热释电人体红外感应灯电路设计

人体热释电红外线传感器控制照明电路热释电人体红外线传感器是上世纪80 年月末期出现的一种新式传感器件。

热释电红外传感器不受白日黑夜的影响，可日夜不断地用于监测，宽泛地用于防盗报警。

红外照明控制器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号办理和继电器控制电路等几部分构成，其构造框图如下图。

光学系统热释电红信号继电器待测目标（菲涅尔透外传感器办理控制一、热释电人体红外线传感器的基本构造和原理热释电红外 (PIR) 传感器，亦称为热红外传感器，是一种能检测人体发射的红外线的新式高敏捷度红外探测元件。

它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其变换成电压信号输出。

将输出的电压信号加以放大，即可驱动各样控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警等。

当前市场上常有的热释电人体红外线传感器主要有上海赛拉企业的SD02、PH5324，德国 Perkinelmer企业的LHi954、 LHi958，美国 Hamastsu企业的 P2288，日本Nippon Ceramic 企业的 SCA02-1、RS02D等。

固然它们的型号不同样，但其构造、外型和特征参数大概同样，大图 1 热释电传感器实物图部分能够相互交换使用。

热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大多数构成，如图 1 所示。

对不同的传感器来说，探测元的制造资料有所不同。

如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288 由 LiTaO3制成。

将这些资料做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两头则形成一个等效的小电容。

因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，所以形成的等效小电容能自己产生极化，在电容的两头产生极性相反的正、负电荷。

传感器中两个电容是极性相反串连的。

当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两头产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷互相抵消，回路中无电流，传感器无输出。

当人体静止在传感器的检测地区内时，照耀到两个电容上的红外线光能能量相等，且达到均衡，极性相反、能图 2 双探测元热释电红外传感器量相等的光电流在回路中互相抵消，传感器仍旧没有信号输出。

J I A N G S U U N I V E R S I TY本科毕业论文智能感应调光灯设计Smart induction dimming lights专业：班级：姓名：指导教师姓名：指导教师职称：2013年 5 月 3 日智能感应调光灯专业班级：电子信息工程(2)班学生姓名：林思宇指导老师：王振宇职称：副教授摘要进入21世纪，人们的生活水平逐渐提高，伴随着环保事业的兴起，人们的环保意识也在逐渐的提高。

节能减排成为了我们生产生活中必须要注意和重视的一个问题。

对待灯具也是一样，灯具在现代已经不仅仅是室内基本照明的工具，已经是室内装潢建筑艺术的体现，各种景观型、功能型灯具层出不穷，如何在不影响灯具原本设计功能的同时达到节能减排的效果是现在很多厂家关注的重点。

本课题智能感应调光灯通过对人体散发微量红外线的监控可以达到人至灯亮、人走灯灭的效果，避免灯具长时间工作队能源的浪费，还能有效延长灯具的使用寿命。

实现方法主要是利用红外处理芯片BISS0001对红外信号进行处理，采用STC系列单片机STC12C5A60S2，实现了能根据实际光线条件通过STC芯片的P2.0口控制继电器的开关来控制开关灯的功能。

本电路主要利用单片机及少数外围元件组成光控人体感应节能灯，白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态，一到晚上，在黑暗中，该灯只要收到一个人体红外信号，灯就自动点亮，而后人离开时，自动熄灭，可以达到节电的目的，其装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。

