03.02 人体红外感应探头元件怎么用?

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用于人体的红外探头很多,用法不同。不知题主的用途,所以很难回答。先从红外线说起。



1.红外线(Infrared)是波长介于微波与可见光之间的电磁波,波长在1mm到760纳米(nm)之间,比红光长的非可见光。

2.覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。


3.医用。红外线照射体表后,一部分被反射,另一部分被皮肤吸收。皮肤对红外线的反射程度与色素沉着的状况有关。医院医疗可用于多种疾病的治疗和防治。如风湿性关节炎,慢性支气管炎等。其实人体本身既是红外线发生器,也象一个红外线探测器的探头。


4.红外线探头用于红外夜视仪、望远镜(又分主动式和被动式)。真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像,与望远镜原理完全不同,白天不能使用,价格昂贵且需电源才能工作。具有成像清晰、制作简单等特点,但它的致命弱点是红外探照灯发出的红外光会被敌人的红外探测装置发现。60年代,美国首先研制出被动式的热像仪,它不发射红外光,不易被敌发现,并具有透过雾、雨等进行观察的能力。

5.利用红外线探头成型产品众多,水准仪,探测仪,成像仪,红外线温度计……安装使用各不相同,见使用说明书。


沈大哥


这个探头不能直接使用,需要加放大电路才能得到我们想要的输出。原理图如下。

其中D1表示探头;J2为专用的热释电红外信号放大芯片;U1是AMS1117,用于将5V电压转换成3.3V给芯片供电;J1为接插件,中间管脚SOUT就是我们希望得到的信号了。

当D1检测到有人靠近时,SOUT就会变成高电平,当人离开后,SOUT会保持高电平几秒钟,然后变低。

可以直接使用SOUT来驱动发光二极管或者继电器,如下图所示:

如果先实现更复杂的功能,可以将信号SOUT接入单片机,通过单片机程序控制其他的动作。

如果想快速搭建电路的话,建议使用现成的人体红外模块:

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人体红外感应探头(即PIR)只是一个金属壳封装的三脚元件,其只能将人体红外信号转换成微弱的电信号输出,想用这种红外探头制作感应灯或自动报警器,还需要添加红外信号放大及处理电路。下面我们介绍一下这种PIR元件的基本使用方法。
▲ 红外感应探头的放大电路。



红外感应探头PIR的内部主要由热释电材料及JFET(结型场效应管)组成,热释电材料可以将人体发出的红外信号转换成电信号,因热释电材料的输出内阻很大,一般都在PIR内部加一个JFET作为阻抗变换,故使用PIR时,需要外接电阻使其内部的JFET能够正常工作。
▲ 红外感应探头PIR。

PIR的基本应用电路如图1所示。由于PIR输出信号非常微弱,根本无法带动负载工作,故需要添加放大电路。以前没有专用的热释电红外信号处理IC,放大电路一般都是采用LM324之类的运放来放大信号,现在大都采用专用IC-BISS0001来处理红外信号,电路变得很简单,静态耗电亦显著减小(只有数十μA)。


▲ 带有菲涅尔透镜的成品热释电模块。

提问者想用这种PIR探头制作感应灯和报警器建议直接选用成品的热释电模块,整个模块含有PIR、菲涅尔透镜(用于提高探测距离),价格只有两三块钱(若自己全部买元件制作,成本比这个要高不少)。

若用这种模块制作220V感应灯,可以将模块的输出通过双向可控硅去控制感应灯。若用来制作低压(12V以下)人体感应报警器,可以用模块的输出通过一个三极管去控制报警器的工作。


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人体红外感应探头元件怎么用?题目说的是热释电红外传感器(PIR),属于热电型红外传感器,是基于热电效应原理制成的。

这种探测元件有三种类型,单元型、双元型、四元型这三种探测元件。火焰检测器、辐射高温计,这样的检测仪表用的是单元型探测元件。因为单元型探测元件的灵敏度极高,需要进行温补来降低灵敏度。所以这种探测元件的传感器一般用于火灾报警器、手持式温度测量仪的测温传感器,也就是灵敏度要求高的场合应用。


而题目说的PIR传感器属于三种当中的双元型或四元型探测元件,而双元型探测元件应用最多。例如下图所示的双元型探测元件结构示意图。
热释电红外传感器需要用到
滤光窗(滤光片)。因为PIR传感器能感知的波长范围宽,增强抗干扰能力而只对人体辐射红外线敏感,所以就要用到滤光窗。这里顺便提及下滤光窗的波长范围(0.2um~20um),而人体辐射波长范围(09.35um~9.38um)。得知,人体辐射波长正好在滤光窗波长范围内。因此,滤光窗起到有效的阻值其他光源干扰,只允许人体辐射红外线通过的作用。



有上图的双元型探测元件结构图可知,两个探测元件是以极性相反的方式进行串联,目的是降低自身和环境温度引起的热释电信号干扰。而图中用的场效应管的作用进行匹配阻抗变换。

