畢業(yè)設計（論文）-熱釋電紅外傳感無線電遙控報警電路設計1.doc

目錄一、引言-2二、設計思路-3三、熱釋電紅外傳感器3.1熱釋電紅外傳感器的結構原理-43.2熱釋電紅外傳感器的主要技術參數(shù)-83.3熱釋電紅外傳感器的安裝與使用-103.4熱釋電紅外傳感器控制電路-13四、菲涅耳透鏡4.1菲涅耳透鏡的原理-224.2菲涅爾鏡片主要參數(shù)：-244.3菲涅爾透鏡的主要技術指標-284.4如何避免紅外探測器誤報警和漏報警-29五、編碼、譯碼電路5.1編碼電路-315.2譯碼電路-32六、無線發(fā)射接收電路6.1無線發(fā)射電路-326.2無線接收電路-34七、熱釋電紅外探測多路無線報警系統(tǒng)7.1電路組成-357.2工作原理-367.3熱釋電傳感器的測試-38八、設計總結-42九、參考文獻-44引言熱釋電紅外傳感器是一種被動式調制型溫度敏感器件，利用熱釋電效應工作，它是通過目標與背景的溫差來探測目標的。其響應速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關，容易使用。這種探測器，靈敏度高，探測面廣，是一種可靠性很強的探測器。因此廣泛應用于各類入侵報警器，自動開關、非接觸測溫、火焰報警器等，目前生產有單元、雙元、四元、180等傳感器和帶有pcb控制電路的傳感器。常用的熱釋電探測器如：硫酸三甘鈦（tgs）探測器、鈮酸鍶鋇（sbn）探測器、鉭酸鋰（litao3）探測器、鋯鈦酸鉛（pzt）探測器等。熱釋電紅外傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。在電子防盜、人體探測器領域中，熱釋電紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 二、 設計思路 這套被動式紅外探測無線報警系統(tǒng)，總體設計思路是由探測發(fā)射電路和接收報警電路兩部分組成。探測發(fā)射電路通過熱釋電紅外探測器探測人體的紅外輻射信號，并經過放大、編碼和發(fā)射等環(huán)節(jié)，將人體的移動信號轉為電信號應用無線電技術發(fā)射出去；而接收報警電路則是通過對電信解調、譯碼和聲光報警等環(huán)節(jié)，將電信號轉為聲音、光源信號，從而達到無線報警的目的。由于是畢業(yè)設計，在設計過程中要以電路原理為主題，因此在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用、基礎的元器件，避免采用大規(guī)模的集成電路來設計電路。 三、熱釋電紅外傳感器3.1 熱釋電紅外傳感器的結構原理1、自然界的任何物體，只要其溫度高于絕對零度（273），總是不斷地向外發(fā)出紅外輻射，并以光的速度傳播能量。物體向外輻射紅外輻射的能量與物體的溫度和紅外輻射的波長有關。假定物體發(fā)射紅外輻射的峰值波長為m，它的溫度為t，則輻射能量等于紅外輻射的峰值波長m與物體溫度t的乘積。這一乘積為一常數(shù)，即mt29983000（mk）。物體的溫度越高，它所發(fā)射的紅外輻射的峰值波長越小，發(fā)出紅外輻射的能量也越大。某些被稱為“鐵電體”的電介質材料，如鈦酸鉛、硫酸三甘鈦、鉭酸鋰等，受到紅外輻射后其溫度會升高，這種現(xiàn)象稱為紅外輻射的熱效應。能夠在紅外輻射下產生熱效應的材料稱為高熱電系數(shù)材料。上述材料便是這種能在紅外輻射下產生熱效應的高熱電系數(shù)材料。通常,電介質的內部是沒有載流子的，因此它沒有導電能力。但是任何電介質毫無例外地都是由帶電粒子組成的，即由電子和原子核組成的。在外加電壓的作用下，這些帶電粒子也要發(fā)生移動，帶正電荷的粒子趨向負極，帶負電荷的粒子趨向正極。其結果是使電介質的一個表面帶正電，另一個表面帶負電，我們稱這種現(xiàn)象為電極化。在電壓加上去的瞬間到電極化狀態(tài)建立起來的這段時間內，電介質內部的電荷順著外加電場的方向運動，形成一種電流，這個電流稱為位移電流。但是當極化狀態(tài)建立之后，位移電流即消失。對于大多數(shù)的電介質，當電壓除去后，極化狀態(tài)隨之消失，其帶電粒子的運動又恢復原態(tài)。對于上述現(xiàn)象，某些鐵電體電介質材料卻是個例外，像上述的幾種鐵電體材料，當被極化后撤去外加電壓時，這種極化現(xiàn)象仍然技保留下來，這種現(xiàn)象被稱為自發(fā)極化。自發(fā)極化的強度與溫度相關，當溫度升高時，極化強度降低。自發(fā)極化的鐵電體平時靠捕捉大氣中的浮游電荷保持平衡狀態(tài)。當受到紅外輻射后，其內部溫度便會升高，介質內部的極化狀態(tài)便隨之降低，它的表面電荷濃度也降低了。這也就相當于“釋放”了一部分電荷，這種現(xiàn)象稱為電介質的熱釋電效應。將釋放出的電荷通過放大器放大后就成了一種控制信號，利用這一原理制成的紅外傳感器稱為熱釋電紅外傳感器。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(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經檢測處理后就能產生報警信號。 