵敏
6、度过高，则室外的风吹雨打所也能导致报警；灵敏度过低，则会因盗贼轻轻拉开窗户力度过轻而未感测到振动而产生漏报警。,9,2019/5/25,常用防盗报警器的种类及特点,（5）主动式红外发射接收传感器：主动式红外发射接收传感器由主动红外光发射器和接收器两部分组成。红外光在人眼看不见的光谱范围，经过光束聚焦，在收发器之间形成红外光束，当有人经过这条无形的封锁线时，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端由于红外光束产生变化将自动识别是否报警。,10,2019/5/25,（6）被动式热释电红外传感器 被动式红外入侵探测器采用热释电红外探测元件来探测移动目标。只要物体的温度高于绝对零度，就会不停地向四周辐射红外
7、线，被动式热释电红外传感器利用移动目标(如人、畜、车)自身辐射的红外线进行探测。,常用防盗报警器的种类及特点,11,2019/5/25,与其它类型的保安设备相比，被动式红外入侵探测器具有以下特点： 1) 不需要在保安区域内安装任何设备，可实现远距离控制； 2) 由于是被动式工作，不产生任何类型的辐射，故保密性强，能有效执行保安任务； 3) 与环境照度无关，可以昼夜工作，特别适宜在夜间或黑暗条件下工作； 4) 由于无能量发射，没有容易磨损的活动部件，因而功耗低、结构牢固、寿命长、维护简便、可靠性高。,12,2019/5/25,2. 基于分离元件的被动式热释电红外传感器报警系统设计,（1）被动式热
8、释电红外传感器的结构原理,13,2019/5/25,1）光学系统：主要由菲涅耳透镜构成，菲涅耳透镜是根据菲涅耳原理制成，其作用主要有两个：一是聚焦作用，即将探测空间内的红外线有效地集中到热释电传感器上。二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度不断变化的形式在热释电红外传感器上产生变化的热释红外信号，这样热释电红外传感器就可以产生相应的控制信号，图9-2为菲涅耳透镜外观图。,14,2019/5/25,2）热释电传感器：热释电红外传感器是报警器的核心器件，它可以把人体的红外线信号转换为电信号以供信号处理部分使用。,热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装，3个引脚分别为
9、电源端（内部开关管D极），信号输出端（内部开关管S极），接地端（GROUND），其外形及引脚见图9-3：,15,2019/5/25,双元热释电红外检测元件LHI968内部电路图如图9-4所示 :,16,2019/5/25,3）信号处理电路：信号处理主要是把热释电传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟和比较，为报警功能的实现打下基础。如图9-5所示,17,2019/5/25,3. 基于集成元件的被动式热释电红外传感器报警系统设计,（1）BISS0001介绍,18,2019/5/25,（2）由BISS0001组成的热释电传感器信号处理电路,19,2019/5/25,20,2019/5/25,4
10、.热释电传感器应用领域及常用型号参数,目前市场上常见的产品主要有：日本KDS产品：KDS209S，PIS-204S；尼赛拉产品：RE200B，RE03B，PD632；德国海曼产品：LHI958，LH1954，LHI1448，LHI878，LHI778，上海产的SD02、PH5324，美国HAMAMATSU公司产的P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然生产厂商众多，但因其结构、外型和基本参数大致相同，大部分可以互换使用。,21,2019/5/25,22,2019/5/25,5热释电红外传感器的安装注意事项,1）不能安装在室外。2）红外线热释电传感器应
11、离地面22.4米，向下倾斜15度角。3）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。4）红外线热释电传感器和被探测的人体之间不得间隔家具、大型盆景、玻璃、窗帘等其他物体。5）红外线热释电传感器不能直对门窗及有阳光直射的地方，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。6）安装探测器的天花板或墙要坚固，不能有晃动或震动。,23,2019/5/25,9.1.2.无线门磁传感器系统设计,1.无线门磁传感器简介,无线门磁传感器是一种在保安监控、安全防范系统中常用的器件，其体积小，工作可靠，通过无线工作，使用
