紅外傳感器制作的人體感應(yīng)多功能自動控制器

1、紅外傳感器制作的人體感應(yīng)多功能自動控制器摘要隨著傳感器在許多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其作用和地位也越來越重要。它不僅廣泛的應(yīng)用于日常生活中，而且也大量應(yīng)用于機械電子學(xué)、工廠自動化和過程檢測控制系統(tǒng)，它能對工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度、壓力、力、液位、流量、濕度成分等各種物理量進行測量，已成為這些領(lǐng)域技術(shù)進步的重要因素之一。本設(shè)計以紅外傳感器為核心，通過開關(guān)SA的轉(zhuǎn)換具有如下功能：（1）可對公共場所如樓道、公廁等處照明燈具進行自動控制，使之白天熄滅，夜間人來燈亮，人走燈滅，達到節(jié)能目的；（2）可用于對電扇、排風(fēng)扇等的自動控制。關(guān)鍵詞：紅外傳感器、自動控制引言能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，但近年來，隨著人類能源消

2、費的劇增，使得能源匱乏，人類的生活環(huán)境日趨惡化。節(jié)能現(xiàn)已成為當(dāng)今世界的一種重要社會意識。人體感應(yīng)多功能自動控制器主要由紅外傳感器BH、放大器、比較器、光敏元件及轉(zhuǎn)換開關(guān)與控制電路等組成，紅外傳感器BH能在較遠的距離探測到由人體移動所發(fā)出的微弱紅外線，能對電扇、排風(fēng)扇以及樓道、公廁等處照明燈具進行自動控制，達到節(jié)能目的。1、主要元件介紹（1）紅外傳感器紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類, 按探測機理可分成為光子探測器和熱探測器. 紅外傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用工作原理：a待側(cè)目標(biāo) 根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。 b大氣衰減

3、 待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。 c光學(xué)接收器 它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達天線，常用是物鏡。 d輻射調(diào)制器 對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 e紅外探測器 這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。 f探測器制冷器 由于某些探測器必須要在低溫下

4、工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時間，提高探測靈敏度。 g信號處理系統(tǒng) 將探測的信號進行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。 h顯示設(shè)備 這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。 依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。 熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的

5、性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。 圖上所示為歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。 紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。（2）光敏電阻光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光

6、的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。工作原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了

7、增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電

8、阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。2、人體感應(yīng)多功能自動控制器的工作原理本裝置電路如圖1所示，當(dāng)BH檢測到人體移動所發(fā)出的714m的紅外線信號后，經(jīng)轉(zhuǎn)換成為低頻電信號，由BH腳輸出送到IC2A進行放大，然后由腳輸出經(jīng)C10耦合至IC2B對信號作進一步的放大，然后由腳輸出。IC2C、IC2D構(gòu)成電壓比較器，當(dāng)IC2B腳輸出信號電壓幅度在UA和UB之間（即小于UA，大于UB時），IC2C腳輸出高電平，

9、然后經(jīng)VD6、VD7相互隔離及“或”的作用，經(jīng)R16、R17輸出一控制信號UK，加至IC3B的腳，IC3AIC3C組成電壓比較器。RG為正光度光敏電阻，當(dāng)開關(guān)SPH、SA12撥至端時，此時為燈光自動控制狀態(tài)，白天由于光照RG呈低阻態(tài)，IC3A腳電壓較腳電壓高，則IC3A腳呈低電平，此時VD8正偏導(dǎo)通，UK被鉗位于低電平。此時，無論BH是否接收到人體紅外信號，由于UK被鉗位于低電平，則IC3B、IC3C的、腳均呈低電平，VT1截止，燈不亮。當(dāng)天黑或環(huán)境亮度降低時，RG呈高阻態(tài)，IC3A腳電壓較腳電壓低，則IC3A腳呈高電平，VD8反偏截止，對UK隔離。此時BH接收到移動人體發(fā)出的714m紅外信號

10、后輸出UK并作用于IC3B腳與腳基準(zhǔn)電壓作比較，當(dāng)UK即腳電壓大于腳電壓時，IC3B腳輸出高電平。同理，IC3C腳也輸出高電平，VT1飽和導(dǎo)通，J得電吸合，J常開觸點閉合，接通照明燈。當(dāng)SA11、SA12撥至端時，R19被接入電路，由于組織較高，其工作原理與無光照時一樣。在圖1中，燈亮與被控電器工作時間的長短由RP3、C15、R27來確定。圖1圖23、元件選擇（1）紅外傳感器BH可選擇B18或LN074B通用型及其它型號。（2）IC2、IC3選用LM324、PC324均可。（3）RG選用正光度系數(shù)的光敏電阻。（4）其他元件如圖標(biāo)示，無特殊要求。4、制作與調(diào)試制作時需要加菲涅爾透鏡，對紅外傳感器

11、來說，不加透鏡其探測半徑不足2米，配上透鏡后其探測距離將增至十幾米，應(yīng)將透鏡固定于BH正前方15cm處。調(diào)試時，首先調(diào)整RP2，將RG光敏電阻受光孔擋住，調(diào)節(jié)RP2使IC3A腳為高電平，然后使RG接受光照，此時IC3A的腳應(yīng)為低電平；然后調(diào)整RP1，使人體距透鏡57米左右亮燈即可。工作時間的長短可調(diào)整RP3，亦可根據(jù)需要對C15的容量作適當(dāng)增減，以滿足使用要求。圖1中CZ為插座，如被控電器的負荷超過J觸點容量時，可外接適宜的繼電器進行二次控制。5、結(jié)論與未來展望（1）結(jié)論經(jīng)過測試，除燈泡不亮外，其余一切正常。燈泡不亮的原因可能是由于我們將220V交流電壓改為直流電壓，電流過小，使燈泡不能正常工作。（2）未來展望隨著傳感器在許多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其作用和地位也越來越重要。它不僅廣泛的應(yīng)用于日常生活中，而且也大量應(yīng)用于機械電子學(xué)、工廠自動化和過程檢測控制系統(tǒng)，它能對工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度、壓力、力、液位、流量、濕度成分等各種物理量進行測量，已成為這些領(lǐng)域技術(shù)進步的重要因素之一。對以節(jié)能為當(dāng)今世界的一種重要社會意識的我們來說，人體感應(yīng)多功能自動控制器無疑是一種利用率非常高的器件。它主要由紅外傳感器BH、放大器、比較器、光敏元