基于熱釋電傳感器的人體輻射檢測電路設計

當工作電壓VCC設定為6V時(shí)，由R3、R5和R7、R8將高、低通放大器的輸入端均設置為1／2 VCC，即3V。靜態(tài)時(shí)，LM324的輸出端8、14引腳均為低電平，開(kāi)關(guān)管截止，2引腳仍為高電平，延時(shí)電路不工作。當熱釋電紅外傳感器的探頭檢測到人體產(chǎn)生的熱輻射時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)微弱的電壓信號，經(jīng)過(guò)放大后傳送到LM324的10、13腳，表現為一個(gè)峰值約為5V的正弦波。由于分別送入兩個(gè)電壓比較器的同相和反相輸入端，無(wú)論在信號的正半周，還是在負半周，這兩個(gè)比較器總有一個(gè)輸出低電平，使得2引腳的高電平躍變?yōu)榈碗娖?，使延時(shí)電路不工作。當人體進(jìn)入紅外傳感器的測量范圍而被檢測到熱輻射時(shí)，在輸入信號的正半周期，13引腳的電平高于12引腳所加的2．6V比較電壓，下面的一個(gè)比較器的14引腳輸出為低電平，二極管D2截止；此時(shí)10腳電平高于9腳，上面的比較器輸出為高電平，二極管D1導通，其高電平使得開(kāi)關(guān)管飽和導通，將2腳拉成低電平，致使延時(shí)電路工作。在信號負半周時(shí)，上、下比較器輸出電平剛好相反，即8腳輸出低電平，14腳輸出高電平，D2導通?？梢?jiàn)，只要傳感器檢測到人體活動(dòng)，無(wú)論是信號的正半周還是負半周，兩個(gè)比較器中必有一個(gè)輸出為高電平，通過(guò)開(kāi)關(guān)三極管從而控制延時(shí)電路工作。
2．3 延時(shí)電路
圖3中的R6和C6組成報警延時(shí)電路，其時(shí)間約為60s。人體離開(kāi)傳感器的探測范圍后，其輻射的紅外線(xiàn)信號消失，IC3的輸出端又恢復高電平，此時(shí)D2截止。由于C6兩端的電壓不能突變，故通過(guò)R6向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時(shí)，1腳才變?yōu)榈碗娖?，時(shí)間約為60s，即控制燈光亮60s。
2．4 電源電路
熱釋電紅外檢測系統的電源取為6V，采用交流220V供電，經(jīng)交直流變換后形成6V的直流電壓，電源電路如圖4所示。

2．5 熱輻射檢測電路工作原理
當人體進(jìn)入房間，熱釋電紅外線(xiàn)傳感器探測到人體發(fā)出的熱輻射信號時(shí)，圖2中IC1的2腳輸出一個(gè)微弱的電壓信號。三極管VT1是一級電壓放大電路，微弱電信號經(jīng)過(guò)放大后經(jīng)過(guò)耦合電容C2送入運算放大器IC2中進(jìn)行高增益、低噪聲放大。IC3作電壓比較器，R10和VD1為其反相輸入端提供一個(gè)基準電壓。IC2的輸出電壓信號接到了IC3的同相輸入端，與基準電壓進(jìn)行比較，使得IC3的輸出端由原來(lái)的高電平躍變?yōu)榈碗娖?。R6、C6和IC4組成延時(shí)電路，當人體離開(kāi)傳感器的測量范圍后，熱輻射信號消失，IC3的輸出端恢復高電平，使得二極管D2截止。由于電容C6兩端的電壓不能突變，電源通過(guò)R6向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于R7、R8和R11產(chǎn)生的上基準電壓時(shí)，IC4的輸出端才變?yōu)榈碗娖?，時(shí)間約為1min，即持續1min控制燈亮。

3 熱釋電紅外檢測電路的安裝
由于熱釋電紅外傳感器易受光照、溫度和熱源的影響，所設計的熱釋電人體輻射檢測電路只能安裝在室內，誤報率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系。正確的安裝應滿(mǎn)足下列條件：
(1)傳感器應離地面2．0～2．2m，以避開(kāi)寵物。
(2)傳感器易受溫度的影響，應遠離空調、冰箱、火爐等熱源物體。
(3)在傳感器與被探測的人體之間不要有家具、大型盆景或其他高的隔離物。
(4)傳感器不要直對窗口或門(mén)口，避免外部的熱氣流擾動(dòng)或人員走動(dòng)引起的誤報，也不要安裝在有強氣流活動(dòng)的地方。

4 結論
本文所設計的人體熱輻射檢測電路，能夠根據人體進(jìn)入檢測區域后的熱輻射產(chǎn)生輸出信號，控制照明裝置的開(kāi)關(guān)，延時(shí)60s，一般情況下有足夠的時(shí)間幫助人們手動(dòng)開(kāi)啟照明，從而給人們的生活帶來(lái)了方便。由于具有性能可靠、成本低、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，適用于居民家庭、賓館、學(xué)生宿舍、教學(xué)樓等受熱源影響較小的場(chǎng)合，也可用于樓道、走廊等需要短時(shí)延時(shí)照明的地方，具有較大的使用和推廣價(jià)值。