【文章內(nèi)容簡介】 雙元件兩種，雙元件型傳感器中有兩個反相串聯(lián)的敏感元件。只有一個敏感元件的則稱為單元件型。，使用時(shí)D 端接電源正極,G端接電源負(fù)極,S 端信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起, 目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射, 熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上,從而使傳感器輸出電壓信號。雙元件型熱釋電紅外傳感器具有如下特征：1） 當(dāng)入射的能量順序地到兩個元件時(shí)，由于兩個元件反相串聯(lián)，幫輸出比單元件型要高2位；2） 由于兩個敏感元件相連接，因此對于同時(shí)輸出的能量會互相抵消。由于上述特征，所以雙元件型傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1） 可以防止因太陽光等非控制紅外線所引起的誤差或誤動作；（2） PZT元件同時(shí)又具有壓電效應(yīng)，所以雙元件可消除因振動而引起的誤差；（3） 可以防止因周圍環(huán)境溫度變化而引起的誤差。為了提高熱釋電紅外傳感器的接收靈敏度，通常備需要在在傳感器上加裝菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡實(shí)際上是一個透鏡組，每個透鏡單元只有一個不大的視場，相鄰視場既不連續(xù)也不相交，之間均相隔一個盲區(qū)和高靈敏區(qū)，這相當(dāng)于紅外線射入一個視場后又越過這個視場，再進(jìn)入另一個視場，如此進(jìn)行下去使熱釋電元件的溫度變化的快慢，所以輸出信號強(qiáng)弱取決于敏感元件溫度變化的快慢，所以輸出信號幅度將極大的增強(qiáng)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可提高組件的接收靈敏度，增大接收距離。目前配上透鏡可檢測10m左右，采用新設(shè)計(jì)的雙重反射型，其檢測距離可達(dá)20m以上。(a)是菲涅耳透鏡的正面外形圖，使用時(shí)應(yīng)將菲涅耳透鏡的交點(diǎn)對準(zhǔn)傳感器敏感元件的中民，（b）所示。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料,它的探測波長范圍為0. 2～20μm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度, 該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外,還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。幾種常用的熱釋電紅外傳感器的特性參數(shù)下表一所示。用途不同的傳感器的技術(shù)特性也不同，一般窗口通帶為1～20μm適合溫度檢測，如LN206型；435177。，如LMS1型；7～14μm為通用型，適用于防盜報(bào)警，如P228型等。此外，SD05為四元件型，LH1958為高性能型，F(xiàn)01為扁平微型等。表一：幾種常用的熱釋電紅外傳感器的特性參數(shù)號型數(shù)參LN206P228SD02LS064LN084PIS204SPIS209S靈敏度（373K，1Hz，1Hz）[V/W]11006500650～1300330039001500min1500mim噪聲[μV/Hz]15～60max60max窗口帶通[μm]1～206～144～7～147～155～145～14直流工作電壓[V]3～153～152～10～152～153～153～15工作溫度[。C]20～+7040～+5010～+5030～+7030～+7010～+5010～+50儲存溫度[。C]20～+8055～+12530～+7040～+8040～+8020～+7020～+70本設(shè)計(jì)采用日本KDS公司所產(chǎn)的KDS9雙源（大窗口）紅外人體感應(yīng)傳感器，采用3腳封裝。其典型應(yīng)用圖如下： KDS9的典型應(yīng)用目前，市場上出現(xiàn)的熱釋電人體紅外線傳感器主要有上海產(chǎn)的SD0PH5324，德國產(chǎn)的LH195LH1958，美國HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02RS02D等。雖然它們的型號不一樣，但其結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。利用特殊信號處理方法后，有些有缺點(diǎn)的被動式熱釋電紅外探頭可在某些領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，有很多生產(chǎn)商根據(jù)PIR傳感器的特性設(shè)計(jì)了專用信號處理器，比如HOLTEK HT761X、PTI PT8A26XXP、WELTREND WT807BISS000CS9803GP等。本設(shè)計(jì)采用熱釋電紅外探頭處理芯片GS9803GP，用來判斷車輛的出入，當(dāng)紅外探頭檢測到有車出入時(shí)，給單片機(jī)提供一個中斷信號執(zhí)行預(yù)定動作，設(shè)置此兩種信號發(fā)送之保安室。采用另一個熱釋電紅外GS9803GP電路，用來判斷在夜晚小區(qū)有小偷進(jìn)入停車場偷車時(shí)進(jìn)行報(bào)警。器件CS9803原理 *(DC)，工作電流小于1mA*外接振蕩電阻、電容。*配用帶菲涅爾透鏡的熱釋電紅外傳感器可使探測距離達(dá)10m以上。 *外接有硫化鎘(CDS)傳感器，白天抑制輸出。 *輸出可驅(qū)動繼電器或可控硅。