关键字人体感应模块 STC单片机光敏电阻信号处理Smart induction dimming lightsAbstract The 21st century, the people's living standards gradually improved, along with the rise of environmental protection awareness of the environment is gradually improving. Emission reduction has become our production and life must pay attention to an important issue. Treat lighting as well, has not only lighting in the modern indoor lighting tools, is a manifestation of the interior architectural art, variety of landscapes, endless stream of functional lighting, how without affecting the original lighting design features at the same time to achieve energy saving the effect of the row is now the focus of many manufacturers. The subject smart sensor dimmer lights monitors the infrared ray from human body to turn the light on or off when humans come or go, which can prevent the waste of election.Implementation mainly using the the infrared processing chip BISS0001 infrared signal processing, the use of STC Series MCU STC12C5A60S2, accordance with available light through the STC chip the P2.0 port control relay switch control switch lights.The circuit is mainly the use of single-chip and a small number of external components light control body induction energy-saving lamps, daytime, due to the light, the light is always turned off, one night, in the dark, the lights just received a human body infrared signal light automatic lights, then left, automatically turns off, you can achieve the purpose of saving, the device eliminates the need for energy consumption, heavy, easy to produce heat power transformer, has a simple structure, consumable mild, stable performance, high sensitivity, versatile features.Key words Human body sensing module STC SCM Photoresistor Signal Processing目录第一章绪论 (1)1.1本课题的研究意义 (1)1.2 国内外研究现状，发展水平及趋势 (1)1.3课题的研究内容及方法 (2)第二章系统框架 (3)第三章总体原理图及主要元件介绍 (4)3.1设计总体电路图 (4)3.2 被动式热释电红外探头 (4)3.2.1热释电效应 (5)3.2.2被动式热释电红外传感器的工作原理与特性 (6)3.2.3被动式热释电红外传感器的优缺点 (6)3.2.4热释电红外探头处理芯片原理及应用 (7)3.3 光敏电阻 (8)3.3.1 光敏电阻原理 (8)3.3.2 光敏电阻材料 (9)3.3.3 光敏电阻分类 (9)3.3.4 光敏电阻主要参数 (9)3.4 STC12C5A60S2 单片机 (10)3.4.1 单片机的功能 (10)3.4.2 单片机的特点及应用 (10)3.4.3 单片机的发展趋势 (11)3.4.4 STC12C5A60S2 单片机简介 (11)3.4.5 STC12C5A60S单片机基本组成、特点及主要性能 (12)3.5红外热释电处理芯片BISS0001 (13)3.5.1 BISS0001处理芯片的特点 (13)3.5.2 BISS0001芯片参数 (13)3.5.3 BISS0001芯片结构及工作方式 (15)3.6菲涅尔透镜 (17)第四章模块说明 (19)4.1光控模块的设计 (19)4.2控制模块的设计 (19)4.3 人体检测模块 (20)第五章程序框图及原理说明 (24)第六章总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)第一章绪论1.1本课题的研究意义进入21世纪，人们的生活水平逐渐提高，伴随着环保事业的兴起，人们的环保意识也在逐渐的提高。

人体热释放感应开关电路一、设计思想人体能量热释放有一特定波长红外线，由红外传感器检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后，可以推动适当的负载，就可以构成一个人体红外自动开关。

PIR RE200B热释电人体红外传感器能检测到人体移动引起的红外热能之变化并将它转换为电压量。

设计的思想是怎么将此电压量处理，用什么形式去推动负载，构成自动开关。

二、设计目的通过PIR RE200B热释电人体红外传感器及相应的处理信号的集成块构成一自动控制电灯的开关电路。

可以实现以下功能：⏹白天，不管有人无人灯都不会亮；⏹晚上，只要检测到人体信号，灯就会亮（有人灯亮，无人灯灭）；⏹该开关电路应可接到220V的生活用电压，方便安装使用。

三、设计内容（一）、信号处理集成块BISS0001BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。

（1）特点如下：1、 CMOS工艺； 2、数模混合； 3、具有独立的高输入阻抗运算放大器； 4、内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰；5、内设延迟时间定时器和封锁时间定时器；6、采用16脚DIP封装。

BISSOOO1管脚图（2）管脚说明1 A --可重复触发和不可重复触发选择端。

当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2 VO-- 控制信号输出端。

由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。

在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。

3 RR1-- 输出延迟时间Tx的调节端4 RC1--输出延迟时间Tx的调节端5 RC2--触发封锁时间Ti的调节端6 RR2--触发封锁时间Ti的调节端7 VSS--工作电源负端8 VRFI --参考电压及复位输入端。

通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。

当Vc<VR时禁止触发；当Vc>VR 时允许触发(VR≈0.2VDD)10 IB--运算放大器偏置电流设置端11 VDD--工作电源正端12 2OUTO--第二级运算放大器的输出端13 2IN-I--第二级运算放大器的反相输入端14 1IN+I--第一级运算放大器的同相输入端15 1IN-I--第一级运算放大器的反相输入端16 1OUTO--第一级运算放大器的输出端（3）集成块内部结构图（4）工作原理BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