當無人體移動時，熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體進人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應移動物體與背景物體的溫度的差異。需要指出的是，如果紅外輻射持續(xù)下去，電介質的溫度就會升到新的平衡狀態(tài)，表面電荷也同時達到平衡。這時它就不再釋放電荷，也就不再有信號輸出了，如圖1所示。因此，對于這類熱釋電紅外傳感器，只有在紅外輻射強度不斷變化，它的內部溫度隨之不斷升降的過程中，傳感器才有信號輸出，而在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號則為零。因此在應用這類傳感器時，應設法使紅外輻射不斷變化，這樣才能使傳感器不斷有信號輸出。為了滿足這一要求，通常在熱釋電傳感器的使用中，總是要在它的前面加裝一個菲涅爾透鏡。圖1 電介質的熱釋電效應2、 熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。按照探測元的數(shù)目來分，熱釋電紅外傳感器有單元、雙元和四元等幾種，用于人體探測的紅外傳感器采用雙元或四元式結構。按照熱釋電紅外傳感器的用途來分，有以下幾種：用于測量溫度的傳感器，它的工作波長為120m；用于火焰探測的傳感器，它的工作波長為4.350.15m；用于人體探測的傳感器，它的工作波長為715m。將高熱電材料制成一定厚度的薄片并在其兩面鍍上金屬電極，然后加電進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的圖2是一個雙探測元的熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。該傳感器將兩極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的在于消除閉環(huán)境溫度和自身變化起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號可在內部相互抵消的原理，使傳感器起到補償作用。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，因此傳感器會輸出探測信號電壓。用來制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.220m。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，在傳感器的窗口上加裝了一塊干涉濾光片。這種濾光片除了允許某波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其他紅外輻射拒之門外。圖2 雙探測元熱釋電紅外傳感器紅外輻射在大氣中傳播時會被大氣吸收而降低輻射強度，不過這種吸收對整個紅外輻射波段的吸收是不均勻的。在l2.5m、35m、814m這三個波長范圍內，大氣的吸收是很小的，它的透射特性如圖3所示。 圖3大氣透射光譜人體輻射的紅外線波長約為9.5m，恰好位于814m這個大氣窗口的波長范圍內。因此人體發(fā)出的紅外輻射能夠較好地穿過大氣到達熱釋電紅外傳感器。圖4是某種濾光片的透射比曲線。由該圖可見，該濾光片能將46.5m波長內的紅外輻射大部分吸收，用作人體紅外傳感器。熱釋電紅外探測元的阻抗高達1000m，因此必須采用變換元件對其輸出的信號進行阻抗變換后才能作為控制信號輸出。通常使用具有高輸人阻抗的場效應管，將其接成源極跟隨器，使其變成低輸出阻抗的控制信號，與放大器的輸人端相匹配。這和駐極體話筒中采用場效應管進行阻抗變換的作用很相似，其中電阻r：是用來釋放場效應管的柵極電荷，使其正常工作的。熱釋電紅外傳感器有兩種封裝形式，圖5（a）為金屬封裝形式。在圖（d）中，d為內部場效應管的漏極，s為源極，g為柵極。圖5（e）為塑料封裝形式。實際使用時，d端接電源正極，g端接電源負極，s端為信號輸出端。圖4 某種濾光片的透射比圖5（a）封裝形式3.2熱釋電紅外傳感器的主要技術參數(shù)（1）響應度r熱釋電紅外傳感器的響應度也稱靈敏度，它的單位力vw或vw，它表明傳感器的輸出電壓v與輸人的紅外輻射功率w之比。常用的熱釋電紅外傳感器，它的響應度一般為幾百幾千伏瓦。（2）響應波長范圍傳感器的響應度r與人射紅外輻射的波長有關，可用如圖8所示曲線來表示，其中p為峰值響應波長，響應皮下降到峰值波長的一半時所對應的波長c稱為截止波長。（3）噪聲電壓v任何一種傳感器都不同程度地存在著噪聲電壓，它是一種無法避免的、毫無規(guī)律的電壓起伏。如果噪聲電壓過高，它的數(shù)值接近或已超過有用的信號電壓，則該傳感器就無法使用了。因此必須將傳感器的噪聲電壓限制在一定的允許范圍內。常見的熱釋電紅外傳感器的噪聲電壓的峰一峰值一般為幾十至幾百毫伏。（4）等效噪聲功率nep若輻射到傳感器上的紅外輻射功率所產生的有用輸出電壓恰與傳感器本身的噪聲電壓相等，此時的輻射功率稱為等效噪聲功率，即信噪比為1時所需要的輸人功率。