热释电红外控制电路

今天介绍的自动洗手器，采用热释电红外控制技术，能在人体靠近水龙头时，水龙头自动打开放水；当人离开水龙头或超过定时时间未离开时，水龙头均会自动将水关闭。

该装置广泛应用于家庭或医院、公共卫生间等公共场所。

该自动洗手器电路由电源电路、红外检测控制电路和控制执行电路组成，如图所示。

电路中，电源电路由电容器cl、C2、电阻器Rl、稳压二极管vs和整流二极管VD1组成；红外检测控制电路由电阻器R2一R7、电容器C3一C5、二极管VD2、晶体管vi、V2、热释电红外传感器集成电路ici和时基集成电路IC2组成；控制执行电路由光祸合器VLC和电磁阀YV组成。

交流220V电压经cl降压、vs稳压、VDI整流及C2滤波后，为红外检测控制电路提供6V直流电压。

平时，vi和V2处于截止状态，IC2和VLC不工作，其内部的光控晶闸管处于截止状态，YV处于断电状态。

当人体接近icl时，ici的输出端（OUT)将输出高电平，使vi和V2饱和导通，IC2通电工作，其3脚输出高电平，使VLC内部的发光二极管点亮，光控晶闸管导通，YV通电开始放水。

与此同时，C4通过R5缓慢放电，使IC2的2脚和6脚电压不断上升。

当定时时间结束(IC2的6脚电压升至4V以上）时，IC2内电路翻转，3脚输出低电平，使VLC内电路截止，YV断电停止工作。

若在定时时间未结束时，而人体离开Ici一定距离时，则icl的输出端变为低电平，使vt和V2截止，ici和YV断电停止工作。

改变R5的阻值或C4的容量，可改变定时时间的长短。

元器件选择RI一R7选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

cl选用耐压值为400V以上的CBB电容器；C2一C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

VDI选用I N4007型硅整流二极管；VD2选用1 N4148型硅开关二极管。

vs选用lw、6.2V的硅稳压二极管，例如1 N4735等型号。

vi选用S9013或3 DG6型硅NPN晶体管；V2选用S8550或3DG8550型硅PNP晶体管。

热释电控制自动节能灯电路热释电传感器是一种能将人体发出的微弱的红外辐射信号转换为电信号的传感器，称为热释电红外传感器。

由人体发射出的热红外线是一种十分微弱的红外辐射，它的信号波长约9. 5μm.热释电红外传感器能够探测到距传感器10m 以外的人体运动信号并将其转化为电信号输出，因此这种传感器目前被广泛应用于防盗报警器，也被应用在自动控制节能灯的开关控制电路。

下面要介绍的是由热释电红外传感器制作的自动节能灯开关电路，它的组成如图3-73 所示。

热释电控制自动节能灯工作原理分析热释电传感器输出的探测信号十分微弱，要使这种信号控制一个电路，必须要将其放大60~70dB ，而且使用的放大器必须要限制在一定的带宽内，以防止噪声对它的干扰。

用来放大热释电传感器输出信号的放大电路，有采用晶体管和场效应管组成的放大电路，有采用运算放大器组成的放大电路和专用的热释电信号放大器，其中应用最多的是运算放大器，其次是专用热释电信号放大器和热释电传感器模块(如前面电路介绍过的HN911) 。

采用运算放大器的优点是取材方便，通过对电路的设计，可以针对不同的热释电传感器设计出不同增益和带宽的放大器，充分发挥传感器的效果。

本电路采用由运算放大器组成的放大电路对传感器输出的信号进行放大。

热释电控制自动节能灯电路中的信号放大器由两部分组成，第一部分是由lCla 、lClb 组成的两级低频带通高增益放大器，第二部分是由lClc 和lCld 组成的双限电压比较器。

本电路采用的信号电压比较器称为双限式电压比较器，也称为窗口比较器。

这个双限电压比较器由lClb~lCld 组成，其中lClc 用作上限比较，lCld 用作下限比较。

上限比较器的参考电压加于lClc 的同相输入端，下限比较器的参考电压加于lCld 的反相输入端。

上、下限比较器的两个参考电压是通过R5 ，R8 与VDl ，VD2 分压后取得的。

由于R5 = 儿，VDl 与VD2 的压降固定为O. 6~0. 7V。

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。

红外传感信号处理器概述SJ0001 是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。

当第 9 脚接光敏电阻时，SJ0001 具备一上电即输出高电平的功能，方便成品测试。

功能特点1.CMOS 数模混合专用集成电路2.具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理3.双向鉴幅器可有效抑制干扰4.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽5.内置参考电源6.工作电压范围宽+3V ～+5V7.采用16脚DIP 及SOP 封装8.兼容YD-BISS0001/JX-BISS0001引脚图1SJ0001 外引线连接图SJ0001 热释电红外传感器芯片第 1 页，共 7 页9.超低功耗引脚说明框图图.2S J0001原理框图第 2 页，共 7 页图3不可重复触发工作方式下各点波形图4可重复触发工作方式下各点波形工作原理图2 为S J 0001 红外传感信号处理器的原理图。

外接元件由使用者根据需要选择。

由图可见 S J 0001 是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。

可广泛应用于多种传感器和延时控制器。

各引脚的定义和功能如下：VDD 工作电源正端。

范围为3~5V 。

Vss 工作电源负端。

一般接0V 。

IB 运算放大器偏置电流设置端。

经Rs 接VSS 端，RS 取值为1M Ω左右。

1N+第一级运算放大器的反向输入端。

1N+第一级运算放大器的同向输入端。

1OUT 第一级运算放大器的输出端。

2IN-第二级运算放大器的反向输入端。

2OUT 第二级运算放大器的输出端。

Vc 触发禁止端。

当Vc<VR 时禁止触发；当VC>VR 时允许触发。

VR ≈0.2VDD 。

VRF 参考电压及复位输入端。

一般接VDD ，接“0”时可使定时器复位。

可重复触发和不可重复触发控制端。

红外测温仪系统1. 引言温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。

因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。

然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。

但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周 辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。

