PIR感测器.PDF

11167 台北市士林區承德路四段 172 號 5F 5F., No.172, Sec. 4, Chengde Rd., Shilin Dist., Taipei City 11167, Taiwan T : (886) 2 2880-4288 F : (886) 2 2880-4287 PIR 感測器 1. 概述 近年因為溫室效應造成全球氣候異常，各產品就以能符合節能及綠能為設計目標，為達此目 標，許多的電子電器產品就不能隨時的運作，只有在人接近或經過時才需要啟動相關功能，因此 就需要一個感測器能偵測人體的紅外線，而熱釋電 Pyro-electric Infrared Detector(簡稱 PIR)感測 器就是最佳的解決方案，因為 PIR 感測器外殼有一片多層鍍膜可以阻絕大部分紅外線，只讓溫度 接近 36.5 ℃的波長的紅外線通過，所以很適合用來做為人體紅外線的移動偵測；本文主要介紹基 於紘康科技 HY10P 系列單片機的 PIR 感測器的應用。 2. 熱釋電感測器原理 當一些晶體受熱時，在晶體兩端會產生數量相等而符號相反的電荷，這種由熱變化產生的電 極化現象，稱為熱釋電效應。通常，晶體自發極化所產生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表 面的自由電子所中和，所以自發極化電矩不能表現出來。當溫度變化時，晶體結構中的正負電荷 重心相對移位，自發極化發生變化，晶體表面就會產生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比於極化程 度，圖 1 表示了熱釋電效應形成的原理。能產生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件， 其常用的材料有單晶（LiTaO3 等）、壓電陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等）。 圖 1 圖 2 圖 3 熱釋電感測器是利用熱釋電效應，是一種溫度感測器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成， 元件兩個表面做成電極，當感測器監測範圍內溫度有 ΔT 的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上 會產生電荷 ΔQ，兩電極之間產生微弱電壓 ΔV。由於它的輸出阻抗極高，所以感測器中有一個場 效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產生的電荷 ΔQ 會跟空氣中的離子所結合而消失，當環境溫 度穩定不變時，ΔT=0，感測器無輸出。當人體進入檢測區時，因人體溫度與環境溫度有差別，產 生ΔT，則有信號輸出；若人體進入檢測區後不動，則溫度沒有變化，感測器也沒有輸出，所以這 種感測器能檢測人體或者動物的活動。熱釋電紅外感測器的結構及內部電路見圖 2 所示。感測器 主要有外殼、濾光片、熱釋電元件 PZT、場效應管 FET 等組成。其中，濾光片設置在視窗處， 組成紅外線通過的視窗。濾光片為 6mm 多層膜干涉濾光片，對太陽光和螢光燈光的短波長（約 5mm 以下）可很好濾除。熱釋電元件 PZT 將波長在 8mm～12mm 之間的紅外信號的微弱變化 轉變為電信號，為了只對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片， 本資料為紘康科技股份有限公司之專有財產，非經書面許可，不得透露或使用本資料，亦不准複印、複製或轉變成 任何其他形式使用。 1 | 4 頁