*內(nèi)置兩級增益可調(diào)運(yùn)放電路及溫度補(bǔ)償電路，能抑制熱氣團(tuán)流所產(chǎn)生的紅外干擾。*通過外部RC元件可調(diào)整輸出控制時(shí)間的長短。 *內(nèi)置穩(wěn)壓輸出3．1V直接驅(qū)動PIR。 CS9803的引腳排列 *集成過零檢測，交流電源同步觸發(fā)，抵御開關(guān)器件對電源的干擾。*與WELTREND公司W(wǎng)T8072兼容。*采用DIPl6封裝。外圍電路簡單，安裝調(diào)試方便。表二：CS9803的引腳功能引腳號符號功能1UOU1第一運(yùn)放輸出端2NH1第一運(yùn)放同相輸出端3H1第一運(yùn)放反相輸入端4VREF參考電壓端，可供PIR工作5GND接地端6TB系統(tǒng)時(shí)鐘外接RC元件端7QTEST測試端8TC1輸出延時(shí)控制端，外接RC元件與芯片組成定時(shí)電路9CDS光控輸入端，外接光敏元件以抑制白天輸出10TRIAC雙向晶閘管驅(qū)動輸出端11RELAY繼電器驅(qū)動輸出端12ZCD過零檢測輸入端（僅用于雙向晶閘管驅(qū)動輸出電路）13VDD電源正端14H2第二運(yùn)算放大器反相輸入端15NH2第二運(yùn)算放大器同相輸入端16UOU2第二運(yùn)放輸出端表三：CS9803的有關(guān)電參數(shù)參 數(shù)名 稱符號單位參 數(shù) 值最 小典 型最 大電源電壓VDDV——177。10％——維持電流IDDmA1————參考電壓VREFV——177。％——參考電壓輸出電流——μΑ——20——運(yùn)算放大器開環(huán)增益——Db——60——TRIAC端灌入電流——mA————15TRIAC端輸出電流——μΑ50————RELAY端灌入電流——mA————5RELAY端輸出電流——mA————5應(yīng)用電路原理圖：功能說明1. PIR感應(yīng)信號經(jīng)內(nèi)部放大，如果判斷有觸發(fā)，運(yùn)放輸出高電平。這時(shí)候計(jì)時(shí)檢測電路開始計(jì)時(shí)，計(jì)滿一定內(nèi)部時(shí)鐘周期，跳變?yōu)楦?可避免誤觸發(fā))。 2．CDS接內(nèi)部施密特觸發(fā)器，白天CDS阻值低，施密特反相器輸出為低，抑止輸出：天暗則相反，施密持反相器輸出為高。 3. 過零檢測在交流電源過零時(shí)產(chǎn)生過零脈沖。在1，2，3同時(shí)為高時(shí)，輸出控制器4. PIR與IC引線越短越好，以免引入噪聲干擾。5．采用阻容降壓，應(yīng)選用正品電路，注意安全，可適當(dāng)增加保護(hù)元器件或電路。6．在1所述情況下的計(jì)時(shí)期間，CDS觸發(fā)信號不起作用。7. PIN6所接R，C決定IC內(nèi)部時(shí)鐘。F＝(1177。 20％)/。TRIAC觸發(fā)時(shí)間寬度為2/F。8. PIN8所接R，C決定IC內(nèi)部定時(shí)器的周期，頻率同樣滿足要求7所示的計(jì)算公式。調(diào)節(jié)R，C，可以調(diào)整輸出控制的時(shí)間長短，根據(jù)應(yīng)用實(shí)際要求而定。目前，紅外線檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、土木建筑、海洋、氣象、宇航等領(lǐng)域。下表給出一些應(yīng)用的實(shí)例。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例工業(yè)熱處理和加工過程的檢查；鑄件、焊接伯的非破壞性檢查；軸承；壓延加工過程中的發(fā)熱和熱分布的監(jiān)視；汽車；飛機(jī)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；發(fā)電機(jī)；變壓器、動力線接合部的檢查等水產(chǎn)業(yè)魚場調(diào)查農(nóng)林業(yè)區(qū)域病蟲調(diào)查、產(chǎn)量估算環(huán)境保護(hù)海水污染調(diào)查、排水污染醫(yī)學(xué)紅外線圖像診斷（紅外線攝像）科研、學(xué)術(shù)地質(zhì)、水資源、洋流、火山、氣象等安全保衛(wèi)監(jiān)視高爐、鍋爐等異常泄漏、火災(zāi)報(bào)警、防盜報(bào)警自動化裝置自動燈、自動門、自動講解等交通運(yùn)輸火車軸承溫度測量 單片機(jī)系統(tǒng)概述單片機(jī)是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計(jì)算機(jī)，這些部件包括中央處理器CPU，數(shù)據(jù)存儲器RAM，程序存儲器ROM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口。 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖由于單片計(jì)算機(jī)具有體積小，重量輕，耗電少，功能強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)，又由于數(shù)據(jù)大多是在芯片內(nèi)傳送處理，所以運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)從七十年代問世以來，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)歸結(jié)起來有以下特點(diǎn)：●單片機(jī)具有獨(dú)立的指令系統(tǒng)，可以將我們的設(shè)計(jì)思想充分體現(xiàn)出來，使產(chǎn)品智能化?！裣到y(tǒng)配置以滿足控制對象的要求為出發(fā)點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。