2、 熱釋電紅外傳感器應用-自動門

　　2.1 自動門設計原理

　　在自動門領域中，被動式人體熱釋電紅外線感應開關的應用非常廣泛，因其性能穩定且能長期穩定可靠工作而受到廣大用戶的歡迎，這種開關主要由人體熱釋電紅外線傳感器、信號處理電路、控制及執行電路、電源電路等幾部分組成。

　　熱釋電紅外自動門主要由光學系統、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、信號處理和自動門電路等幾部分組成。菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上，同時也產生交替變化的紅外輻射高靈敏區和盲區，以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性；熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件，它可以把人體的紅外信號轉換為電信號以供信號處理部分使用；信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行放大、濾波、延遲、比較，為報警功能的實現打下基礎。

　　在該探測技術中，所謂“被動”是指探測器本身不發出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外自動門的特點是能夠響應人體在探測區域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。圖6所示是該報警器的工作電路原理圖。

　　當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0．16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0．1～10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經放大后送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，系統將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較，兩個二極管的主要作用是使輸出更穩定。窗口比較器的上下限電壓即參考電壓分別為3.8V和1。2V。將這個高低電平變化的信號上升沿信號作為單穩電路HEF4538B的觸發信號，并讓其輸出一個脈寬大約為10s的高電平信號。再用這一脈寬信號作為報警電路KD9561的輸入控制信號，來使電路產生10s的報警信號，最后用三極管VT1和VT2再一次對電信號進行放大，以便有足夠大的電流來驅動喇叭使其連續發出10s的報警聲。

　　前兩個LM324是兩級放大器。傳感器檢測到人體紅外線后產生的感應信號很微弱，電路中設置了諸多旁路電容都是為了抑制干擾，避免誤動作。后兩個LM324是上、下限電壓比較器。只有傳感器感應產生的交變信號經放大達到足夠電平才能使其輸出為高電平，以控制后面繼電器K1是否得電。K1得電，此時將進入自動門控制部分。K1得電則KA2得電吸合，KA2常開閉合自鎖，電機開始正轉，門就慢慢打開。當接觸到行程開關QS1后，之前動作的觸點復位，電機停止，門也不動了，一直處于開啟狀態。同時行程開關的常開觸點閉合，時間繼電器KT得電延時5S。5S后KT常開閉合， KA得電，KA3常開閉合自鎖，電機開始反轉，直到碰到行程開關QS2，門已關上，電機停止反轉。以上為電路運行的所有過程。

　　2.2 安裝：

　　元件選擇與參數確定：

　　這次設計中主要選擇LM324作為主要芯片，因是這兩塊芯片在以前學過的書本中都有所接觸，運用起來相對比較熟悉。LM324是一個具有兩極放大的比較器。而在自動門控制電路中，我使用了繼電器、時間繼電器、行程開關等一些強電器件來實現自動門的正常工作。

　　3.結 論

　　隨著相關信號處理器性能和可靠性的不斷提高，熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測器，因其價格低廉、技術性能穩定而受到廣大用戶和專業人士的歡迎，廣泛應用于各種自動化控制裝置中，既可作為紅外激光的一種較理想的探測器，又可適用于防盜報警、自動門等紅外領域。