等效噪聲功率僅是一個理論界限，并不意味著輻射功率大于nep就可以檢測出來。事實上，要檢測出輻射信號的存在，輻射功率應是nep的26倍。熱釋電紅外傳感器的nep值為11。（5）探測度d探測度的定義為等效噪聲功率nep的倒數(shù)，即d1nep（）。顯然，d越大越好。實驗發(fā)現(xiàn)，許多紅外傳感器的d和nep均與探測元的有效面積a和放大器帶寬有關，故引人歸一化探測度：d（a）npe（cmhz）圖6響應波長圖3.3 熱釋電紅外傳感器的安裝與使用熱釋電紅外傳感器根據(jù)其使用目的的不向，每一型號都有自己的響應波長范圍，使用時應根據(jù)使用目的選擇合適的傳感器。例如：當用來測量溫度時，應選用響應波長為120um的傳感器。用于火焰探測時，則應選用響應波長為4.350.15um的傳感器。如果用于人體探測，如防盜或保安等，則應選用波長為715um的傳感器。若選擇不當，則會使儀器失去控制作用或達不到控制要求。（1）熱釋電紅外傳感器在使用和安裝中應注意以下幾點： 熱釋電紅外傳感器必須與菲涅爾透鏡配合使用才能有效地發(fā)揮它的作用。菲涅爾透鏡除使用購買的成品外，還可以自樹。其方法是將原紙板用小刀刻出若干條狹縫，然后彎成弧形即可。不過這種透鏡無聚焦功能，故靈敏度較低。菲涅你透鏡與熱釋電傳感器配合使用時，必須仔細調整其距離，使傳感器位于透鏡的焦點區(qū)，以發(fā)揮傳感器的最佳靈敏度。熱釋電紅外傳感器的安裝高度應在距地面12m之間，傳感器向下應有一定的傾斜度，以減小探測死角，如圖9所示。其中圖9（a）為傳感器安裝示意圖，圖9（b）為探測方向示意圖。圖7傳感器的安裝傳感器與控制電路之間的距離應盡置地短，并使用屏蔽引線連接，以免引人干擾。幾種常用熱釋電傳感器的特性如表1所示。表1幾種常用熱釋電傳感器的特性3.4熱釋電紅外傳感器控制電路熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱，通常僅有1mv左右，又因有菲涅爾透鏡的作用，使輸出的信號電壓呈脈沖形式，脈沖電壓的頻率由被探測物體的移動速度決定，通常為0.110hz左右。由于輸出的電壓很低，要使它能夠驅動負載，必須采用一個墻益足夠高的放大器將其放大。一般要求放大器的增益應為6070db，放大器的帶寬為0.37hz，放大器的帶寬對它的可靠性和靈敏度有很大影響。帶寬窄，則噪音低，誤動作率低，帶寬寬，則噪聲大，誤動率高，但對人體移動速度的變化響應好。1、由通用器件組成的放大電路最常用的通用器件是運算放大器，由于運算放大器的增益（開環(huán)增益）很高，通過外接元件可將其設計成任意帶寬和增益的放大器，并且可以根據(jù)需要隨時調整。通常由運算放大器組成的放大電路有兩種組成方式：一種為反相輸人的放大電路；另一種是同相輸入的放大電路。圖8（a）和（b）是這兩種放大電路的組成，圖（c）則給出了它的頻率特性。對于圖8所示的放大器，它的帶寬可由下列公式確定：上限截止頻率：下限截止頻率：帶寬：whl圖8（a）所示電路的電壓增益為：a12fr2c1/（l2fr1c1）（12fr2c2） 圖8（b）所示電路的增益為： 圖8 放大器及其頻率特性對于圖8（a）所示電路，假定要求其上限截止頻率h7hz，下限截止頻率fl0.3hz，試選擇電路的參數(shù)。先確定其中的cl等于20uf，c2等于0luf，代人上述公式后算得：r22.2m，r127的。根據(jù)r1、r2的值，可得：a55。若用兩級同樣的放大器，則總增益為：a55553025。2、熱釋電紅外控制集成電路熱釋電紅外控制集成電路的作用不僅僅是將熱釋電紅外傳感器輸出的探澍信號電壓進行放大。該電路通過集成化制作技術，在電路內制作出具有各種功能的電路，因此使電路具有完全的控制功能。使用這種控制電路可使熱釋電紅外控制電路結構簡化，功能齊全，功耗降低，工作可靠，性能優(yōu)良，組裝方便.（1）、bsiss0001芯片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(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)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。它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行匹配。它的內都是由運算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時控制器、鎖定時間控制器和禁止電路等組成。外形如圖9所示。 圖9 biss0001外形圖biss0001采用16腳標準型塑料封裝結構。腳（a）為觸發(fā)方式控制端，當a1時，電路可重復觸發(fā)；當a0時，電路不可重復觸發(fā)。腳（v0）為控制信號輸出湍，當有傳感信號輸人時，v0輸出高電平。腳（rx）和腳（cx）為輸出定時控制器t，的外接元件端，定時時間為：tx50103rxcx。腳（ri）和腳ci）為鎖定時間控制器i的外接元件，鎖定時間ti24rici。腳（vrf）為參考電壓及復位端，使用時一般接vdd，若按ss，可使定時器復位。