紅外線人體感應器的工作原理及電路設計圖「紅外線傳感器的工作原理」

隨著物聯網的發展，檢測是否有人經過，或者檢測人的動作，紅外線人體感應器的應用原來越普及。

基本原理

紅外線人體感應器是指當有人進入產品的感應范圍之后用探測儀探測人體的變化。而本文將著重介紹紅外線人體感應器的工作原理。

紅外線人體感應器的外形圖

紅外智能節電開關是基于紅外線技術的自動控制產品，當有人進入感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應范圍，將持續接通；人離開后，延時自動關閉負載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節能，更顯示出人性化關懷。

所謂的人體紅外感應開關是指一種當有人從紅外感應探測區域經過而自動啟動的開關。人體紅外感應開關的主要器件為人體熱釋電紅外傳感器。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發出特定波長10μm左右的紅外線，被動式紅外探頭就是探測人體發射的10μm左右的紅外線而進行工作的。

人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續電路經檢測處理后就能觸發開關動作。人不離開感應范圍，開關將持續接通；人離開后或在感應區域內長時間無動作，開關將自動延時關閉負載。

基于紅外線技術的自動控制產品。過零檢測功能：無觸點電子開關，延長負載使用壽命。應用光敏控制，開關自動測光，光線強時不感應。以上是人體紅外感應開關的特點的一些相關介紹，希望可以提供參考。

一些公共廁所里面的自動水龍頭，是通過紅外線反射原理，當人體的手或身體的某一部分在紅外線人體感應器的紅外線區域內，紅外線發射管發出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，通過集成線路內的微電腦處理后的信號發送給脈沖電磁閥，電磁閥接受信號后按指定的指令打開閥芯來控制頭出水；當人體的手或身體離開紅外線感應范圍，電磁閥沒有接受信號，電磁閥閥芯則通過內部的彈簧進行復位來控制的關水。

紅外線人體感應器性能穩定，真正做到了既節能又環保，可以說是聲光控產品的完美替代產品。它是通過人體輻射、能自動快速開啟各種燈具、防盜報警器、自動門等各種設備。特別適用于中、高級賓館、公寓、企事業單位、商場、過道、走廊等。觸發方式為一次觸發及連續觸發。

電路設計

BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區域，或用于安全區域的自動燈光、照明和報警系統。

特 點

1、CMOS工藝2、數模混合3、具有獨立的高輸入阻抗運算放大器4、內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾5、內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器6、采用16腳DIP封裝

管腳圖

管腳說明

引腳

名稱

I/O

功能說明

1

A

I

可重復觸發和不可重復觸發選擇端。當A為“1”時

，允許重復觸發；反之，不可重復觸發

2

VO

O

控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發，使Vo

輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發。在

輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保

持低電平狀態。

3

RR1

--

輸出延遲時間Tx的調節端

4

RC1

--

輸出延遲時間Tx的調節端

5

RC2

--

觸發封鎖時間Ti的調節端

6

RR2

--

觸發封鎖時間Ti的調節端

7

VSS

--

工作電源負端

8

VRF

I

參考電壓及復位輸入端。通常接VDD，當接“0”時

可使定時器復位

9

VC

I

觸發禁止端。當Vc<VR時禁止觸發；當Vc>VR時

允許觸發(VR≈0.2VDD)

10

IB

--

運算放大器偏置電流設置端

11

VDD

--

工作電源正端

12

2OUT

O

第二級運算放大器的輸出端

13

2IN-

I

第二級運算放大器的反相輸入端

14

1IN

I

第一級運算放大器的同相輸入端

15

1IN-

I

第一級運算放大器的反相輸入端

16

1OUT

O

第一級運算放大器的輸出端

工作原理BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數模混合專用集成電路。

以下圖所示的不可重復觸發工作方式下的波形，來說明其工作過程。 不可重復觸發工作方式下的波形1、利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。

2、然后耦合給運算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發信號Vs。

3、由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當VDD=5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統的可靠性。

4、COP3是一個條件比較器。當輸入電壓Vc<VR(≈0.2VDD)時，COP3輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發信號Vs向下級傳遞；而當Vc>VR時，COP3輸出為高電平，進入延時周期。

5、當A端接“0”電平時，在Tx時間內任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結束，即所謂不可重復觸發工作方式。當Tx時間結束時，Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti。在Ti時間內，任何V2的變化都不能使Vo跳變為有效狀態（高電平）,可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。

以下圖所示的可重復觸發工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復觸發工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發Vo為有效狀態。在Vc=“1”、A=“1”時，Vs可重復觸發Vo為有效狀態，并可促使Vo在Tx周期內一直保持有效狀態。 在Tx時間內，只要Vs發生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續延長一個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態，則Vo一直保持有效狀態；若Vs保持為“0”狀態，則在Tx周期結束后Vo恢復為無效狀態，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內，任何Vs的變化都不能觸發Vo為有效狀態。

應用線路圖

BISS0001的熱釋電紅外開關應用電路圖

上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經由電壓比較器COP1和COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經晶體管T1放大驅動繼電器去接通負載。

R3為光敏電阻，用來檢測環境照度。當作為照明控制時，若環境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發信號Vs。SW1是工作方式選擇開關，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發工作方式；當SW1與2端連通時，芯片則處于不可重復觸發工作方式。圖中R6可以調節放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調整，觸發封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。