超小型智能热释电红外检测器组件.docx

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超小型智能热释电红外检测器组件

热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。

早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。

热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。

它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。

除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。

比如：

在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。

电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。

开启监视器或自动门铃上的应用。

结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等……。

您可以根据自己的奇思妙想，结合其它电路开发出更加优秀的新产品。

或自动化控制装置。

热释电传感器基本知识

热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。

热释电传感器是对温度敏感的传感器。

它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。

由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。

热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。

当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。

所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。

由实验证明，传感器不加光学透镜（也称菲涅尔透镜），其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7m。

为了缩短产品研发周期，快速应用热释电传感技术。

电子制作实验室网站批量供应以下几种热释电传感器成品组件。

很多客户反映为什么我的模块加上电源后输出脚一直是高电平？

以下多种原因都会造成这个故障：

第一、直流工作电压必须符合我们要求的数值，过高和过低都会影响模块性能，而且要求电源必须经过良好的稳压滤波，例如电脑USB电源、手机充电器电源、比较旧的9V的层叠电池都无法满足模块工作要求，建议客户用变压器的电源并经过LM7808稳压后再通过220UF和0.1UF的电容滤波后供电。

第二、调试时人体尽量远离感应区域，有时虽然人体不在模块的正前方，但是人体离模块太近时模块也能感应到造成一直有输出，还有调试时人体不要触摸电路部分也会影响模块工作，比较科学的办法是将输出端接一个LED或者是万用表，把模块用报纸盖住，人离开这个房间，等2分钟后看看模块是否还是一直有输出？

第三、模块不接负载时能正常工作，接上负载后工作紊乱，一种原因是因为电源容量很小负载比较耗电，负载工作时引起的电压波动导致模块误动作，另一种原因是负载得电工作时会产生干扰，例如继电器或者电磁铁等感性负载会产生反向电动势，315M发射板工作时会有电磁辐射等都会影响模块。

解决办法如下：

A、电源部分加电感滤波。

B、采用负载和模块使用不同的电压的方法，例如：

负载使用24V工作电压，模块使用12V工作电压，其间用LM7812三端稳压器隔离。

使用更大容量的电源。

第四、人体感应模块只能工作在室内并且工作环境应该避免阳光、强烈灯光直接照射，如果工作环境有强大的射频干扰，可以采用屏蔽措施。

若遇有强烈气流干扰，关闭门窗或阻止对流。

感应区尽量避免正对着发热电器和物体以及容易被风吹动的杂物和衣物。

第五、人体感应模块建议安装在密封的盒里，否则可能一直会有输出信号。

第六、如果要求人体感应模块的探测角度小于90度时，可以用不透明胶纸遮挡镜片或裁剪缩小镜片来实现。

第七、人体感应模块采用双元探头，人体的手脚和头部运动方向与感应灵敏度有着密切的联系，而且红外模块的特性决定了无法精确控制感应距离。

第八、模块中的探头（PIR）可以装焊在电路板的另一面。

也可将探头用双芯屏蔽线延长，长度应在20厘米以内为好。

产品1：

经济型红外人体检测组件A型16元一个

数字1脚：

电源负极

数字2脚：

信号输出，高电平有效，4～6V和工作电压有关

数字3脚：

电源正极DC6～9V

W1：

灵敏度调整

W2：

输出延时调整5～120秒

注意：

我们的模块出厂时已经设置成上电便工作的方式，并设置在随机工作延时模式，就是只要人体在感应区内活动，模块便持续有输出，直到人离开感应区并延时一段时间后才停止输出。

顺时针调节W1，可以增加检测灵敏度增加感应距离；逆时针调节，降低感应距离。

工作延时调整：

顺时针调节W2，延长工作时间；逆时针调节，缩短工作时间。

若要求更长或更短的工作时间，调整W2也不能满足，将C12更换成更大容量的电容或者更小容量的电容。

上图是红外模块的实际应用电路图，图中的103X2是两个0.01UF的高频独石滤波电容，J是12V的直流继电器，继电器上方反向并联一个IN4007的二极管是保护驱动三极管防止继电器断电瞬间产生的反向电感电压击穿三极管，驱动三极管可以采用S8050一类的NPN三极管，所有的地端都应连接在一起（便于绘图）。