腳（vc）為觸發(fā)禁止端，當vcvr時禁止觸發(fā)；當vcvr時，允許觸發(fā)，vr0.2vdd.腳（ib）為偏置電流設置端，由外接電阻rb接ss斟端，rb一般取1m的電阻。12腳（out2）和13腳（in2-）分別為第二級運放的輸出端和反相輸人端。14腳（in1+）和15凈（in1-）分別為第一運放的同相和反相輸入端。16腳（out1）為第一運放的輸出端。11腳（vdd）和7腳（vss）分別為電源正、負端。 圖10 biss0001的管腳圖（2）、biss0001的特點*cmos工藝*數(shù)?；旌?具有獨立的高輸入阻抗運算放大器*內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾*內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器*采用16腳dip封裝（3）、biss0001的內部框圖 圖11 biss0001內部框圖（4）biss001的管腳說明引腳名稱i/o功能說明1ai可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。當a為“1”時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸發(fā)2voo控制信號輸出端。由vs的上跳變沿觸發(fā)，使vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。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(tài)。3rr1-輸出延遲時間tx的調節(jié)端4rc1-輸出延遲時間tx的調節(jié)端5rc2-觸發(fā)封鎖時間ti的調節(jié)端6rr2-觸發(fā)封鎖時間ti的調節(jié)端7vss-工作電源負端8vrfi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9vci觸發(fā)禁止端。當vcvr時允許觸發(fā)(vr0.2vdd)10ib-運算放大器偏置電流設置端11vdd-工作電源正端122outo第二級運算放大器的輸出端132in-i第二級運算放大器的反相輸入端141in+i第一級運算放大器的同相輸入端151in-i第一級運算放大器的反相輸入端161outo第一級運算放大器的輸出端表2 biss001的管腳說明（5）、biss0001的參數(shù)表3 biss0001的參數(shù)（6）、bsss0001的工作原理 biss0001 是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｒ韵聢D所示的不可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 不可重復觸發(fā)工作方式下的波形。首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器op1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。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(fā)信號vs。由于vh0.7vdd、vl0.3vdd，所以，當vdd=5v時，可有效抑制1v的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 cop3是一個條件比較器。當輸入電壓vcvr時，cop3輸出為高電平，進入延時周期。 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(fā)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?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。圖12 bis0001不可重復觸發(fā)工作方式下的波形 以下圖所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復觸發(fā)工作方式下的波形在vc=“0”、a=“0”期間，信號vs不能觸發(fā)vo為有效狀態(tài)。在vc=“1”、a=“1”時，vs可重復觸發(fā)vo為有效狀態(tài)，并可促使vo在tx周期內一直保持有效狀態(tài)。在tx時間內，只要vs發(fā)生上跳變，則vo將從vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個tx周期；若vs保持為“1”狀態(tài)，則vo一直保持有效狀態(tài)；若vs保持為“0”狀態(tài)，則在tx周期結束后vo恢復為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間ti時間內，任何vs的變化都不能觸發(fā)vo為有效狀態(tài)。