人体红外线感应开关设计性试验报告.docx

物理与电子工程学院设计性实验方案课 题 名 称： 人体红外线感应开关 学 生 姓 名 ： 杨万庆学 号 ： 2013450095 指 导 教 师: X X X 专 业 班 级 ：13级物本班提 交 日 期 ：2014年11月10日人体红外线感应开关方案13级物本（2）班 杨万庆 学号：2013450095（凯里学院 物理与电子工程学院556011）摘要利用热释电红外探头并对探头接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，可以制成热释电人体感应开关。人体发射的红外线经过菲涅尔滤光片增强后聚集到采用热释电元件制成的红外感应源上，感应头在接收到人体红外辐射温度发生变化时失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经集成电路IC检验处理后即可产生报警信号。并且加了感光元件来控制电路工作的环境，在光照强度很弱的的环境下，在距离感应开关4-5m的地方，有人体经过时感应源接收到人体发射的红外线信号，电路接通并点亮照明用具，人体再次有动作后发射红外线，则再次点亮。结果表明，在光照条件满足时，这种开关可以便捷的停启，美中不足的是，感应头一经遮挡就无法正常工作。人体感应开关的应用，对便捷环保的生活有着诸多意义，可以应用到很多公共或者家居生活中，是一项有意义的研究。关键词：热释电、感应头、菲涅尔透镜、红外线。Human infrared induction switchThe 13 grade (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 emission 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 treatment 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 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 head after occlusion cant 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、实验目的 1、学习人体红外线感应开关的设计方法；2、掌握人体红外线感应开关的主要性能参数及其测试方法。3、通过实验过程培养综合运用所学知识解决实际问题的工作能力；二、实验器材 万用表 电烙铁 锡丝 烙铁架 松香等三、 实验原理及电路图1、实验原理利用热释电红外探头并对探头接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，可以制成热释电人体感应开关。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10m左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10m左右的红外线而进行工作的。人体发射的10m 左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。感应头在接收到人体红外辐射温度发生变化时失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经集成电路IC检验处理后即可产生报警信号。并且加了感光元件来控制电路工作的环境，在光照强度很弱的的环境下，在距离感应开关4-5m的地方，有人体经过时感应源接收到人体发射的红外线信号，电路接通并点亮照明用具，持续30s左右熄灭，人体再次有动作后发射红外线，则再次点亮。全自动人体红外线感应开关适用范围本产品适用于走廊、楼道、仓库、车库、地下室、洗手间等场所的自动照明、抽风等用途。真正体现楼宇智能化及物业管理的现代化。 功能特点 （1）、 基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载。人不离开且在活动，开关持续导通；人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。 （2）、这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10m 左右的红外辐射必须非常敏感。 （3）、为了仅仅对红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 （4）、被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 （5）、一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 （6）、菲涅尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。2、电路图如图1图1电路图简单分析整个系统由电源电路、红外感应电路、延时电路及开关控制电路四大部分构成。1、电源电路：J2输入12V电源，D5可防止电源极性接反，R7为限流电阻，C2、C4滤波。2、红外感应电路：由U1C、R10、R11、D6、C5构成振荡器，从U1的10脚输出脉冲信号，经Q4放大后驱动红外发射管D2向空间发射红外信号。此信号如果没有被障碍物挡住，红外接收管D1无法接收到信号，故后续电路不工作；当D2前面有障碍物时（如人手在D2前面晃动），发射的红外信号被障碍物反射回来，就会被D1接收到，接收的信号经Q1、Q2放大，最后在R3端输出放大的红外信号，再由U1A进行选频、U1D进行整形最后在U1的11脚输出。3、延时电路：R5、VR1、C3组成延时电路，调节VR1可以调节每次动作后的延时时间，本电路设计延时时间在040S范围内可调。（由于元件有一定的误差，故实际延时会略有差别）4、开关控制电路：Q3、Q5、K1构成开关控制电路。若D1接收到信号后，最后会在U1的4脚输出经延时后的低电平控制信号，使Q3、Q5导通，K1吸合。D3为继电器工作状态指示灯。元件清单图2四、性能测试1、红外线感应二极管的感应距离2、延长开关的可调范围3、红外线感应二极管工作时电压五、 制作过程中应该注意的问题 1 . 电路的排版及焊接 做完上述工作后就得采购元件开始焊接了,焊接前先做排版,怎样把元件安排好,有彼此之间不会产生影响. (1)尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 (3)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。 在焊接时把握好焊接时间,既不能太长,也不能太短,特别是对于二极管等元件要注意，防止烫坏。电路中的接地线最好用同一个节点，电源引线处用电容接地防止低频干扰，走线之间不能有平行线，应相互错开些。输入端和电源之间要有一定的距离，谨防发生干扰。输出端与输入端也应有相应的间隔，确保没有输入输出之间的干扰。 2、最好是一级一级的焊接，焊接完成后要调试电路的静态工作点以及测试相应的波形，而且先测空载，再测带负载的情况，确保无误后再连接下一级。六、参考文献电子技术课程设计指南彭介华等编著Electronic technology curriculum design gu