热释电红外感测器PIR的原理

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1、图3、电源电路BISS0001的可重复触发/不可重复触发模式通过R22、R36来设置，使晶片A引脚为高电平或低电平来决定模式。A为高电平的时候，晶片处在可重复触发模式；A为低电平的时候，晶片处在不可重复触发模式。输出延迟时间Tx由R16、R17、R12和C14来设定。R15和C12决定输出控制信号的触发封锁时间。Tx=24567*R*C14，其中R=R16，R17，R12。Ti=R15*C12*24。Vo为输出控制信号，根据不同的运用可以将Vo接光电偶合器的输入端进行大功率的开关控制；也可以将Vo接RF发射电路的触发信号，通过Vo控制RF电路发射输出“开

2、”信号和“关”信号。三、硫化镉光敏电阻（以下简称CDS）CDS是一种光导器件，当光照射到CDS上时，其电阻值会发生变化。光照越强，CDS的阻值越小。在没有光照的情况下测得的CDS阻值为“暗电阻”，通常为几MΩ到几十MΩ；在有光照的情况下测得电阻为“亮电阻”，在光强度为10Lux的时候，亮电阻通常为几KΩ到几百KΩ。通常对於一个CDS元件，它的暗电阻越大并且亮电阻越小，则说明它的灵敏度越好。图4、CDS实物和结构图CDS的光谱回应范围为350-800nm，峰值在520-620nm之间。CDS在可见光环境里灵敏度高，结构简单，成本低。CDS光敏电阻的实物和结

3、构如图4所示。CDS的工作状态的稳定性可以通过γ值来说明。一般均按10Lux和100Lux照度条件下，CDS的对应阻值R10和R100来计算其γ值。γ=lg（R10/R100）CDS的γ值在0.55～0.98之间。在这里，Lux为发光强度的衡量单位，指的是1流明（lumen）的光通量（Luminousflux）均匀地分布在1平方米面积上的照度。具体的，每平方米的面积上，受距离一米、发光强度为1烛光的光源,垂直照射的光通量。适宜於阅读的光照强度约为60Lux。CDS在较宽的测光范围内，γ值不能保持一致，特别是在高、低照度时，γ值差异较大；在低照度时回应缓慢

4、，存在光滞效应；受环境温度的影响较大。基於上述的这些原因使得CDS光敏电阻不宜作线性检测元件，一般在自动控制系统中用作光电开关。另外，CDS的性能还可以通过其他特性表现∶（1）光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系叫做光敏电阻的光照特性；（2）光谱特性。对不同波长的光，光敏电阻的光谱灵敏度不同，而且不同种类光敏电阻的峰值波长也不同；（3）伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性；（4）温度特性。温度特性是电阻和灵敏度受温度影响的变化特性，随著温度的升高，其暗电阻和灵敏度都会下降。四、热释

5、电红外感测器PIR的原理PIR的作用是将感应到的光谱转换成电信号，它能感应的光谱波长为8~12um。任何有温度的物体都会发出红外线光谱，不同的温度的物体所发出的光谱波长不一样，人体的温度通常为37℃左右，所发出的光谱波长为10um左右。图5给出了PIR的一个实物图。图5，PIR的实物图当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而极性相反的电荷，这种现象被称为热释电效应。PIR正是利用热释电效应将人体与环境的红外线产生热量的差异转换成电压。而完成热电转换的元件称为热释电元件，这种元件通常采用的材料为LiTaO3、压电陶瓷（PZT）及高分子薄膜（PVFZ）

6、等。PIR内部电路如图6所示。红外线光谱经过滤光镜片到达热释电元件，热释电元件受红外线作用产生电荷，电荷再经过场效应管转换成电压。如图中所示，两个热释电元件串联并且极性相反。当处在无人的环境中，两个热释电元件产生热释电效应相同，既产生相同数量的电荷，由於极性相反连接，所以互相抵消，此时无电压输出；当处在有人的环境的时候，两个热释电元件感应到红外线变化差异，所产生的电荷不一样，於是产生电压。图6、PIR内部电路图红外线经PIR後的输出电压幅度较小（小於1mV），频率低（约0.1～0.8Hz），所以在後面的电路要对PIR的输出电压滤波并且进行放大。对於不同的

7、运用和性能要求，也有不同的PIR可以选择，图7给除了其他类型的PIR内部电路。图7、其他类型的PIR五、菲涅耳透镜（FresnelLens）通常为了提高PIR的感应灵敏度，在实际产品中会加入菲涅耳透镜。它的作用是聚焦红外光线，另外将红外线分称可见区和盲区，以使红外线以变化的形式作用的PIR上。图8给出了一种菲涅耳透镜安装图。菲涅耳透镜有折射式和反射式两种类型。图8、菲涅耳透镜的安装示意图