圖13 biss0001可重復觸發(fā)工作方式下的波形四、菲涅爾透鏡41菲涅爾透鏡的原理 菲涅爾鏡片是熱釋電探頭的“眼鏡”，它就象人的眼鏡一樣，配用得當與否直接影響到使用的功效，配用不當產生誤動作和漏動作，致使用戶或者開發(fā)者對其失去信心。配用得當充分發(fā)揮人體感應的作用，使其應用領域不斷擴大。菲涅爾鏡片是根據(jù)法國光物理學家fresnel發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和pe（聚乙烯）材料壓制而成。鏡片（0.5mm厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應角度大，焦距遠；圓環(huán)線刻錄的深感應距離遠，焦距近。紅外光線越是靠進同心環(huán)光線越集中而且越強。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應區(qū)，同心環(huán)之間組成一個水平感應段。垂直感應區(qū)越多垂直感應角度越大；鏡片越長感應段越多水平感應角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應人體移動幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應人體移動幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形，從功能分類為：單區(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。1、下圖是常用鏡片外觀示意圖： 圖14菲涅爾鏡片外觀示意圖：圖15是常用三區(qū)多段鏡片區(qū)段劃分、垂直和平面感應圖。當人進入感應范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠距離a區(qū)或中距離b區(qū)或近距離c區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當?shù)慕咕啵t外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅動負載工作。整個接收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標探測器。鏡片主要有三種顏色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。二、白色主要用于適配外殼顏色。三、黑色用于防強光干擾。鏡片還可以結合產品外觀注色，使產品整體更美觀。42菲涅爾鏡片主要參數(shù)：外觀描述外觀形狀（長、方、圓）、尺寸（直徑）。以毫米為單位。探測范圍指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。焦距指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點為單位。長形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對準探頭窗口。鏡片與探頭的配合應用我們常用的是雙源式探頭，揭開濾光玻璃片，其內部有兩點對714um的紅外波長特別敏感的to5材料連接著場效管。靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補技術，不會產生電信號輸出。動態(tài)情況下，人體經過探頭先后被a源或被b源感應，sasb產生差值，雙源失去互補平衡作用而很敏感地產生信號輸出，見圖（c）。當人對著探頭呈垂直狀態(tài)運動，sa=sb不產生差值，雙源很難產生信號輸出。因此，探測器安裝的位置與人行走方向呈平行為宜。根據(jù)以上原理探頭與鏡片結合可以做成以下感應方式的人體探測器。a、單區(qū)多段水平式和單區(qū)多段垂直式。圖17圖（a）單區(qū)多段水平式感應角度大，這是探頭水平視場角度大的緣故，形成一個長方形扇面感應區(qū)，單區(qū)多段水平式亦稱水平幕簾式感應，此感應方式能避開上下紅外線干擾。圖（b）單區(qū)多段垂直式感應角度小，這是探頭垂直視場角度小的緣故，形成一個垂直形扇面感應區(qū)，單區(qū)多段垂直式亦稱垂直幕簾式感應，此感應方式能避開左右紅外線干擾。圖（c）探頭與鏡片配合不符合sasb產生差值的要求，因此感應不靈敏。采用雙區(qū)同心圓相近的鏡片也能達到幕簾式感應效果。單區(qū)多段和雙區(qū)多段多用于局部區(qū)域感應。b、多區(qū)多段感應式和多區(qū)多段圓錐體式。圖（a）是多區(qū)多段感應式探頭與鏡片對應位置和探測效果圖，多區(qū)多段感應式多用于掛墻式安裝，傾斜向下探測三個不同的區(qū)域。圖（b）是多區(qū)多段圓錐體感應式，多用于吸頂式安裝，直接向下探測。采用雙源探頭配用圓形鏡片感應方向圖不似圓錐體，因為探頭水平視角大于垂直視角而且出現(xiàn)sa=sb的現(xiàn)象，圓錐體效果圖會中間凹陷。如果圓形鏡片配用四源探頭，感應方向圖更趨似圓錐體，見圖（b）探測效果圖。