热释电人体红外传感电路设计热释电红外传感器可探测人体辐射的红外能量，实现在探测范围内对运动人体的检测。

它以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。

红外传感器电路加电压比较器，当人体进入检测区域的时候电压比较器就输出高电平，否则输出低电平。

目前基于热释电红外传感器的运动人体探测技术已经广泛的应用于入侵防范系统、照明自动控制、电梯节能控制等系统中。

在检测到没有人的情况下关闭房间内的灯:当无人进入检测区时，电梯不运转;当人要乘电梯进入检测区时，电梯开动载人上楼;当把人送上楼后若无人上电梯，则电梯停止运转。

这些都是热释电红外传感器的典型应用。

本系统中也采用了热释电人体红外传感器作为人数参数检测装置。

（1）热释电人体红外线传感器的基本结构和原理如图所示，热释电红外人体传感器由三部分组成，分别是敏感元件（双元热释电器件）、阻抗变换器（偏置电阻）和滤光窗。

图8热释电人体红外线传感器1)敏感元件敏感元件，是用热释电人体红外材料(通常是锆钛酸铝)制成的，先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的小电容器。

将极性相反的两个敏感元做在同一晶片上，是为了抑制由于环境与自身温度变化而产生热释电信号的干扰。

而热释电人体红外传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外辐射只会聚在一个敏感元件上，以增强接收信号。

热释电人体红外传感器的特点是它只在由于外界的辐射而引起它本身的温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后就再没有信号输出，所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说热释电红外传感器只对运动的人体敏感，应用于当今探测人体移动报警电路中。

2)场效应管和高阻值电阻Rg通常敏感元件材料阻值高达。

因此，要用场效应管进行阻抗变换，场效应管常用2SK303V3、2SK94X3等来构成源极跟随器，高阻值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作。

目录摘要 (1)一课程设计任务和功能要求 (2)1.1背景 (2)1.2设计人体感应灯的基本思路与元件的选择 (3)二传感器模块设计 (3)2.1热释电红外感应开关 (3)2.2 CDS传感器 (6)2.3 BISS0001集成电路芯片 (7)三照明系统的总体设计 (7)四设计总结与体会 (9)五参考文献 (9)六成员及分工情况 (10)摘要节能环保是现代社会的一大主题。

人们在日程生活中除去要有节能环保的意识，也需要一些节能装置满足人们实现节能的要求。

本次课程设计介绍了红外线感应灯的原理，采用热释电红外探头（KE200S）将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，制成人体红外感应灯。

该灯能探测来自移动人体的红外辐射，只要人体进入探测区域，感应灯自然点亮。

该设计取代作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、车库、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的照明系统，起到“人来灯自亮，人走灯自灭”的作用，既新颖方便，又节约用电，在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。

本设计结构简单，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，价格低廉，隐蔽性好，应用范围广，所以可以通过扩展而达到实际的应用。

关键词：红外线人体感应LED节能环保一课程设计任务和功能要求任务：人体自动感应灯设计功能要求：设计一种室内用的自动感应装置，能够根据室内人员状态决定灯光开启与否，达到节能环保的目的。

1.1背景电力作为一种洁净方便的能源广泛的应用与我们的生活与生产方面，因此电能的节能尤为重要，要节能首先就要做到节约能源，其次再通过科学研究发明更加人性化和节能的用电器。

热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。

早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。

热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。

《电工学研究性学习》报告——基于人体红外热释电传感的感应灯设计一、【项目背景】随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器开始走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更加方便。

并且随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用电器的发展越来越方便、舒适。

随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。

目前，灯具市场上出售的灯具种类繁多，但这类台灯存在很多弊端，一是是耗电量大、台灯通常都是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；二是人工化，人们由于手工操作，往往会忘记关灯，这也造成电能的浪费。

智能感应台灯运用红外线感应技术，使的操作更加便捷：当人坐在桌前时灯会受到感应立即亮起，当人离开时灯会延时关闭。

智能感应台灯主要面向住校的广大学生党以及上班族，这两类人群对于台灯的使用需求较大，推广智能感应台灯既可以为这两类人群的日常生活提供便利并且避免了人忘记关灯而造成的电能浪费。