阻抗变换过程。由于场效应管的输入阻抗可达10^10欧姆,以共漏极的方式接,可实现阻抗变换,而栅极和探测元件又并联个高电阻值的电阻Rg,用于吸收过多的光能量,防止场效应管损坏,那么从场效应管S极出来的电压信号就可以由放大器方大处理。

如下图所示的PIR信号调理电路图
当PIR传感器在它的探测范围内检测到人经过时,在R9两端会产生频率为0.1~10Hz的微弱红外电信号,然后通过R5将信号送往LM358进行第一级放大,第一级运算放大增益为R8/R5约55.6,而且R8与电容C13组成上限截止频率为16Hz的低通滤波器。第二级运算放大增益为R3/R6约20,而且R3与电容C4组成上限截止频率为8Hz的低通滤波器。因此。R9的电信号经过LM358的两级放大后,总得放大增益约为1000,于是初始信号由几mV变成1.2V。而R4和R10构成的偏置电路将第一级放放大器的3号引脚电压置位1.1V,R11、R13、C15构成的串并联电路将用于滤波和除去噪音。

最后把信号通过单片机进行处理,完成数字滤波、智能鉴幅、环境温度实时检测,来实现增益的自适应调整等操作。


Talk工控小白


人体红外感应探头元件怎么用?

答;人体红外感应探头,俗称PIR。它能将波长为8~12um范围内的红外信号进行检索(人体正常恒定体温37度,红外线夜视镜就是这个原理而制作的。37度可产生特定波长为10um左右的红外线),变化成微弱的电信号。经集成运放块放大后,送入双门比较器进行鉴别。最后由驱动电路输出驱动脉冲信号(它也可以直接驱动双向SCR晶闸管或晶体三极管)。

PIR红外探头的工作原理,简单来说就是感应移动人体与其它物体的温度的差异。 但是PIR红外探头它必须与菲涅尔透镜配合,来形成所控人体或物体的扇形角度(可控范围),一般垂直安装,它可控高度为2.5M,扇形射角距离大概6M。如果水平安装,那么它的夹角大概在140度,可控距离大约在10M左右。

不要小看菲涅尔透镜,其实菲涅尔透镜有两种形式,一个是折射式,另外一个为反射式。菲涅尔透镜有两个作用,一个是聚焦作用,即将热释的红外感应信号折射(反射)在PIR上。另外一个作用是将控制区内分为若干个明区和暗区,使进入控制区域的人体或移动物体能以温度变化的形式在PIR上感应变化的热释红外信号,顺理成章PlR就能产生变化的电信号了。

本人前几年在天猫商城买了几只人体红外感应模块,回家自已DIY制作的开关,用了这几年,效果不错,特别是用于车库,效果特好。因为本人从40多年前就是一个无线电爱好,平时就喜欢捣鼓这些小玩意。 天猫商城(进口PIR探头)人体红外感应模块完整版,单价4.20元。HC-SR501人体红外感应模块5.27元。品种繁多,看得人眼花缭乱。 对于电子爱好者来说,扩展的电子元器件,随便都可以找到,对于220V/12V/1~3VA微型电源变压器,也可以采用电容器降压,获得12V直流电源供继电器和红外感应模块工作。 下面为喜欢电子DIY的朋友(包括初学者们),来分享一下,傻瓜型人体红外感应模块的制作。


上图为人体感应模块实物图。为了帮助初学者们好安装,我在图上都用文字清楚标明了它的接线颜色和供电形式。对于初学者们可能管用。

下面是人体感应模块的电路图。

模块由一只PIR红外探头采集热释信号,→BlSS0001,16脚IC集成块,lC内部包含一个四运放块的功能,还有定时触发器H或L不可重复触发选择电路。lC7130(7133)为三端稳压集成块。给整个电路提供稳定工作的环境。

下面为红外感应模块与三极管控制继电器,扩展输出的完整电路图。

从上图可知,VT为一只为扩展三极管和DC12V继电器提供工作电源的微型变压器。它的输入端220V,同时在输入端的L线上串接了继电器k的一组常开触头,来控制交流负载。每种元器件,我都清楚的标注了容量值和耐压值,C1(0.1uf/63V)、C4(0.22uf/63V)、它们完成高频干扰抑制作用。C2(220uf/16V)、C3(470uf/25V),它们为电解电容器,其主要是滤波。我已经将该说的都说了,该写的都写在电路图上了。剩下来,对于有兴趣的头条友人们去依葫芦画瓢去了。

本人水平有限,用了今天5个小时才回答完毕。仅供参考,希望对提主和类似需要的头条友人有一点帮助

知足常乐2018.4.10于上海


知足常乐0724


以前制作过光敏、热敏元件的电路,但没有玩过红外元件。从这个元件外观来看,类似金属封装的中功率晶体管,并在顶部有红外感应窗口。估计其原理是利用晶体管基极对红外线的敏感变化,导致敏感元件的正向电流被对应放大,再将电信号转换成模拟图像。所以,此元件应该具备EBC三个极的特性,需接入正向电压并组成小信号高信噪比放大电路,并将电信号还原成红外图像(估计敏感元件是以矩阵分布的,故应该有像素分辨率选择)。以上仅是我个人猜测,仅供参考。


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