多區(qū)多段感應式和多區(qū)多段圓錐體式感應區(qū)域寬廣，多用于大面積探測。圖19探頭與鏡片配合不符合要求，上圖左中鏡片上下放反，上圖右中探頭設置在鏡片中間，均無遠距離感應效果，下盲區(qū)加大，出現(xiàn)不感應現(xiàn)象。圖20c、另類探測效果的方法。探頭與鏡片偏離，產生不同的探測方向和效果。探頭偏上，探測方向向下，見下圖左。同理，探頭偏下，探測方向向上。探頭偏左，探測方向向右，見下圖中。同理，探頭偏右，探測方向向左。探頭偏45度，降低人體活動受方向的限制，見下圖右。探頭偏45度且稍微傾斜，適宜探測狹長區(qū)域。d、增強探測動作靈敏度的方法。前面已經闡述區(qū)段數(shù)量越多被感應人體移動幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強探測動作靈敏度，人體只要在感應的有效范圍內稍微移動就有效。段密度高的鏡片在50mm長度有26段之多。e、增強抗干擾的方法。從前面闡述的原理中得知，區(qū)段數(shù)量少被感應人體移動幅度就要大，選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動作，一是人體運動幅度要大二是區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測，減少外圍干擾源。菲涅耳菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在pir上，第二個作用是將探測區(qū)域內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在pir上產生變化熱釋紅外信號。 菲涅爾透鏡,簡單的說就是在透鏡的一側有等距的齒紋.通過這些齒紋,可以達到對指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用.傳統(tǒng)的打磨光學器材的帶通光學濾鏡造價昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是pir（被動紅外線探測器）。pir廣泛的用在警報器上。如果你拿一個看看，你會發(fā)現(xiàn)在每個pir上都有個塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。成本相當?shù)牡汀?菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測空間的紅外線有效地集中到傳感器上。通過分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來實現(xiàn)紅外線的聚集，相當于凸透鏡的作用。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設計及透鏡材質?？紤]透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過率、焦距誤差等。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設計一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側疏。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強，正好對著上邊的透鏡；下邊較少，一是因為人體下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動物紅外輻射干擾。材質一般用有機玻璃。4.3菲涅爾透鏡的主要技術指標外形尺寸，根據(jù)傳感器和探測摘要來設計和生產不同尺寸的透鏡。水平視角和垂直視角，它表明透鏡的可監(jiān)視范圍。焦距，它表明鏡片與傳感器的安裝距離。圖21幾種常用透鏡的外形圖4.4如何避免紅外探測器誤報警和漏報警（1）避免誤報警1、探測范圍內不要放置會發(fā)熱的物體，如：暖氣、熱水器、電視機、電腦、冰箱等電器，除非這些電器都關了。暖氣、熱水器、電腦、冰箱在自動程序控制狀態(tài)會時開時關，會引起誤報警。2、探測范圍內避免強光照射干擾，如：陽光照射、汽車燈光照射、射燈照射及照明等光源。這些光源含有豐富的紅外光譜會引起誤報警。3、探測范圍內避開被風吹而引起飄動的物體，如：窗簾、衣物、花草等。布防前，關上窗戶和門避免空氣對流引起物體瓢動而造成誤報警。因為飄動的物體切割了紅外線致使探測器誤判斷。4、探測范圍內避免動物干擾，可調高下深測區(qū)，使0.5米以下動物活動不在探測區(qū)內。家庭養(yǎng)有寵物可將多區(qū)域探測器更換為水平式探測器。最簡單的方法是用不透明的膠布粘貼在鏡片下端。5、發(fā)現(xiàn)誤報探測器，找出原因排除之。通常在保證防盜探測范圍內，可微調探測靈敏度適度降低探測距離。6、選擇經公安部檢驗合格，性價比好的探測器。（2）避免漏報警1、探測范圍內不要有障礙物遮擋，留有探測空隙不足以引起報警。2、探測范圍與人活動方向呈穿越形式（見a箭頭人體活動方向圖示），不要正對著人體活動方向（見b箭頭人體活動方向圖示）。 