热释电人体红外线传感器应用电路的设计与制作

1、毕业设计（论文）2009 2010学年度机 电工程系机电一体化技术专业班级 08机电2学号62083331课题名称娜顿俳他g跑SS你抨浙作学生姓名指导教师20年 月曰撕!电冰夕隅感器叫申路 物5作【摘 要】本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单，成本低，安装比较方便，而且防盗性比较稳定抗干扰能力强，灵敏度高安全可靠，这种安装不易被盗贼发现等优点。本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试，至虚后得到比较满意的实验结果的方方面面。【关键

2、词】 比较器 运算放大器 红外能前言：热释电人体红外传感器用丁检测人体的红外能。用它可以作成主动 式和被动式的人体传感器，广泛用丁安全防范领域及控制自动门，灯，水龙头 等场合.本设计包括信号的输入电路，放大电路以及LED控制与显示电路. 通 过制作的实践，从感性到理性逐步对热释电人体传感器电路的知识.从直观的 元器件和电路板到实际检测和安装操作，掌握元器件识别和检测手段，学习识 读电路图和安装图，掌握LEM3 2 4集成电路的封装及引脚排列等相关知识。第一章毕业设计的任务及要求一、毕业设计的任务由实验室提供相关的元器件，制作一个人体热释传感器应用电路。二、毕业设计的要求：了解人体热释传感器的工

3、作原理及应用，人体红外传感器的感应距离不小 丁 1米。第二章方案论证设计方案一：1 .工作原理在该探测技术中，所谓被动是指探测本身不发出任何形式的能量，只能接 受自然界能量变化来完成探测目的，被动式的特点能够响应入侵者在防范区域 内移动时引起的红外辐射变化，并能发出信号，从而完成相应功能2.方框原理图设计方案二1 .工作原理.热释电人体红外传感器的特点是，它只在由于外界辐射而引起 本身温度的变化时，才给出一个相应的电信号，当温度趋于稳定后, 就不在有信号输出.所以电信号与它本身的变化率成正比，所以电 热释传感器与运动的人有关2 .工作原理方框图方案的比较设计方案一的电路图比较繁琐，线路连线较复

4、杂，而且设计方案一中所需 的个别元器件不能找到，也不符合任务书中的要求，所以我放弃了设计方案一。 设计方案二中的元器件安全可靠且成本较低，电路较新颖。充分的满足了本次 毕业设计的要求，最终决定选用设计方案二进行毕业设计第三章电路工作原理3.1工作原理。用S D 0 2型热释电人体红外传感器组成的放大检测电路.电路中使用L M 3 2 4四运放分别构成的I C 1 , I C 2两极高倍放大器，对S D 0 2检测 的微弱信号进行放大。I C 3 , I C 4构成窗口比较器，当I C 2电压幅度在 UA到UB之间时，IC3, I C 4输出低电平；当IC2输出电压大丁UA 时，IC3输出高电平

5、；当IC2小丁 UB时，IC4输出高电平，经VD1, VD2隔离电压分别输出，以控制后续报警及控制电路。Rl 1可调节检测器 的灵敏度.当有人在热释电路的有效范围内走动时，可引起LED1和LED 2交替闪烁。T电路原理图运放LM3 2 4无论是放大器还是比较器，都采用了单电源。在传感器无 信号无信号时，I C 1的静态输出电压为0 . 41 V左右；I C 2在静态时, 由丁同相端电位为2 . 5 V ,故输出电平为2 . 5 V ;而两个比较器I C 3和 I C 4的输出则由R 1 1和R 1 2的大小决定。第四章单元电路的分析4.1信号采集电路当人体辐射的红外线通过非涅尔透镜被聚焦在热释