技术参数：

1、工作电压：

DC6～9V

2、电平输出：

和电源电压相同

3、感应角度：

水平：

90～110度；垂直：

70度

4、静态电流：

小于750μA

5、无信号输出：

6、感应距离：

0.5～8米

7、外形尺寸：

28mm×38mm高25毫米（最高点）

8、输出电平：

4～6V与工作电压有关

9、工作时间：

可调5-120秒范围

产品2：

大透镜BISS0001红外人体检测组件19元一个

这款是采用红外专用芯片BISS0001芯片设计的人体传感模块，它最大的优点是性能稳定可靠，应用资料齐全，类似原理图如下：

模块有三个输出脚，左上图标有“＋”的是正电源，标有“－”的是地，标有“OUT”的是输出脚，有人活动输出3V高电平，无人输出0V低电平，图中右下角有一个检测方式切换短路线（现在已经改成短路线），中间和H连接为重复模式，只要检测区域有人模块就一直有输出，这种模式一般称为电平输出，中间和L连接为不重复模式，这种模式下即使检测区域有人活动模块也会自动停止输出一段时间（封锁延时）然后再检测，这种模式一般习惯称为脉冲输出。

模块上的105黄色电位器是动作输出延时调整，就是检查到人体后输出延时若干秒高电平信号的时间，模块的封锁延时时间由C6决定（默认为102，封锁时间为0.3秒），如果需要光控功能，可以在CDS位置接上一个光敏电阻，光敏电阻选市场常见的品种即可。

模块采用低功耗稳压器件7133A-1，可以保证在很宽的输入电压下稳定提供3.3V的工作电压，确保模块能正常工作。

技术参数：

1、工作电压：

DC4.5～20V

2、电平输出：

有人3V高电平，无人0V低电平

3、感应角度：

110度

4、静态电流：

小于40μA

5、感应距离：

0.5～8米

6、触发延时：

可调5-120秒范围

7、触发方式：

H：

重复/L：

不重复

8、外形尺寸：

PCB外形尺寸:

32*24*25mm,螺丝孔距28mm，螺丝孔径2mm；

产品3：

迷你透镜BISS0001红外人体检测组件20元一个

这款模块的性能和上一款完全相同，只是它采用直径只有13毫米的红外透镜，体积更小，更容易嵌入其他设备。

注意事项：

1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。

2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。

3.感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。

为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。

应用举例：

1、红外自动水龙头

一、随机延时出水电路：

在B模块的C9电容位置焊接上47u电容，避免一加电便工作的现象。

加电40秒后，手进入感应区，自动出水；手离开感应区，自动停水。

调整W2阻值大小是延时的长短，W2阻值太小，供水时会发生中断；阻值太大，造成手离开后续水时间过长，浪费水。

通常3秒延迟时间为宜。

二、固定延时电路：

在模块C9位置焊接一个3.3u电容。

并在D5二极管正极和CDS上孔之间加一个二极管见上图所示。

当手进入感应区带动磁阀供水，W2阻值大小决定供水时间长短，工作时间结束，停止供水。

手再次进入感应区，又自动供水。

从停水到能再次接受感应供水的时间，由C9容量大小决定，C9=3.3u约3秒。

2、红外自动干手机

制作干手机可参考随机延时电路和固定延时电路。

交流负载采用光电耦合式过零模块为佳。

注意：

人感器必须隔热，出风口与感应窗口要分离。

3、饮水机自控电路

人在感应范围，饮水机加热或者制冷；人不在感应范围，15分钟后自动关机。

将B模块的C11换成100uF/10V电容，W2工作时间电位器换成10MΩ1/8W固定电阻参见上图，其他元件无需改动，便可实现以上工作原理。

其特点是不必担心忘了开关机，避免“烧死水”产生有害化学物质影响身体健康的现象。

适用于家庭、会议室、接待室以及公众场所使用的饮水机，另外还可利用继电器另一组接点，定期给冷水和杯子柜采用紫外线或者臭氧消毒。

4、柜式空调自控电路

工作原理：

人在感应范围（约100平方米），空调机工作；人离开感应范围，15分钟后（时间可选择），空调机自动关机。

适用家庭、会议室、餐馆、接待室以及公共场所的柜式空调机。