热释电远红外人体接近开关设计)讲解.doc

成绩评定： 传感器技术 课程设计 题 目 热释电远红外人体接近开关设计 摘要 本文介绍了红外线感应开关的原理，采用热释电红外探（LN074B）将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，制成热释电红外人体感应开关。利用红外感应技术和光学原理，通过控制电路来实现智能开关。当人进入感应范围内时，专用传感器探测到移动热源（人体红外线光谱）的变化，就会自动把灯点亮，当人离开后，在预先设定的时间延时后，灯会自动熄灭。本设计结构简单，本身不发生任何类型的辐射，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。人到灯亮，人离灯灭，亲切方便，安全节能。 关键词：红外线感应 、热释电、菲涅尔透镜、集成电路芯片 目 录 一 、设计目的 1 二、设计任务与要求 1 2.1设计任务 1 2.2设计要求 1 三、设计步骤及原理分析 2 3.1设计方法 2 3.2设计步骤 2 3.3设计原理分析 2 四、课程设计小结与体会 7 五、参考文献 8  一设计目的 在比较了各种感应开关的特点之后并结合当前社会提倡节能减排的要求，显而易见热释电红外线人体感应开关更能满足社会所需，应用前景更广。接触开关，生产调试困难，无法上批量生产，而且工作不稳定。声控开关，外界噪音误使开关开启，如犬吠声，汽车喇叭声会造成资源的浪费，声控开关的老化只能靠人为制造噪音才能启动，这显然是打扰别人的安静，特别是在夜间往往影响睡觉的人。而人体红外线感应开关年耗电量小，利用人体红外线感应原理，辅之高精密传感器能够很好节能，所以我们这次设计的是热释电红外人体感应开关，从而实现智能，节能，方便的生活。 二设计任务及要求 2.1设计任务 为实现方便生活和节约用电的目的，我们需要设计一个根据人体的自身红外热能感应触发的开关设置从而实现方便自动智能的开关————热释电红外人体接近开关。使人们生活更加舒适安静。 2.2设计要求 1）热释电红外传感器应离地面2.0——2.2米 2）能够准确识别人体 3）热释电红外传感器远离空调，冰箱，火炉等空气湿度变化敏感的地方 4）热释电红外传感器不要直对窗口，以免气流干扰。 三设计步骤及原理分析 3.1设计方法 该传感器采用宽电压设计，可工作于3—15V之间，感应距离0—10m，工作电流≤1mA,外接有硫化镉（CDS）传感器，白天抑制输出可驱动继电器或可控硅，内置两级运放，增益可调，控制时间可调，内置稳压输出3.1V直接驱动。 3.2设计步骤 人体红外感应开关主要由红外传感器、光感应电路、菲涅耳透镜及具有延时功能的可控硅触发电路构成，集成电路内含热释电红外传感器、二级运算放大器、比较器、延时定时器、过零检测、驱动电路等构成。 3.3设计原理分析 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后，因热释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10um左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其它物体不会引发探头动作。探头内含两个互串或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，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。为了增强敏感性并降低白光干扰，通常在探头的辐射面覆盖菲涅尔透镜，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—10um，中心为6um，均处于红外波段。 下面图1是电路原理图 图1 PIR感应信号经滤波进入芯片内部进行放大，与基准电压比较,如果判断有触发，运放输出高电平。这时候计时检测电路开始计时，计满一定内部时钟周期，跳变为高（可避免误触发）。图1中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。 图1中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R9