12、起来非常方便。,24,2019/5/25,2.无线门磁传感器内部工作原理,25,2019/5/25,3.PT2262介绍,26,2019/5/25,9.2家居有害气体检测报警系统设计,9.2.1.常用气敏传感器分类及工作原理 气敏传感器是一种将检测到的气体类别、成分、和浓度转换为电信号的传感器。可用于对气体的定性或定量检测。气敏材料与气体接触后会发生化学或物理相互作用，导致其某些特性参数的改变，包括质量，电参数，光学参数等。气敏传感器利用这些材料作为气敏元件，把被测气体种类或浓度的变化转化成传感器输出信号的变化，从而实现气体检测目的。,27,2019/5/25,9.2.2.基于QM-N5型气敏
13、元件的家居有害气体检测报警电路设计,28,2019/5/25,9.3火灾报警系统传感器选择与设计,“火灾”，是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一， 火灾的发展过程大致可以分为初期阶段、发展阶段和衰减熄灭阶段。选择合适的火灾探测器的目的在于：在初燃生烟阶段，能自动发出火灾报警信号，达到早期预警的目的。,29,2019/5/25,9.3.1.常用的火灾探测器种类及原理介绍,1.感烟探测器 （1）离子感烟探测器 （2）光电感烟探测器 2.感温火灾探测器 （1）双金属片型 （2）膜盒型探测器 （3）电子感温探测器,30,
14、2019/5/25,9.3.2.火灾探测器的选择,火灾分为两大类：一类是燃烧过程极短暂的爆燃性火灾；另一类是具有初始阴燃阶段，燃烧过程较长的一般性火灾。对于第一类火灾，必须采用可燃气探测器实现灾前报警，或采用感光式探测器对爆燃性火灾瞬间产生的强烈光辐射作出快速报警反应。这类火灾没有阴燃阶段，燃烧过程中烟雾少，用感烟式探测器显然不行。燃烧过程中虽然有强热辐射，但总的来说感温式探测器的响应速度偏慢，不能及时对爆燃性火灾作出报警反应。一般性火灾初始的阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很弱的火光辐射，此时应选用感烟式探测器。烟雾粒子较大时宜采用光电感烟式探测器。烟雾粒子较小时由于对光的遮挡和散射能力较
15、弱，光电式探测器灵敏度降低，此时宜采用离子式探测器。火灾形成规模时，在产生大量烟雾的同时，光和热的辐射也迅速增加，这时应同时选用感烟、感光及感温式探测器，把它们组合使用。,1.火灾类型及形成规律与探测器的关系,31,2019/5/25,2.根据建筑物的特点及场合的不同选用探测器,建筑物的室内高度的不同，对火灾探测器的选用有不同的要求。房间高度超过 12m 感烟探测器不适用，房间高度超过 8m 则感温探测器不适用，这种情况下只能采用感光探测器。对于较大的库房及货场，宜采用线型激光感烟探测器，而采用其它点型探测器则效率不高。在粉尘较多、烟雾较大的场所，感烟式探测器易出现误报警，感光式探测器的镜头易
16、受污染而导致探测器漏报。因此，在这种场合只有采用感温式探测器。,32,2019/5/25,9.3.3.离子感烟探测器设计,1.MC14468介绍,33,2019/5/25,34,2019/5/25,2.MC14468应用电路图,35,2019/5/25,9.3.4.光电感烟探测器设计,物质在燃烧初期会产生大量的烟雾颗粒和一氧化碳等大量有害气体。烟雾颗粒的大小(以直径计)一般在0.0l9um之间。这些烟雾颗粒分布界面极大、性质也不稳定，容易使光产生散射。光电式烟雾传感器将烟雾颗粒作为被测对象，通过进入烟室内的烟雾颗粒对发光元件发出的红外光的散射作用，从而引起接受元件端产生电量的变化，通过判断电量的变化确定烟雾报警状态。,36,2019/5/25,1.MC145010介绍,37,2019/5/25,38,2019/5/25,2.MC145010应用电路,39,2019/5/25,9.4 家居温湿度检测传感器系统设计,9.4.1.常用温度测量传感器及原理介绍,湿度是表示空气中水蒸汽含量的物理量，常用绝对湿度、相对湿度、露点等表