6、电红外传感器的探测元 件上，电路的传感器将输出电压信号。4.2 放大电路电压信号通过C 1 , C 2 , R 1 , R 2组成的带通滤波器，该滤波器的上 限截止频率为1 6 H Z ,下限截止频率为0 . 1 6 H Z ,由丁热释电红外传感 器的输出探测信号电压十分微弱（通常仅仅1MV左右）而且是一个变化的信 号，菲涅尔透镜的作用使输出信号电压呈脉冲形式，脉冲电压的频率由被测物 移动的速度决定，通常为0 . 11 0 0 HZ左右，所以应对热释红外传感器 输出电压信号进行放大，本设计运用集成运放LM3 2 4进行两极放大，以便 获得足够的增益。4.3比较电路探测到人体辐射的红外信号并送给

7、窗口平比较器时，信号幅度经窗口比较 器的上下限，系统将输出高电平，无异常情况时输出低电平信号，在比较器中, R 9 , R 1。用作参考电压，两个运放作比较器，两个三极管的用途使输出更 稳定，窗口比较器的上下限电压为3. 81 . 2V4.4 LED 显示电路当人体运动时，高低电平变化，上升沿信号不稳定，二极管来回闪烁进行 显示第五章电路的组装与调试5.1组装电路检测合格的元器件按照元件布置图安装。5.2测量与调试（一）通电观察电路组装完成后，直接插入+ 5 V直流电源，预热，用S D 0 2检测人体 运动，将手臂在传感器前移动，观察两只发光二极管点亮与熄灭的对应情况， 分析检测电路的工作状态

8、。1 .调试与参数的测量1）当引起LED1和LED 2交替闪烁时，并记录输入信号PY2的电 压，I C 1的1脚的输出电压，计算出I C 1的放大倍数A 1。2）继续观察LED 1和L ED 2的闪烁 现象，并记录I C 2的7脚的输 出电压，计算出I C 2的放大倍数A 2。3）计算总的放大倍数A = A 1 . A 24）测量并记录UA, UB的电压5.3总装后故障检修如电路不工作，可由前至后逐级测量各级输出端有无变化的电压信号，以 判断电路及各级工作状态，排除故障（检测时注意PY的预热时间）。序号故障现象故障原因检查部位(1)发光二极 管都不亮电源未接通电源未接通或电源插件未插好LM3

9、2 4的4脚没接电源1 4脚未接地(2)发光二极管只有一个亮二极管阴阳 极接反检查二极管的装接第六章总结通过这一个月的学习和实践，我学到了不少东西，也了解到了自己的不足 之处，对丁我今后的工作有着很大的帮助。毕业论文设计基本完成，虽然这期 间有点辛苦，但我觉得充实，我也从中学到从课本里学不到的知识，增加了自 己的知识面。课题的确定是主要的，其次是对电路的组装与调试。从电路的组装与调试 能看出我的动手能力还有些薄弱，以后应多注意自己的动手能力，对自己今后 的工作得到了锻炼。在论文设计中我严格要求自己，遵循老师的指导，反复的 推敲自己的方案，理活电路的工作原理，通过查阅资料和课本，对电路理解更 加

10、深刻。通过自己的努力和老师的指导，我的设计方案终丁成功。【参考文献】1 王国玉 电子技术基本功人民邮电出版社 2009-10第一版2 周良权 方向乔数字电子技术基础高等教育出版社 2008-3第二版3 杨毅德模拟电路重庆大学出版社 2006-10第二版4 姚彬电子实习实训教程机械工业出版社 2009-4第一版5 廖先芸电子技术实践与训练高等教育出版社 2007-5第二版6 陈小虎 电工电子技术 北京高等教育出版社 2005-6第一版附录A电路总的电路图附录B元器件清单表J丁亏元器件名称符号数量备注1集成四运放IC1LM 3 2 42热释电人体红外传感器S D 0 21P Y31/8碳膜电阻器电阻R 1 , R 5 R 6 ,R 7 R 9 , R 1 0 ,R 1 274 7 K41/8W碳膜电阻器R 2 , R 322 M51/8W碳膜电阻器R