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1、目录摘要I1 红外热释电 21.1什么是红外热释电 21.2工作原理及其特性 21.3 被动式热释电红外探头的优缺点 31.4 红外线热释电传感器的安装要求 42 总体设计 43 硬件设计 43.1 总电路的设计 43.2 BH9402 热释电红外传感模块 63.3 NE555 简介 73.4 光敏电阻 94 总结 12参考文献 141 红外热释电1.1 什么是红外热释电热释电红外线传感器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
2、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 1020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
3、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 910-um， 而探测元件的波长灵敏度在 0.220-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710-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。1.2 工作原理及其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。
4、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
5、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。1.3 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（1）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
6、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461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。1.4 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
7、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。2 总体设计本设计采用BH9402热释电红外传感模块控制的热释电红外控制照明灯， 该模块内集成了 PIR传感头、红外线处理集成电路及菲涅耳透镜，所以电路结 构简洁，制作与使用都比较方便。工作原理：采用BH9402的热释电红外控制照明灯电
8、路原理图如图所示，它由一体化 热释电红外传感模、光控制电路、时基集成电路及电源等部分电路组成。3 硬件设计3.1 总电路的设计图 3.1如图3.1所示光敏电阻器RG组成光控电路，在白天因受自然光照射，RG呈低电阻，它与模块内部电路R7分压，使得SN9210的9脚电平低于0.2Vdd 时，电路被封锁，输出端 CP不会有输出。当夜幕来临时，RG阻值逐渐增大， 故使SN9210的9脚电平不断抬高，当高于0.2Vdd时，电路就处于工作状态。 一旦有人进入模块的监视范围，信号输出端CP就输出一个高电平脉冲，VT瞬 间导通，NE555时基电路的触发端即2脚获得低电平触发，与组成的单稳态触 发器翻转进入暂稳
9、态，时基电路3脚输出高电平，导致晶闸管 VT2开通，电灯 HL便点亮。人体离开现场后，模块端无输出，VT1保持截至态。但NE555时基电路的 3脚仍能保持高电平，电灯HL依然点亮。直至电容C1经R2充电，电位不断 升高，当升至2/3Vdd时，时基电路复位，3脚恢复低电平，VT2失去触发电 流，当交流电过零时即关断，灯HL熄灭。电路延迟熄灭时间由R2与C1数值 决定，可由T=1.1R2*C1公式估算。如果人体持续在模块监视区域活动，电灯 将保持长亮不熄。本机电源采用电容 C5降压、全桥U整流、VS稳压和C4 滤波获得稳定的5V直流电压供BH9402模块与NE555时基电路用电。3.2 BH940
10、2 热释电红外传感模块1）概述BH9420是北京华旭电子技术公司生产的热释电红外传感模块，该模块内部包含有一台完整的热释电红外传感探测器所需的所有电路及菲涅尔透镜，以方 便用户使用。图 3.2 BH9402 模块内部电路原理（3）功能与参数BH9420模块安装在一个灰色塑料盒里，盒内有一块印制电路板，板上装有 P2288热释电红外传感器（PIR）与专用红外信号处理传感电路SN9210，在 PIR正面安装有一只半球形乳白色菲涅尔透镜。模块对外仅4根引线：橙色线为电源正极线（V+）；蓝色线为使能端（SL），用来扩展功能，此端平时通过 内部电阻R7接电源正极，通电后该端既有高电平输出，维持2-5s是
11、后恢复低电平，此时整个电路处于守候状态，如果在该使能端与电源负端之间接一只光 敏电阻器，模块便具有光控功能，即白天模块不会有输出，如果用于报警系统， 可以对该端进行集中控制，即用开关通过 1K电阻对该端强行接地，模块不会有 输出，待工作人员撤离现场后，再打开开关使模块进入监控状态；绿色线为信 号输出端（CP）,模块一旦被触发，便输出高电平，脉冲宽度由内部电路 R9、C6数值决定，出厂时设定在2-5s,读者如需更改，可打开盒盖在印制板上焊下C6 （或R9），将其更改之；白色线为地端（GND）接电源负端。参数名称单位参考值参数名称单位参考值工作电压V2.55.5探测视场角度O120静态功耗“ AW
12、 100(5V 时)探测距离m5输出脉冲幅度V三0.8VDD使用环境温度C-10+15输出高电平电流mA三0.5相对湿度%0W 85输出脉冲宽度s25表一 BH9402 模块的主要电参数3.3 NE555 简介( 1 )概述图 3.3NE555 （Timer IC ）大约在 1971 由 Signetics Corporation 发布，在当时是唯一非常快速且商业化的 Timer IC ,在往后的30非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电，尽管近 CMOS技术版本的Timer IC 如 MOTOROLA的MC1455已被大 的使用，但原规格的NE555依然正常的 在市场上供应，尽管新版IC在功能
13、上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化， 所以到目前可直接的代用。NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的 接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、 可产生的振荡频率也不大相同；而 555是一个用途很广且相当普遍的计时IC， 只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。（2）功能及特点a. NE555的特点有：只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范 围极广，可由几微秒至几小时之久。它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的
14、高、低态组合。其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。它 的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。b. NE555引脚位配置说明下：图3.4Pin 1 （接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。Pin 2 （触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信 号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC。Pin 3 （输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压 少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到 O伏左右的低电位。于高电位时的最 大输出电流大约200 mA。Pin 4 （重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使
15、输出 回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin 5 （控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时 器经营在稳定或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率。Pin 6 （重置锁定）-Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电 压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。Pin 7 （放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当 输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH,对地为 高阻抗。Pin 8 （V +）-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围 是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。参数功能特性：供应电压4.5-18V 供应电 3-6 mA输出电 225mA （max）上升/下时间100 ns（3）NE555的相关应用：NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器 （Monostable Mutlivibr