●應(yīng)用系統(tǒng)通常將程序駐留在片內(nèi)（外）ROM中，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，使用方便。●單片機(jī)本身不具有自我開發(fā)能力，一般需借助專用的開發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試，但最終開成的產(chǎn)品簡單實(shí)用，成本低，效益高。●應(yīng)用系統(tǒng)所有用存儲器芯片可選用EPROM、E2PROM、OTP芯片或利用掩膜形式生產(chǎn)，便于批量生產(chǎn)和應(yīng)用。大多單片機(jī)如51系列，開發(fā)芯片和擴(kuò)展應(yīng)用芯片相互配套，降低了系統(tǒng)成本。●由于系統(tǒng)小巧玲瓏，控制功能強(qiáng)、體積小，便于嵌入被控設(shè)備內(nèi)，大大推動了產(chǎn)品的智能化。如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、智能儀器儀表、洗衣機(jī)、電冰箱、電視機(jī)等都是典型的機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品。MCS51系列單片機(jī)是INTEL公司1980年推出的通用型單片機(jī)。它的基本型產(chǎn)品是8051，8031和8751，它們是都是HMOS工藝的，此外還有低功耗基本型的CMOS工藝器件80C51，80C31,87C51等，可以分別與上述器件兼容，它們具有在運(yùn)行中或掉電后能保護(hù)片內(nèi)信息的低功耗工作方式。 近年來，隨著美國ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)的推出和單片機(jī)C語言的廣泛應(yīng)用，MCS51單片機(jī)有了進(jìn)一步的活力。AT89系列以MCS51為內(nèi)核，兼容了MCS51的硬軟件了，其主要優(yōu)點(diǎn)是：片內(nèi)的電可擦寫閃爍存儲器可方便地被編程核加密；時(shí)鐘頻率的提高使運(yùn)算速度加快；產(chǎn)品中的20腳封裝形式的機(jī)種，使其體積更小，更具有應(yīng)用的靈活性。系列單片機(jī)引腳功能：51系列單片機(jī)的40個引腳中有電源和地線引腳，2個外接時(shí)鐘源引腳，4個控制信號或與其他電源復(fù)用的引腳和32條I/O口線。右圖所示為51系列單片機(jī)引腳及邏輯符號，這些引腳的功能如下:⒈電源引腳VCC和GNDVCC(40腳):電源端，接+5VGND(20腳):接地端通常VCC和GND之間應(yīng)接高頻和低頻濾波電容。⒉時(shí)鐘電路引腳XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)∶XTAL1(19腳)接外部石英晶體和微調(diào)電容一端。在片內(nèi)，它是振蕩器倒相放大器的輸入。若使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。XTAL2(18腳)∶接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)，它是振蕩器倒相放大器的輸出。若使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳作為外部時(shí)鐘的輸入端。⒊控制信號引腳ALE/PROG(30腳)、PSEN非(29腳)、EA非/VPP(31腳)、RST/VPD(9腳)、ALE/PROG非(30腳) :地址所有信號輸出端，在存取片外存儲器是，用于鎖存低8位地址。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE端就周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率向外輸出正脈沖信號。ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL器件。此引腳的第二功能EPROG非是對片內(nèi)帶有4K字節(jié)置PROM的8751固化程序時(shí)，作為編程脈沖輸入端。PSEN非(PR05RAMSTO ENABLE，29腳)∶程序存儲允許輸出端。是片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效，CPU從外部程序存儲器讀取指令時(shí)，PSEN非在每個機(jī)器周期中兩次有效。但在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的PSEN非不出現(xiàn)。EA非Vpp(31腳) :程序存儲器地址允許輸入端。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令，但當(dāng)PC 中的值超過0FFFH編程時(shí)，該端接21v的編程電壓。RST/VPD(9腳)∶復(fù)位信號輸入端。高電平有效，在此輸入端保持功能，若在該端+5V備用電源，一旦在使用中Vcc忽然消失(掉電)，則可以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。復(fù)位以后，P0P3口均為高電平、SP指針重新賦值為07H，Pc被賦值為0000H。后各內(nèi)部寄存器初態(tài)見表。最常見的復(fù)位電路如圖74所示。在通電瞬間，由于RC的充電過程，在RST端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持10ms以上，就能使單片機(jī)可靠復(fù)位。當(dāng)采用6MHz時(shí)鐘時(shí)，CR取22vF、R1取200歐姆、R2去1K歐姆可靠地上電復(fù)位及手動復(fù)