传感器公开课-红外小夜灯的设计与制作.ppt

传感器公开课 红外小夜灯的设计与制作 一、任务要求 设计并制作红外感应小夜灯，要求夜间 在一定范围内有人经过时，小灯点亮并且 延时10s钟后自动熄灭。 热释电传感器的感应范围 二、知识链接 1、光敏电阻 2、555定时器 3、热释电传感器 当光敏电阻受到光照时，阻值减小。 1、光敏电阻 光敏电阻演示 当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。 暗电流（越小越好） 无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大 暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好 （1）单稳态触发器 （2）555定时器构成多谐振荡器 （3）555定时器构成施密特触发器 2、555定时器 3、热释电传感器 热释电红外线传感器（Passive Infrared Detector PIR）是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出。 (1)电磁波谱图 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光 波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线 （2）热释电效应: 某些电介质表面温度变化时,在这些电介质的表面会产生电荷。 常用的热释电材料：锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等。 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。 Ｄ端接电源正极， Ｇ端接电源负极， Ｓ端为信号输出 热电元件 两片热释电元件反向串联，目的是消除温度误差 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。将电荷信号转换为电压形式。 滤光片能有效地让人体辐射的红外线通过，同时最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线通过，以免引起干扰。 必须指出的是：热释电元件产生的表面电荷不是永存的，它很快会因元件表面漏电及空气中的各种离子中和。所以热释电元件只能测量温度的变化量及强度周期变化的红外线。 (3)热释电红外感应模块 红外热释电处理芯片BISS0001是一款高性能的传感器信号处理电路,它是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 菲涅尔透镜的作用： 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。 三、电路设计 四、过程评价 检查内容 分值 评分 知识 30分 1、光敏阻传感器的检测 15 2、热释电传感器模块的检测 25 技能 40分 1、电路的正确连接和调试 10 2、实现电路的功能及测试。 20 3、测试的性能良好。 10 素养 20分 1、遵守职业规范。 10 2、遵守用电操作规范。 5 3、出勤和纪律。 5 将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动检测等。 * 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。 * * * 不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米， 配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。菲涅尔透镜窄带（视窗）的设计特点： 一般都是不均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜；下边较少。 一是因为人体下部红外辐射较少； 二是为防止地面小动物红外辐射干扰。 * * 将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动检测等。 * 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。 * * * 不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米， 配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。菲涅尔透镜窄带（视窗）的设计特点： 一般都是不均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜；下边较少。 一是因为人体下部红外辐射较少； 二是为防止地面小动物红外辐射干扰。 * *