红外人体接近开关)

成绩评定：          传感器技术 课程设计 题    目       红外人体接近开关                        摘要 利用热释电红外探头并对探头接收到的微弱信号加以放大，然后驱继 电器，可以制成热释电人体感应开关。人体发射的红外线经过菲涅尔滤光片增强后聚集到采用热释电元件制成的红外感应源上，感应头在接收到人体红外辐射温度发生变化时失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经集成电路IC检验处理后即可产生报警信号。并且加了感光元件来控制电路工作的环境，在光照强度很弱的的环境下，在距离感应开关4-5m的地方，有人体经过时感应源接收到人体发射的红外线信号，电路接通并点亮照明用具，持续30s左右熄灭，人体再次有动作后发射红外线，则再次点亮。结果表明，在光照条件满足时，这种开关可以便捷的停启，美中不足的是，感应头一经遮挡就无法正常工作。人体感应开关的应用，对便捷环保的生活有着诸多意义，可以应该用到很多公共或者家具生活中。 关键词：热释电、感应头、菲涅尔透镜、红外线。 目  录 一 、设计目的    1 二、设计任务与要求    2 2.1设计任务    2 2.2设计要求    2 三、设计步骤及原理分析    2 3.1设计方法    2 3.2设计步骤    3 3.3设计原理分析    5 四、课程设计小结与体会    5 五、参考文献    6 一、设计目的 节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素和最大卖点。由于我国在新能源研发方面处于落后局面， 目前市场上的普通船型开关、拉线开关占据着灯具开关市场的主要位置。然而由于许多不可控因素的出现及人们日常习惯所限， 造成了大量的电能的浪费。这种现象在我们的生活中随处可见。空无一人的教室十多盏日关灯依然亮着，非常安静的楼道内灯火通明，卫生间无人使用却不熄灭灯光??全国每年因此而损耗的电能可以以亿度计量，同时因灯具使用时间的过长，也缩短了灯具的使用寿命，频繁的更换灯具也造成了人力，财力的大量浪费。所以通过这种直接和间接的损耗，每年电能的损失就达数亿元。近十年以来，我国建筑体系的不断发展，也对照明系统提出了更高的要求。随着大量采用电子技术的家用电器面市, 住宅电子化出现。 近几年楼宇智能化（智能家居是以家为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化，集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的 家居环境。）又飞速发展起来，其中实现自动照明系统可以减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。本课题从实际出发，准备对红外线楼道自动照明系统进行探索，随着现代化的发展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情况下电能的浪费成为人们普遍关注的问题。  由此观之，如何有效的减少照明用电的浪费和更好的管理照明系统已成为一个不可忽视问题。 二、设计任务和要求 2.1设计任务 红外智能节电开关由于触发的时候不需要人发出任何声音，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具或是大门的开启，当人离开后，经过一定时间的延时，自动熄灭或是自带关闭。因为不同于声光控开关，不需要声音和开关控制，从而避免了声控噪音的侵扰，同时因为它是感应人体热量控制开关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能效果。 三、设计步骤及原理分析 3.1设计方法 发射部分：用单片机在电阻INPUT1、INPUT2两端分别输入两个方波信号（脉冲信号），INPUT1输入38KHz，占空比50%的方波信号，INPUT2输入每隔0.1秒输入三个低店平，只有在INPUT2输入低电平期间红外发射管才会以38KHz的频率向空间发射红外线。 接受部分：接受部分用的是针对38KHz红外线感应模块，发射管和接收管并排放置，并且在两者之间挡板隔住，当没有人体接近的时候，OUT引脚会一直送出高电平到单片机，当有人体接近的时候，人体会把38KHz的红外线反射到接收管，是OUT引脚会产生低电平，由于是调制信号，所以接收管输出波形的波形和INPUT2的波形一样，然后再把这个信号送到单片机，单片机分析处理都再把信号送到语音芯片，扬声器发出报警提示！ 图1              图2 应用此电路方案是一定要注意红外线频率，要用不同的频率发射和接受才不会产生干扰（如果两排开关柜距离比较接近，就会因为频率相同产生干扰而误动作），Vishay有好多种频率的接收管，要视情况而定，一定要错开。 3.2设计步骤 1、首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位 2、用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用 3.3设计原理 一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。热释电人体红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。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产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生微弱的电压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。 3.3设计原理及分析 因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与人的行走通道方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。 2、 安装好开关后加电，当环境光线充足时，灯泡将会闪三次，一分钟后初始化结束，开关进入监控状态，用物体遮住环境光线使开关感应工作，人不离开且在活动，开关将持续工作；人离开后，开关自动延时关闭负载。 3、 安装好开关后加电，当环境光线不足时，开关直接进入监控状态，人不离开且在活动，开关将持续工作。 注意事项 1、 安装时请勿带电操作，等安装好后再加电。 2、 请勿超功率范围使用。 3、 本开关适用于室内环境，请勿安装在户外恶劣环境下使用。 技术指标： 1、 工作电压：AC180V-250V-（50/60Hz） 2、 负载功率：5W-200W 3、 负载特性：创新二线制电路设计，可适用各类负载。(感性负载如日光灯、节 能灯等需外加补偿器) 4、 静态负载：〈0.5W 5、 感应范围：140度锥角，5-8米内 6、 延时时间：约60秒 四、课程设计小结与体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关红外人体接近开关方面的知识，在设计过程 中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时， 设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了红外人体接近开关 的识别和测试；熟悉了红外人体接近开关；了解了红外人体接近开关方法；以及如何提高红外人体接近开关 的性能等等，掌握了红外人体接近开关的方法和技术，通过查询资料，也了解了红外人体接近开关原理。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结 合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得 到了解决。 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。 五、参考文献 [1] 国兵,李永冰.模拟电子技术.天津大学出版社(第1版)，2008. [2] 孙承清.模拟电子技术.中国矿业大学出版社，1985.  [3] 方佩敏.新型开关电源三端稳压块K78XX系列.今日电子.2008年(11):8—10（完整的）.  [4] 陈永甫.外探测与控制电路.北京:人民邮电出版社，2004. [5] 宋文绪. 传感器与检测技术. 北京: 高等教育出版社，2004. [6] 何希才.传感器及其应用实例.北京：机械工业出版社，2004.  [7] 百度文库 . 热释电人体红外线传感器的原理和应用.， 2010-06-24.  [8]百度百科. 热释电红外传感器. ，2010-09-08. 继续阅读