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热释电红外传感器电路

2019年07月02日 14:57 xx 作者: 用户评论(0

  热释电红外传感器PIR)属于热电型红外传感器,是基于热电效应原理制成的。

  这种探测元件有三种类型,单元型、双元型、四元型这三种探测元件。火焰检测器、辐射高温计,这样的检测仪表用的是单元型探测元件。因为单元型探测元件的灵敏度极高,需要进行温补来降低灵敏度。所以这种探测元件的传感器一般用于火灾报警器、手持式温度测量仪的测温传感器,也就是灵敏度要求高的场合应用。

热释电红外传感器电路

  而题目说的PIR传感器属于三种当中的双元型或四元型探测元件,而双元型探测元件应用最多。例如下图所示的双元型探测元件结构示意图。

热释电红外传感器电路

  热释电红外传感器需要用到滤光窗(滤光片)。因为PIR传感器能感知的波长范围宽,增强抗干扰能力而只对人体辐射红外线敏感,所以就要用到滤光窗。这里顺便提及下滤光窗的波长范围(0.2um~20um),而人体辐射波长范围(09.35um~9.38um)。得知,人体辐射波长正好在滤光窗波长范围内。因此,滤光窗起到有效的阻值其他光源干扰,只允许人体辐射红外线通过的作用。

热释电红外传感器电路

  有上图的双元型探测元件结构图可知,两个探测元件是以极性相反的方式进行串联,目的是降低自身和环境温度引起的热释电信号干扰。而图中用的场效应管的作用进行匹配阻抗变换。

  阻抗变换过程。由于场效应管的输入阻抗可达10^10欧姆,以共漏极的方式接,可实现阻抗变换,而栅极和探测元件又并联个高电阻值的电阻Rg,用于吸收过多的光能量,防止场效应管损坏,那么从场效应管S极出来的电压信号就可以由放大器方大处理。

  如下图所示的PIR信号调理电路图:

热释电红外传感器电路

  当PIR传感器在它的探测范围内检测到人经过时,在R9两端会产生频率为0.1~10Hz的微弱红外电信号,然后通过R5将信号送往LM358进行第一级放大,第一级运算放大增益为R8/R5约55.6,而且R8与电容C13组成上限截止频率为16Hz的低通滤波器。第二级运算放大增益为R3/R6约20,而且R3与电容C4组成上限截止频率为8Hz的低通滤波器。因此。R9的电信号经过LM358的两级放大后,总得放大增益约为1000,于是初始信号由几mV变成1.2V。而R4和R10构成的偏置电路将第一级放放大器的3号引脚电压置位1.1V,R11、R13、C15构成的串并联电路将用于滤波和除去噪音。

  最后把信号通过单片机进行处理,完成数字滤波、智能鉴幅、环境温度实时检测,来实现增益的自适应调整等操作。

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( 发表人:姚远香 )

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