RD-623熱釋電紅外傳感器是利用溫度變化的特征來探測紅外線的輻射,采用雙靈敏元互補(bǔ)的方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾,提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。
特點(diǎn)
高靈敏度和優(yōu)越的信噪比
對溫度變化的高穩(wěn)定性
抗干擾能力強(qiáng)(例如振動,射頻干擾等。)
優(yōu)越的性價(jià)比
性能參數(shù)
基本測試電路
測試方法
測量條件:
環(huán)境溫度25oC;
黑體溫度420K;
調(diào)制頻率1赫茲,0.3~3.5赫茲△f;
放大倍數(shù)72.5dB。
雙元傳感器的靈敏平衡度是通過測量每個(gè)單元的靈敏度(即單個(gè)輸出峰值電壓),并采用下列公式計(jì)算得出。
平衡度=|VA-VB|/(VA+VB)×100%
VA=A面的靈敏度(mVp-p)
VB=B面的靈敏度(mVp-p)
信號特性及其噪聲分析
熱釋電紅外傳感器輸出電信號的幅度和頻率主要決定于目標(biāo)人體的溫度、探測區(qū)域背景、人體與傳感器的距離、人體移動的速度、光學(xué)透鏡系統(tǒng)的焦距和它的設(shè)計(jì)方式。人體溫度和探測區(qū)域背景的溫差很大,離傳感器越近,輸出電信號的幅值將越大。雙敏感元熱釋電傳感器配合菲涅爾光學(xué)透鏡使用時(shí),輸出信號波形電壓峰峰值約為1mV,頻率可由下公式計(jì)算:
式中,f是輸出信號頻率(Hz);Vb是人體移動速度(m/s);fb是光學(xué)系統(tǒng)焦距(mm);S是傳感器敏感元的面積(mm);L是人體離傳感器的距離(m)。對于雙敏感元傳感器,標(biāo)準(zhǔn)尺寸為2&TImes;1mm2,人體移動速度范圍為0.5~5m/s,常用探測器上使用的菲涅爾透鏡焦距為25mm,由此我們可計(jì)算出傳感器輸出信號的頻率范圍為0.08~8Hz。
由于傳感器輸出的信號非常微弱,容易受到噪聲的干擾,甚至有效信號被淹沒在噪聲中。研究發(fā)現(xiàn)傳感器上輸出信號的干擾源主要來自傳感器的熱噪聲、固有噪聲、放大器的電壓和電流噪聲等。熱噪聲是由探測器材料中的電荷載流子的隨機(jī)熱運(yùn)動而產(chǎn)生的。要減小熱噪聲帶來的影響,應(yīng)盡量縮短熱釋電紅外傳感器和前置放大電路之間的距離,減少外界熱干擾,并在前置放大電路中串入低通濾波電路,限制噪聲帶寬。傳感器的固有噪聲電壓峰峰值約為50μV,室外熱空氣流動能夠產(chǎn)生接近250μV的噪聲,在室內(nèi)也接近180μV。其他可能存在的干擾,如空間電磁波干擾和機(jī)械振動等,噪聲幅值接近100μV。三種噪聲疊加最大幅值接近300μV。
典型應(yīng)用電路(一)
典型應(yīng)用電路(二)
典型應(yīng)用電路(三)
本裝置可自動控制單位大門的開與關(guān),有人進(jìn)出時(shí)門自動打開,進(jìn)出過后門自動關(guān)閉。夜晚大門停用后,本裝置可轉(zhuǎn)作報(bào)警器,一旦有人走近大門即產(chǎn)生報(bào)警,以告知門衛(wèi)開小門放人進(jìn)出。
圖1是人體感應(yīng)信號產(chǎn)生及放大電路。其中RS是熱釋電遠(yuǎn)紅外被動式傳感器,A1、A2是兩級放大器。傳感器檢測到人體紅外線后產(chǎn)生的感應(yīng)信號很微弱,電路中設(shè)置了諸多旁路電容都是為了抑制干擾,避免誤動作。A3、A4是上、下限電壓比較器,平時(shí)A2的輸出電平比A3⑥腳電平低,而比A4③腳電平高,A3、A4輸出皆為低電平。只有傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的交變信號經(jīng)放大達(dá)到足夠電平才能使A3或A4輸出為高電平,以控制后續(xù)電路工作。
圖2、圖3是自動門電機(jī)控制電路及報(bào)警變換電路。由圖1的CZ插座②腳來的高電平使BG1導(dǎo)通、J1動作,觸點(diǎn)J1-1閉合使C1短路,IC3的③腳輸出高電平使J2得電,J2-1閉合接通市電,J2-2動觸頭轉(zhuǎn)換到“a”位置,電機(jī)M正轉(zhuǎn)開門。同時(shí)BG2飽和導(dǎo)通,IC4的③腳為低電平。經(jīng)過一定時(shí)間,門位移到終點(diǎn)碰觸軌道上的限位開關(guān)K1,J2釋放,電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)人們進(jìn)出門結(jié)束后,BG1基極無信號而截止,J1釋放,再經(jīng)過一定時(shí)間(此時(shí)間由R3、C1的值決定),IC3的③腳輸出低電平,BG2截止,IC4的③腳受由低到高的脈沖觸發(fā),其①腳輸出高電平,一方面使BG3導(dǎo)通,J3得電,J3-1使電機(jī)接通市電,此時(shí)因J2不工作,J2-2動觸頭已回到“b”位,
故電機(jī)反轉(zhuǎn),門開始關(guān)。門到達(dá)“關(guān)”的終點(diǎn)即碰觸軌道上的限位開關(guān)K2,電機(jī)停轉(zhuǎn)。另一方面IC4的①腳上電壓通過R8對C3充電,當(dāng)④腳為高電平時(shí)①腳翻轉(zhuǎn)為低電平,BG3截止,J3釋放。若在關(guān)門過程中又有人要進(jìn)出門,則BG1又接到信號,J2又工作,J2-2又轉(zhuǎn)換到“a”位置,門便立即由“關(guān)”轉(zhuǎn)為“開”。因此,只要有人進(jìn)出門,無論原來門處于何種狀態(tài),總會作開門運(yùn)行。
當(dāng)夜晚不需要自動門工作時(shí),可將K3由“1”扳至“2”,這時(shí)本系統(tǒng)即構(gòu)成報(bào)警器。一旦有人走到門附近,J2-1與J3-1便相繼接通市電,使聲、光報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。
在RS傳感器上加裝菲涅爾透鏡可增大作用距離。另外,為了使人進(jìn)門與出門都能自動開門,須在門的兩側(cè)都裝有圖1所示的人體感應(yīng)信號產(chǎn)生及放大電路,分別安裝于門內(nèi)門外的上方,將其輸出端并聯(lián)后接在圖2電路的輸入端即可。