因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。

图1 红外测温仪的测温图2. 红外测温仪系统原理2.1红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。

应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理：()1ex p 251-=-T c c T P b λλλ （1）其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度；λ—波长； T —绝对温度；c 1、c 2—辐射常数。

人体热释电红外感应电路TX0001人体热释电红外感应电路TX0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。

它和BISS0001芯片完全兼容，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

TX0001完全兼容BIS0001，不但可以直接替代原用于BIS0001的场合，而且功耗更低，尤其是价格很有竞争力，以BIS0001为例，一般市场售价为3.6元，而TX0001价格可以做到2.2元，大批量价格另议。

感兴趣的客户可以购买样片进行测试，每次需支付15元的邮费。

特点*CMOS工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚DIP封装管脚图管脚说明工作原理TX0001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。

以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

不可重复触发工作方式下的波形首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。

然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。

由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V 时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。

COP3是一个条件比较器。

当输入电压Vc<VR(≈0.2VDD)时，COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递；而当Vc>VR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。

实验报告《电子测量与电子电路》综合设计型实验实验名称：红外感应照明灯自动控制电路实验学生(学号)： XXXXXXXXXXXXXXXXXX 所属班级： XXXXXXXXXXXXXXXXXX 班内序号： XXXXXX所属学院： XXXXXXXXXXXXXX2018年4月摘要当今社会，随着人类生产活动的愈发频繁，能源问题越来越严重，生态环境遭到破坏，节能环保成为当今社会一大重要主题。

为了节能环保的目的公共场所的走廊过道都尽量使用自动控制照明灯，实现“人来灯亮，人走灯灭”，既能很好的节约能源，也能给人们的生活带来方便。

实现控制的方法可以是声控，光控，红外感应，触摸或遥控等，根据使用的环境可以选用适当的方法。

本题选用热释电红外感应控制。

关键词：热释红外感应；自动控制；光敏；延时。

目录引言--------------------------------------------------------------------------4 第一章实验设计要求1.1设计概述------------------------------------------------------------------ 4 1.2设计任务要求-------------------------------------------------------------- 4 第二章电路设计2.1系统组成框图-------------------------------------------------------------- 4 2.2系统整体设计思路---------------------------------------------------------- 5 2.3模块电路设计思路2.3.1 第一级放大电路设计--------------------------------------------------52.3.2 第二级放大电路设计--------------------------------------------------62.3.3 电压比较器模块设计--------------------------------------------------72.3.4 555定时器模块设计------------------------------------------------- 8第三章电路仿真3.1 前2级放大电路仿真-------------------------------------------------------10 3.2 电压比较模块仿真---------------------------------------------------------11 3.3 电路整体仿真-------------------------------------------------------------11 第四章电路搭建与调试4.1 组合调试中的故障与问题分析-----------------------------------------------12 4.2系统最终演示效果和所实现的功能------------------------------------------- 12 第五章实验总结与结论5.1&5.2 实验总结（搭建与调测）------------------------------------------------ 15 5.3 实验结论-----------------------------------------------------------------15 5.4 心得体会 ----------------------------------------------------------------15 第六章实验元件和仪器资料6.1 实验元件6.1.1 热释红外传感器PIR ------------------------------------------------ 156.1.2 集成运放芯片LM358 ------------------------------------------------ 166.1.3 光敏电阻 ----------------------------------------------------------176.1.4 NE555定时器 -------------------------------------------------------19 6.2 实验仪器 ----------------------------------------------------------------19 第七章参考书籍及资料 -------------------------------------------------------19引言：随着社会的进步，节能环保已经深入人心，成为当今社会重要主题之一。

111BISS0001组成。

当有人出现在它的探测区，传感器便能探测到信号并把信号传给单片机，单片机再根据实际情况是否该开启器件设备或让房间的电器设备处于一种可开启状态。

另外，关于走廊及洗手问用灯情况，当晚上有人经过时, 人体红外感应到人便开启走廊用灯或者洗手间用灯。

热释人体红外模块电路如图2所示。

图2热释人体红外电路图上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。

当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。

SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。

图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。

输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7 可以选0.11U。

3.1.1 BISS0001 芯片介绍（小四号黑体）BISS0001是一款传感信号处理集成电路。

静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。

广泛用于安防、自控等领域能。

特点：CMOS工艺数模混合具有独立的高输入阻抗运算放大器内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰内设延迟时间定时器和封锁时间定时器采用16脚DIP封装A W nil HCL KC2 胆咋5 ™/BESET3.1.1.1管脚图表3-1管脚说明工作原理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。

以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

不可重复触发工作方式下的波形。

首先，根据实际需要，利用运算放大器0P1组成传感信号预处理电路，将信号放大。

然后耦合给运算放大器0P2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（疋0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和C0P2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。

热释电红外传感器的原理热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。

是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。

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

将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。

如下图所示为热释电红外传感器的内部电路框图。

热释电红外传感器的内部电路框图本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。

其工作电路原理及设计电路如下图所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。

当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。

热释电红外传感器原理图热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。

不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。

为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。

热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。

由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M Ω，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式，即源极跟随器来完成阻抗变换。

热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。

设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。

由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。