热释电传感器自动感应控制电路设计

摘要：热释电红外传感器是一种以非接触的形式感应红外辐射并将其转换为电信号的器件，由于其可较好的完成对电磁场、灯光等干扰的抵抗，且具有功耗小、成本低、隐蔽性好、灵敏度高等特点，因此特别适合于开发制作各种形式的人体感应开关，如自动感应门、感应水龙头开关等。

关键词：热释电红外传感器；电压比较；单稳态

热释电红外传感器主要由传感器探测元、菲涅尔透镜、干涉滤光片、场效应管匹配器和滤光窗等几部分组成。其中传感器探测元由一种高热电材料制成，在每个探测器内装有两个反极性串联的探测元，以抑制高温产生的干扰。菲涅尔透镜一般装于探测器前方，用于提高探测器的灵敏度。场效应管主要用于完成阻抗变换。热释红外传感器的结构如下图1所示。

1 电路组成

电路主要由热释电红外传感器、信号放大、电压比较、延时电路、继电器控制电路及电源组成。VT1、IC2A 组成放大电路、IC2B组成电压比较器、555时基电路和外围元件组成单稳态电路。图2为电路原理图。

2 原理分析

当人体进入检测范围内，人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释红外传感器的探测元上，热释电红外传感器PIR检测到信号后，由C1耦合，经VT1进行放大，再由C2耦合经IC2A放大后，送电压比较器IC2B ，当比较器IC2B的5脚电压大于6脚电压时，7脚输出高电平，使得VT2导通，IC3的2脚变为低电平，IC3的3脚输出高电平使VT3导通，继电器吸合，并控制相应的执行机构。开关的延时时间由C5、RP2决定，一般可设计定60S左右，调节RP2可控制延时时间。

3 制作与调试

热释电红外传感器选用深圳晶创和立科技有限公司KP500B，主要参数如下：

窗口尺寸：4×3mm

基片厚度：0.5mm

工作波长：514μm

灵敏度：>3300V/W

探测率：（D*）1.5×10^8 cmHz^1/2/W

噪声 <200mV （mVpp） （25℃） 工作电压：2.215V

IC1选用LM7805CV、IC2選用LM358、IC3选用NE555P、VT1～VT3选用8050。用PROTEL 软件制作好印刷电路板图，用雕刻机制作好PCB板，进行安装并通电调试。

用手靠近热释电传感器PIR时LED1亮，同时能听到继电器的吸合声。手离开远红外传感器PIR时，LED1延时亮一段时间后灯灭，同时继电器也延时相应的时间后听到释放声，说明延时电路工作正常。调节RP1可提高电路的灵敏度。

4 结语

传感器技术是测量技术、半导体技术、微电子技术、光学和材料科学等众多交叉学科的综合型前沿高新技术，是自动检测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。传感器巳渗透到工业生产、环境探测等智能化生产领域。热释电红外传感器广泛用于防盗报警装置、自动控制、接近开关、遥测等领域。

参考文献：

[1]陈晓军.传感器与检测技术项目式教程[M].北京：电子工业出版社，2014，3.

[2]董春利.传感器与检测技术[M].北京：机械工业出版社，2016，3.

[3]王雅芳.传感器原理与实用技术[M].北京：机械工业出版社，2014，7.