所以，推广智能感应台灯具有重要意义。

二、【市场现状】当今市场上有很多应用自动传感技术的产品，本组根据应用的原理对以下几类现有日常用品进行了考察研究：1、红外光电传感产品这种产品一般是采用光电元件作为检测元件的传感器。

它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管，激光二极管及红外发射二极管。

代表产品有感应水龙头，感应淋浴器，厕所感应冲水器，自动烘干机，红外感应门等。

以感应水龙头为例，通过红外线反射原理，当人体的手放在水龙头的红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于人体手的摭挡反射到红外线接收管，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制水龙头出水；当人体的手离开红外线感应范围，电磁阀没有接受到信号，电磁阀阀芯则通过内部的弹簧进行复位来控制水龙头的关水。

目录1引言 (2)2总体设计方案 (2)2.1 设计思路 (2)2.2 总体设计框图 (2)3设计原理分析 (2)3.1元件介绍 (2)3.2电路原理图 (4)3.3原理分析 (5)3.4电路原理 (5)4总结与体会 (7)参考文献 (8)附录电路原理图 (9)热释电红外自动节能灯摘要：本课程设计是制作一个热释电红外自动节能灯。

人在时灯亮，人走灯灭。

其电路主要有热释电红外传感器、运算放大器电路、双电压比较器、555时基电路、光电开关、可控硅等工作电路。

关键词：热释电红外感应器晶闸管1 引言此次课程设计我选择了热释电红外自动节能灯设计。

此电路控制的灯在白天光线强的时候不会照明，当暮色降临相对光线昏暗的时候，一旦有人进入其红外传感作用区域，电灯就会自动点亮为行人照明，行人远去后，电灯就会自动熄灭，其功能充分体现了节能的特点及应用于生活中的实用性。

本延时节能灯可以应用于楼道、卫生间等公共场所。

2 总体设计方案2.1 设计思路红外感应器件将人体发出的红外线感应出电信号，然后将其放大，用放大过后的信号去控制电灯电路的通断。

运动的人体发出红外线，Q74能将运动的人体发出的红外线转换成0.3至3Hz的电信号。

然后用三极管和集成运放电路将其放大。

将放大后的信号输入到电压比较器的输入端，使用双向晶闸管控制电灯的亮灭，使用555组成的当稳态触发器控制晶闸管的通断。

2.2 总体设计框图总体设计框图如图1所示。

图1 总体设计框图3 设计原理分析3.1元件介绍3.1.1热释电红外传感器热释电红外传感器是20世纪90年代出现的新型传感器。

专门用于检测人体辐射的红外能，用它可以做成主动式（检测静止或移动极慢的人体）和被动式（检测运动人体）的人体传感器，与各种电路配合广泛应用于生活。

本电路使用的热释电红外传感器是Q74，它由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗等组成，并在氨气环境下封装。

其中敏感元件一般采用热释电材料锆钛酸铅（PZT）制成，这种材料在外加电场撤除后，仍然保持极化状态，也即存在自发极化，且自发极化强度PS随温度升高而下降。

院系：物理与电子信息专业：电子信息科学与技术姓名：学号：热释电红人体感应开关一、设计概念当今社会的产品，尤其是电子行业的各类产品都逐渐趋于智能化、人性化，为了满足人们的生活需求，使人们的生活更加方便，故而设计该热释电人体感应开关电路。

该电路可以用于厕所、走廊、楼梯等有人员走动的地方，该电路利用热释电传感器对人体的感应控制灯的亮灭。

当有人员在监测范围内时，热释电人体红外传感器就会发生电压变化，再通过信号放大电路控制电磁继电器的工作，从而控制开关的开或断，最终起到开关作用控制灯的亮灭。

该电路也可应用于其他电路控制系统，通过利用热释电人体红外传感器对人体的感应来控制电路的通断。

该感应开关，通过对人体的监测来控制电路的开关，可以起到节能作用，与市场的声控系统相比具有更高的使用价值。

二、人体热释电红外传感器PIR原理详解在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。

被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。

人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅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，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

(1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。

(2)为了仅仅对红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

(3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。