3、探測器安裝位置不要致使探測范圍造成盲區(qū)，給盜賊可乘之機。4、探測器安裝位置要靠近被保護物體，如保險柜、保密資料等貴重物體。5、探測范圍要有余量，要考慮到夏天， 當環(huán)境溫度升高與人體 表面溫度一致時（3032），探測距離會縮短1/3以上， 甚至個別探測器會出現(xiàn)不探測。因此，務必引起注意。6、保持在10天內檢測一次，保障能正常工作。注意清潔菲溫爾鏡片，其正反同心圓表面有污點及霉斑點均會影響探測距離果。五、編碼、解碼電路5.1編碼電路集成數(shù)字編碼電路yl5026和它配套使用的譯碼電路yl5027是一對常用的數(shù)字編、譯碼電路，它的工作原理與編、解碼方法與mc145026/27基本相同。數(shù)字編碼電路是用該確定熱釋電探測器的探測處所或位置的。由于這個呼叫系統(tǒng)可以被設置成一對一（即一個發(fā)射機對一個接收機）、一對多（一個發(fā)射機對多個接收機）或多對一（多個發(fā)射機對一個接收機）這樣的系統(tǒng)，這就要求每個發(fā)射機和它所的系統(tǒng)的接收機應具有相同的編碼。本電路采用數(shù)字編碼方式，不僅編碼數(shù)量大，而且編碼方式十分簡單.圖3 編碼電路yl5026/5027為18腳扁平塑封結構，引腳排列與功能如圖4所示。其中編碼電路yl5206有八個地址端a0-a7四個地址/數(shù)據(jù)共用端a8/d0-a11/d3。該電路在編碼時可進行三態(tài)編碼（接高電平為“1”接低電平為“0”或“開路”），也可進行四態(tài)編碼（三態(tài)編碼另加a0與a1-a7分別相連）。5.2譯碼電路作三態(tài)編碼時，若僅用a0-a7組成,可組成的三態(tài)編碼數(shù)為38，即6561組。作四態(tài)編碼時，可組成的四態(tài)編碼數(shù)為47，即16384組。若將a8/d0-a11/d3也作為地址碼使用，可組成12位四態(tài)地址碼，編碼數(shù)為圖4譯碼電路411=4194304組，即400多萬組。譯碼電路yl5027有八個地址端a0-a7和四個數(shù)據(jù)端d0-d3，與yl5026配合使用時，它的編碼應和yl5026對應相同。此時當發(fā)射電路發(fā)出編碼信號后，譯碼電路yl57的vt端（17腳）就會輸出高電平。如果vd5206的數(shù)據(jù)端有數(shù)據(jù)編碼輸入，則譯碼電路yl5027的數(shù)據(jù)端會有同樣的數(shù)據(jù)輸出。yl5026/5027在使用中均需在15、16腳接入振蕩電阻，這兩個電阻阻值應相同。阻值與振蕩頻率之間的關系為f=1600/r,其中f與r的單位分別為khz和k。yl5026的14腳te為輸出控制端，低電平時可將編碼從17腳以串行的方式輸出。yl5027的14腳為譯碼信號輸入端，待譯碼信號由此輸入。六、無線發(fā)射/接收電路6.1無線電發(fā)射電路無線電發(fā)射電路采用集成化微行發(fā)射組件，和它配套使用的接收組件為。該電路體積小，功能全，工作電源電壓為6-12v，工作頻率為100-400mhz其應用電路如圖5所示。圖5發(fā)射電路fd400在使用中，1腳接電源正端，2腳接地，3、4腳間接微調電容，用來調節(jié)發(fā)射頻率，調節(jié)范圍為100-400mhz。5腳為編碼調制信號輸入端。6、7腳間接振蕩電感器，僅一匝，配合諧振。8腳接發(fā)射天線，此時發(fā)射距離為500m，若接入一段5-10m的天線，發(fā)射距離可達700m。當熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后，biss0001的輸出端2腳輸出高電平，將電子開關tnh8778接通。編碼電路和無線電發(fā)射電路得到工作電源，編 圖6接收電路碼電路yl5026 將預置好的編碼由17腳輸出，由5腳輸入發(fā)射電路fd400，通過內部調制，從輸出端8腳輸出，由天線向外發(fā)射. 圖66.2無線電接收 該電路如圖2所示。無線電接收電路jd400為單列8腳直插式結構，1腳為電源正端，工作電壓為6-9v。2腳為接地端，3、4腳間接微調電容，5、6腳間振蕩電感（僅一匝），電感與電容配合調諧，使其與發(fā)射機的頻率一致。7腳為調制信號輸出端，輸出信號中的地址碼和數(shù)據(jù)編碼（本機中發(fā)射電路未設數(shù)據(jù)編碼）。接收電路無需外接天線。當jd400接收到由發(fā)射電路發(fā)送的編碼調制信號后，通過內部解調處理后由7腳輸出。該輸出信號中包括了發(fā)射機發(fā)送的地址碼和數(shù)據(jù)信號。將此信號由14腳輸入譯碼電路yl5027中，經電路內譯碼的判斷，若接收信號中的地址碼與接收電路中的預置地址編碼相同，則譯碼成功。七、熱釋電紅外探測數(shù)字編碼無線報警系統(tǒng)7.1電路組成該報警系統(tǒng)采用熱釋電紅外探測、微型強力無線電遙控組件fd400/jd400來傳遞呼叫信號的無線電遙控防盜報警系統(tǒng)。探測發(fā)收電路全部采用集成微型軟件，體積小，工作穩(wěn)定可靠。