热释电红外自动门控制器的设计.doc文档11页在线下载

成阻抗变换。

红外线能量 变化并将其转换为电信号输出。

热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于 完为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器充分发挥了单片机的性能。

其优点硬件电路简单，软件功能完善，控 制系统可靠，性价比较高等特点，具有定的使用和参考价值。

热释电红外传感器原理及应用 热释电红外传感器的原理特性 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。

不同的是 热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸 铅汞陶瓷以及钽酸锂硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化理后就能产生报警信号。

这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为左右的红 外辐射必须非常敏感。

为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光 片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

红外感应源通常采用 热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外 释放电荷，后续电路经检测处感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸 铅汞陶瓷以及钽酸锂硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变 化。

性 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。

的使用和参考价值。

热释电红外传感器原理及应用 热释电红外传感器的原理特了单片机的性能。

应用单片机作为控制核心，步进电机热释电型红外传感器电位 器相结合的系统。

充分发挥部分内容简介和电参数大致相同，大部分可以彼 此互换使用。

部分内容简介和电参数大致相同，大部分可以彼 此互换使用。

本设计主要应用单片机作为控制核心，步进电机热释电型红外传感器电位 器相结合的系统。

充分发挥了单片机的性能。

其优点硬件电路简单，软件功能完善，控 制系统可靠，性价比较高等特点，具有定的使用和参考价值。

热释电红外传感器原理及应用 热释电红外传感器的原理特性 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。

不同的是 热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸 铅汞陶瓷以及钽酸锂硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变 化。

为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征致的热电 元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量 变化并将其转换为电信号输出。

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。

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，故引入的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。

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。

设计时应将高热电材料制成定厚度的薄片，并在它的两面 镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。

由于加电极化的 电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正负极性的。

被动式热释电红外传感器的工作原理与特性 人体都有恒定的体温，般在度，所以会发出特定波长左右的红外线，被 动式红外探头就是靠探测人体发射的左右的红外线而进行工作的。

人体发射的 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用 热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外 释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为左右的红 外辐射必须非常敏感。

为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光 片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的两个 电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释 电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

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，经信号处理而报警。

菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距感应距离，从而产生不同 的监控视场，视场越多，控制越严密。

被动式热释电红外探头的优缺点 优点 本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉。

缺点 容易受各种热源光源干扰 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

易受射频辐射的干扰。

环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

抗干扰性能 防小动物干扰 探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，般不产生报警。

抗电磁干扰 探测器的抗电磁波干扰性能符合中要求，般手机电磁干扰不会引 起误报。

抗灯光干扰 探测器在正常灵敏度的范围内，受米外卤素灯透过玻璃由光学系统热释电红外传感器信号滤波和放大信号处 理和自动门电路等几部分组成。

菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外 探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求 信号不断变化的特性热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的 红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用信号处理主要是把传感器输出的微弱电 信号进行放大滤波延迟比较，为报警功能的实现打下基础。

在该探测技术中，所谓被动是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接 收自然界能量或能量变化来完成探测目的。

被动红外自动门的特点是能够响应人体在探 测区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报 警功能。

图所示是该报警器的工作电路原理图。

当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时， 待测 目标 光学系统 菲涅尔透镜 热释电红 外传感器 信号 处理 自动门控 制电路 电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过个由 组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为，下限截止频率为 。

由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱通常仅有左右，而 且是个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式脉冲电压 的频率由被测物体的移动速度决定，通常为左右，所以应对热释红 外传感器输出的电压信号进行放大。

本设计运用集成运算放大器来进行两级 放大，以使其获得足够的增益。

当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过 窗口比较器的上下限，系统将输出高电平信号无异常情况时则输出低电平信号。

在该 比较器中，用做参考电压，两个运算放大器用做比较，两个二极 管的主要作用是使输出更稳定。

窗口比较器的上下限电压即参考电压分别为和 。

将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单稳电路的触 发信号，并让其输出个脉宽大约为的高电平信号。

再用这脉宽信号作为报警 电路的输入控制信号，来使电路产生的报警信号，最后用三极管 和再次对电信号进行放大，以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出 的报警声。

前两个是两级放大器。

传感器检测到人体红外线后产生的感应信号很微弱， 电路中设置了诸多旁路电容都是为了抑制干扰，避免误动作。

后两个是上下限 电压比较器。

只有传感器感应产生的交变信号经放大达到足够电平才能使其输出为高电 平，以控制后面继电器是否得电。

得电，此时将进入自动门控制部分。

得电则 得电吸合，常开闭合自锁，电机开始正转，门就慢慢打开。

当接触到行程开关 后，之前动作的触点复位，电机停止，门也不动了，直处于开启状态。

同时行程 开关的常开触点闭合，时间继电器得电延时。

后常开闭合，得电， 常开闭合自锁，电机开始反转，直到碰到行程开关，门已关上，电机停止反转。

以 上为电路运行的所有过程。

安装 元件选择与参数确定 这次设计中主要选择作为主要芯片，因是这两块芯片在以前学过的书本中都 有所接触，运用起来相对比较熟悉。

是个具有两极放大的比较器。

而在自动门 控制电路中，我使用了继电器时间继电器行程开关等些强电器件来实现自动门的 正常工作。

结论 随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外 光谱仪红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉技术性能稳定而受到广大用 户和专业人士的欢迎，广泛应用于各种自动化控制装置中，既可作为红外激光的 种较理想的探测器，又可适用于防盗报警自动门等红外领域。

参考文献 张岳自动控制原理清华大学出版社 汪学典电子技术基础实验华中科技大学出版社 薛安克自动控制原理西安电子科技大学出版 王义玉红外探测器兵器工业出版社 杰哈红外技术应用化学工业出版社 朱强自动检测技术山东科学技术出版社 赵秀丽红外光学系统设计机械工业出版社 陈永甫红外探测与控制电路人民邮电出版社 附件电气原理图 热释点红外信号处理单元 自动门控制单元 附件二版图 热释电红外自动门控制器的设计 绪论 随着社会的不断进步，人们不断去追求舒适，方便的生活环境。

于是相应的电子产 品产生，自动门同样出现在人们的生