pir紅外人體感應器
熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基於熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數遠遠高於熱電偶，其內部的熱電元由高熱電系數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產生的幹擾 該傳感器在工藝上將兩個特征壹致的熱電元反向串聯或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 並將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管的目的在於完成阻抗變換。由於熱電元輸出的是電荷信號，並不能直接使用 因而需要用電阻將其轉換為電壓形式 該電阻阻抗高達104MΩ，故引入的N溝道結型場效應管應接成***漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、幹涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成壹定厚度的薄片， 並在它的兩面鍍上金屬電極，然後加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由於加電極化的電壓是有極性的，因此極化後的探測元也是有正、負極性的。
圖1是壹個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。使用時D端接電源正極，G端接電源負極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性壹致的探測元串接在壹起，目的是消除因環境和自身變化引起的幹擾。它利用兩個極性相反、大小相等的幹擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對於輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦後加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。
制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是壹種廣譜材料，它的探測波長範圍為0．2～20μm。為了對某壹波長範圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了壹塊幹涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長範圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。
3 被動式紅外報警器的結構原理
3．1 結構
被動式紅外報警器主要由光學系統、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、信號處理和報警電路等幾部分組成。其結構框圖如圖2所示。圖中， 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。圖3所示的是將待測目標、菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器相結合使用時的工作原理示意圖。
3．2 工作原理
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。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防範區域內移動時所引起的紅外輻射變化，並能使監控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。圖4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，然後使該信號先通過壹個由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。由於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），而且是壹個變化的信號，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並經放大後送給窗口比較器時，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，並讓其輸出壹個脈寬大約為10s的高電平信號。再用這壹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，最後用三極管VT1和VT2再壹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。
4 結束語
用熱釋電紅外傳感器設計的監控報警系統具有結構簡單、成本低等優點。經過多次測試，該系統工作情況穩定。
圖4
熱釋電紅外報警器只能安裝在室內，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關系。正確的安裝應滿足下列條件：
（1）報警器應離地面2.0～2.2米。
（2）報警器應遠離空調、冰箱、火爐等空氣、溫度變化比較敏感的地方。
（3）報警器探測範圍內不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。
（4）報警器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的話最好把窗簾拉上。另外，報警器也不要安裝在有強氣流活動的地方。
熱釋電紅外控制開關
本例介紹壹款采用熱釋電紅外傳感器 (壹種由高熱電系數材料、阻抗匹配用場效應晶體管的濾光鏡片等組成的新型敏感元件)和專用集成電路制作的熱釋電紅外線控制開關，它在檢測到人體發射的紅外傳感器信號後接通，使負載 (報警器或照明燈、排風扇等)通電工作。
電路工作原理
該熱釋電紅外控制開關電路由熱釋紅外傳感器 (PIR)、熱釋電紅外控制電路、光控電路和控制執行電路組成，如圖3-66所示。
熱釋電紅外控制電路由集成電路lC(SS0001)和電阻器RZ-R9、電容器Cl-C8組成。SS0001是熱釋電紅外控制專用集成電路，其內部由輸入放大器、雙向限幅器、狀態控制器、延時定時器、鎖存定時器和基準電源等電路組成，如圖3-67所示。
光控電路由光敏電阻器RG、電阻器Rl和IC第9腳內電路組成。
控制執行電路由電阻器RlO、晶體管V、二極管VD和繼電器K組成。
熱釋電紅外傳感器應與非涅爾透鏡配合使用，才能提高其靈敏度。在熱釋電紅外傳感器未檢測到人體紅外線信號時，IC的2腳輸出低電平，V處於截止狀態，K不吸合，負載電路不工作。
當有人在熱釋電紅外傳感器的有效檢測區域內活動時，熱釋電紅外傳感器將接收到人體發出的紅外信號，並將其轉變成微弱的脈沖電壓信號，此電壓信號經lC內電路放大、鑒幅處理及定時控制後，從2腳輸出控制高電平，使V導通，K吸合，負載電路通電工作。
在白天，光敏電阻器RG受光照射而呈低阻狀態，IC的9腳 (觸發禁止端)被鎖定為低電平，使IC的2腳恒定輸出低電平。夜晚，RG因無光照射而呈高阻狀態，IC的g腳恢復為高電平，熱釋電紅外控制開關又迸人警戒狀態。若想該熱釋電紅外控制開關白天、晚上均工作，可將RG去掉或在Rl兩端並接壹只小開關。
元器件選擇
Rl-RlO選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。
RG選用亮阻小於2OkΩ、暗阻大於2MΩ的光敏電阻器。
Cl、C2和C6均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器;C3-C5、C7和C8均選用獨石電容器或滌綸電容器。
VD選用IN4007型矽整流二極管。
V選用S9013或C8050、58050、3DG8050型矽NPN晶體管。
IC選用SS0001或BISS0001型熱釋電紅外傳感控制集成電路。
熱釋電紅外傳感器可選用AMNl或陀28、SDO2等型號，配用Q-lA或CE-024型菲涅爾透鏡。
K選用4098型直流繼電器