本電路由熱釋電探測與無線發(fā)射電路、無線電接收電路兩部分組成。其中熱釋電探測與無線發(fā)射電路組成如圖1示，它包括熱釋電紅外探測電路、電子開關、數(shù)字編碼電路和無線發(fā)射電路。無線電接收電路包括無線圖1發(fā)射電路電接收電路和報警電路如圖2示。圖2接收電路7.2工作原理該無線電編碼防盜報警器由發(fā)射機及接收機兩部分組成。發(fā)射機電路如圖所示，它由人體熱釋電紅外探測電路、編碼電路及高頻發(fā)射電路等組成。pzz88-02 人體熱釋電紅外傳感器設置在被監(jiān)測的房間內，可對房間實施全方位的監(jiān)視。當探測到有人活動時，從pzz88-02的s端輸出探測信號并送入ic1專用電路進行處理。在ic1的內部設有兩級可編程運放、雙向窗口電壓鑒別器、電壓比較器、延時及狀態(tài)控制電路等。當處理后確認為有盜賊活動時，ic1的腳跳變?yōu)楦唠娖?，使ic2的功率電子開關導通，編碼電路ic3及無線電發(fā)射模塊ic4得電工作，向外發(fā)射編碼的無線電報警信號。在ic4不接外部天線的條件下，發(fā)射信號的傳輸距離可達500m。（如果加上天線發(fā)射距離可達到800m）接收電路如圖所示。ic1為與fd400配套使用的無線電接收模塊，當ic1接收到發(fā)射機發(fā)射的無線電編碼報警信號后，經內部電路處理后由腳輸出，送入ic2。ic2為譯碼器，如果輸入信號的編碼與譯碼器的編碼完全一致，則ic2的腳便輸出高電平。該高電平觸發(fā)晶閘管vs1導通并自鎖，于是訊響電路ic3開始工作，其輸出的報警信號經vt1驅動蜂鳴器htd不停地發(fā)出“嘀、嘀”的報警聲，直到按下復位開關s2，報警方可停止。熱釋電紅外探測電路熱釋電紅外探測電路由熱釋電紅外傳感器p2288和熱釋電紅外控制電路sn9201組成。sn9201與biss0001性能和引腳完全相同，可直接互換使用如圖3。當熱釋電紅外傳感器p228接收到人體紅外輻射后輸出檢測信號，然后由14腳輸入sn9201,經地內部電路處理，由2腳輸出探測信號（正向脈沖信號）。輸出脈沖信號的寬度由外接電阻r9和電容c6來決定。當 2腳輸出控制脈沖后，電子開關被接通，數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。圖37.3熱釋電傳感器的測試1、探測范圍測試a、距離測試：以人體正常走動步幅（約0.350.8米）測試其最遠距離，應符合其說明書要求。b、水平（扇面）角度測試。人體從左到右從非探測區(qū)走向探測區(qū)，有報警指示點為 a點，再從右到左從非探測區(qū)走向探測區(qū)有報警指示點為b點。測量a、b點即為其水平扇面探測角度。應符合其說明書要求。c、垂直（縱面）角度測試。人體在探測器下面從左到右從非探測區(qū)走向探測區(qū)有報警指示點為a點，在探測器上方用手移動，從左到右從非探測區(qū)移向探測區(qū)，有報警指示點為b點。a、b兩點即為垂直探測角度。應符合其說明書要求。2、探測速度測試按照說明書要求測試（國標規(guī)定0.303米/秒）a、慢速測試：人體在探測距離的70%位置點，以每秒30公分步幅走動，應有報警指示。若沒有指示說明探測靈敏度過低，有漏報的隱患。b、中速測試：人體以每秒5075公分步幅走動，應有報警指示。若沒有指示，說明其有故障或靈敏度過低。c、快速測試：人體以每秒3米跑速經過探測范圍，應有報警指示，若沒有說明有故障或靈敏度過低。d、超慢速測試：人體以每秒小于30公分（約20公分）速度走動，不應有報警指示。若有說明探測靈敏度過高，容易引起誤報警。可適當調低探測靈敏度。e、超快速測試：用人手在探測器前面2030公分處以0.5秒速度晃過去，不應有報警指示。若有報警指示說明探測器靈敏度過高或內部時間程序電路設計不當，容易引起誤報警，可調整降低探測靈敏度后再重復試驗。3、抗干擾能力試驗a、將探測器對著一個無干擾源的空間，最好在樓上窗口邊（只要陽光不會直接照射到探測器，探測范圍內無飄動的物體，無人經過的空間即可）。接上能記憶報警指示電路或聲響電路，進行24小時以上試驗，不應出現(xiàn)報警。若出現(xiàn)報警說明該探測器抗紅外光譜變化、氣流變化等干擾能力差。b、將一盞臺燈60w直接對著探測器距離60公分，頻繁開/關臺燈，探測器不應出現(xiàn)報警指示。若出現(xiàn)說明該探測器抗強光干擾能力差。c、將同一臺風扇置“強風”檔、“搖頭”檔距探測器1.5米距離，來回搖頭吹風，探測器不應出現(xiàn)報警指示，若出現(xiàn)說明抗氣流干擾能力差。d、將接通電話的手機靠近探測器距離50公分應不出現(xiàn)報警指示。50公分外出現(xiàn)報警指示說明抗電波干擾能力差。e、模擬一只貓大小的黑色物體，在探測范圍內快速或慢速移動應不出現(xiàn)報警指示。出現(xiàn)報警指示說明防寵物能力差。f、溫度補償測試：在夏天當環(huán)境溫度升高至3032進行探測距離測試，若探測距離縮短大于1/3，說明其溫度補償不佳。此關許多進口產品均難通過。電源變壓器為5w/15v，e為12v免維護蓄電池，供停電使用。s1為鎖控電源開關，可根據(jù)需要安裝在適