【文章內(nèi)容簡介】 為止。 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外 傳感器 概述 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。 熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元 件 。 在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探 測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊 光學(xué)系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70 分貝以上，這樣就可以測出 1020米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 熱釋電紅外傳感器 原理 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過 時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um，而探測元件的波長靈敏度在 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對(duì)其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的 紅外線傳感器 。 熱釋電紅外傳感器 結(jié)構(gòu) 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖 所示 。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有Δ T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Δ Q，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓Δ V。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個(gè)場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Δ Q 會(huì)跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，Δ T=0，傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)時(shí)，因人體溫度 與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生Δ T，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件 PZT、場效應(yīng)管 FET 等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為 6mm多層膜干涉濾光片，對(duì)太陽光和熒光燈光的短波長（約 5mm 以下）可很好濾除。熱釋電元件 PZT 將波長在 8mm12mm 之間的紅外信號(hào)的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，為了只對(duì)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，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 (a) 熱釋紅外線傳感器的 結(jié)構(gòu) （ b） 熱釋紅外線傳感器 的 內(nèi)部電路 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路 熱釋電紅外 傳感器 的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn) ： 本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收 ； 環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 熱釋電紅外傳感器的抗干擾性能： 防小動(dòng)物干擾：探測器安裝在推薦的使用高度，對(duì)探測范圍內(nèi)地 面上的小動(dòng)物 ， 一般不產(chǎn)生報(bào)警。 抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。 紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感 ,而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向 )移動(dòng)則最為敏感 。 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。 BISS0001 芯片介紹 BISS0001 是一款傳感信號(hào)處理集成電路。靜態(tài)電流極小 ， 配以熱釋 電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。 BISS0001 不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。 BISS0001 芯片的特點(diǎn) CMOS 工藝 數(shù)?；旌? 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器 采用 16腳 DIP 封裝 BISS0001 芯片的管腳圖及其管腳說明 BISS0001 芯片的管腳圖 引腳 名稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng) A為 “1” 時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 。 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。由 VS的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無 VS的上跳變時(shí)， Vo保持低電平狀態(tài) 。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負(fù)端 8 VRF/RESET I 參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接 VDD，當(dāng)接 “0” 時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) VcVR時(shí)允許觸發(fā) (VR≈) 。 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 CDD 工作電源 正端 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 BISS0001 芯片的管腳說明表 BISS0001芯片的工作原理 BISS0001 芯片的內(nèi)部 框圖： BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。 其內(nèi)部框圖如下： BISS0001內(nèi)部框圖 BISS0001芯片的工作原理： BISS0001的工作方式有兩種，分別為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式和可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式 以下圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器 OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器 OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈) 后，將輸出信號(hào) V2送到由比較器 COP1和 COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào) VSS。由于 VH≈ 、 VL≈ ，所以，當(dāng) VDD=5V時(shí)，可有效抑制 177。1V 的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓 VC時(shí)， COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。 當(dāng) A端接 “0” 電平時(shí)，在 Tx時(shí)間內(nèi)任何 V2的變化都被忽略，直至 Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng) Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)， VO下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期 Ti。在 Ti時(shí)間內(nèi)