人體紅外線感應開關設計性試驗報告

1、 物理與電子工程學院設計性實驗方案課 題 名 稱： 人體紅外線感應開關 學 生 姓 名 ： 楊萬慶學 號 ： 2013450095 指 導 教 師: X X X 專 業(yè) 班 級 ：13級物本<2>班提 交 日 期 ：2014年11月10日人體紅外線感應開關方案13級物本（2）班 楊萬慶 學號：2013450095（凱里學院 物理與電子工程學院556011）摘要利用熱釋電紅外探頭并對探頭接收到的微弱信號加以放大，然后驅動繼電器，可以制成熱釋電人體感應開關。人體發(fā)射的紅外線經(jīng)過菲涅爾濾光片增強后聚集到采用熱釋電元件制成的紅外感應源上，感應頭在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時失去電荷平衡

2、，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)集成電路IC檢驗處理后即可產生報警信號。并且加了感光元件來控制電路工作的環(huán)境，在光照強度很弱的的環(huán)境下，在距離感應開關4-5m的地方，有人體經(jīng)過時感應源接收到人體發(fā)射的紅外線信號，電路接通并點亮照明用具，人體再次有動作后發(fā)射紅外線，則再次點亮。結果表明，在光照條件滿足時，這種開關可以便捷的停啟，美中不足的是，感應頭一經(jīng)遮擋就無法正常工作。人體感應開關的應用，對便捷環(huán)保的生活有著諸多意義，可以應用到很多公共或者家居生活中，是一項有意義的研究。關鍵詞：熱釋電、感應頭、菲涅爾透鏡、紅外線。Human infrared induction switchThe 13 grade

3、 (2) class Yang Wan qing number: 2013450095(College of physics and electronic engineering, Caili University 556011)AbstractUsing pyroelectric infrared probe and weak signal on the received probe to be amplified, and then drive the relay, can be made into human pyroelectric induction switch. Human em

4、ission of infrared after Finel filter enhanced gathered using pyroelectric component made of the infrared inductive source, loss of charge balance in the human body induction head receives the infrared radiation temperature changes, outward release charge, following circuit IC IC test after treatmen

5、t can generate alarm signal. And with the photosensitive element to control the circuit working environment, in the light intensity is very weak environment, in the distance inductive switch 4-5m place, there is the human body after the induction the source receives the infrared signal transmitting

6、circuit is switched on the human body, and light lighting appliances, human again after the action of an infrared transmitting, then up again. Results show that satisfy the illumination conditions in the light, the switch can be convenient to start and stop, the fly in the ointment is that inductive

7、 head after occlusion can't work properly. Application of a human body induction switch, has a lot of significance for convenient environment protection of life, can be applied to many public or home life, it is a meaningful research.Keywords: pyroelectric, sensing head, Finel lens, infrared.一、實

8、驗目的 1、學習人體紅外線感應開關的設計方法；2、掌握人體紅外線感應開關的主要性能參數(shù)及其測試方法。3、通過實驗過程培養(yǎng)綜合運用所學知識解決實際問題的工作能力；二、實驗器材 萬用表 電烙鐵 錫絲 烙鐵架 松香等三、 實驗原理及電路圖1、實驗原理利用熱釋電紅外探頭并對探頭接收到的微弱信號加以放大，然后驅動繼電器，可以制成熱釋電人體感應開關。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10m左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10m左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10m 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。感應頭在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時失去電荷平

9、衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)集成電路IC檢驗處理后即可產生報警信號。并且加了感光元件來控制電路工作的環(huán)境，在光照強度很弱的的環(huán)境下，在距離感應開關4-5m的地方，有人體經(jīng)過時感應源接收到人體發(fā)射的紅外線信號，電路接通并點亮照明用具，持續(xù)30s左右熄滅，人體再次有動作后發(fā)射紅外線，則再次點亮。全自動人體紅外線感應開關適用范圍本產品適用于走廊、樓道、倉庫、車庫、地下室、洗手間等場所的自動照明、抽風等用途。真正體現(xiàn)樓宇智能化及物業(yè)管理的現(xiàn)代化。 功能特點 （1）、 基于紅外線技術的自動控制產品，當有人進入開關感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，開關自動接通負載。人不離開且在活動，開關持續(xù)

10、導通；人離開后，開關延時自動關閉負載，人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能。 （2）、這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10m 左右的紅外輻射必須非常敏感。 （3）、為了僅僅對紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 （4）、被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。 （5）、一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱

11、釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。 （6）、菲涅爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應距離)，從而產生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。2、電路圖如圖1圖1電路圖簡單分析整個系統(tǒng)由電源電路、紅外感應電路、延時電路及開關控制電路四大部分構成。1、電源電路：J2輸入12V電源，D5可防止電源極性接反，R7為限流電阻，C2、C4濾波。2、紅外感應電路：由U1C、R10、R11、D6、C5構成振蕩器，從U1的10腳輸出脈沖信號，經(jīng)Q4放大后驅動紅外發(fā)射管D2向空間發(fā)射紅外信號。此信號如果沒有被障礙物擋住，紅外接收管D1無法接收到信號，故后續(xù)電路不工作；當D2前面有障礙物時（如人手在D

12、2前面晃動），發(fā)射的紅外信號被障礙物反射回來，就會被D1接收到，接收的信號經(jīng)Q1、Q2放大，最后在R3端輸出放大的紅外信號，再由U1A進行選頻、U1D進行整形最后在U1的11腳輸出。3、延時電路：R5、VR1、C3組成延時電路，調節(jié)VR1可以調節(jié)每次動作后的延時時間，本電路設計延時時間在040S范圍內可調。（由于元件有一定的誤差，故實際延時會略有差別）4、開關控制電路：Q3、Q5、K1構成開關控制電路。若D1接收到信號后，最后會在U1的4腳輸出經(jīng)延時后的低電平控制信號，使Q3、Q5導通，K1吸合。D3為繼電器工作狀態(tài)指示燈。元件清單圖2四、性能測試1、紅外線感應二極管的感應距離2、延長開關的可

13、調范圍3、紅外線感應二極管工作時電壓五、 制作過程中應該注意的問題 1 . 電路的排版及焊接 做完上述工作后就得采購元件開始焊接了,焊接前先做排版,怎樣把元件安排好,有彼此之間不會產生影響. (1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。 (2)某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。 (3)輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。 在焊接時把握好焊接時間,既不能太長,也不能

14、太短,特別是對于二極管等元件要注意，防止燙壞。電路中的接地線最好用同一個節(jié)點，電源引線處用電容接地防止低頻干擾，走線之間不能有平行線，應相互錯開些。輸入端和電源之間要有一定的距離，謹防發(fā)生干擾。輸出端與輸入端也應有相應的間隔，確保沒有輸入輸出之間的干擾。 2、最好是一級一級的焊接，焊接完成后要調試電路的靜態(tài)工作點以及測試相應的波形，而且先測空載，再測帶負載的情況，確保無誤后再連接下一級。六、參考文獻電子技術課程設計指南彭介華等編著"Electronic technology curriculum design guide" Peng Jiehua et al.模擬電子技術基礎童詩白 華