苏州科技学院天平学院题目：红外线传感器的应用（自动水龙头）姓名：赵星
学号：1132106218
班级：物联网1122
成绩：
摘要：水资源是不可缺少的，节约用水是一种美德。我们所见基本上是普通的水龙头，但是往往我们也可以发现，当我们因为急事而忘了关水龙头会使水一直流，从而浪费很多水。水是我们的生命之源，无论在干旱或者水米之乡。
红外感应自动水龙头是一项包含在建筑节能这个大的概念中的科技产品发达国家已有经验表明，建筑能耗总量约占社会总能耗的三分之一，最终将超越工业、交通等其它行业居于社会能源消耗的首位。积极创新建筑节能发展模式，任务艰巨，意义深远。建筑节能有利于促进科技进步，拉动内需，带动产业化发展。仅全国100多亿平方米的既有建筑节能改造就能带来2万亿元的市场商机。通过建筑节能工程的实施和示范作用，还将促进高效节能成套新技术、新设备、新材料产业的大发展，促进建筑业实现传统产业的更新改造。实施建筑节能，既能产生强大的能源环境效益，而且有着巨大的经济效益和社会效益，并潜在巨大的商机。同理对于这其中的一个部分也是适用的，所以我们可以说红外感应自动水龙头的市场是巨大的，潜在的商机也同样巨大。并且我们也是本着创造经济利益和促进科技进步的目的来研究红外感应自动水龙头。
目前最大众也是最普遍的红外感应自动水龙头具有以下特点：
1.节水：手一伸水就来，手一去水就停，特别节水。
2.卫生：免接触，有效防止细菌的交叉感染。
3.智能：采用单片机控制,设有超时停水功能，避免因异物长时间在感应范围内造成不必要的损失。
4.水量可调：根据水压情况，可任意调整出水量。
5.过滤装置：随时可拆洗，以免堵塞。
6.安装：安装使用方便，适用于宾馆、酒楼、办公楼、学校、机场、车站、医院、星级公厕等公共卫生设施以及现代家居。
引言：从红外感应自动水龙的特点可以看出相比较于传统的水龙头，它的优点显而易见，尤其是在节水方面，这个优点使得红外自动水龙头可以大量的安装在公共场所，可以最大限度的减少公共场所中由水龙头造成的水资源浪费这符合我们可持续发展的基本国策。这就使本论文研究更有实际意义。虽然市面上的红外感应自动水龙头样式很多，但其控制原理基本上是利用红外反射开关、功率开关集成电路与电磁水阀来控制水龙头，所以我们研究红外感应自动水龙头的重点也集中在这几方面和电路的连接。
就目前市面上现收的各种元件来考虑我选择了利用低功耗红外线反射开关TX05D和功率开关集成电路TWH8778和4分塑料通水电磁阀来实现一个的红外感应自动水龙头。所以这是一
个基于红外反射开关TX05D的红外感应自动水龙头。
关键字：传感器、红外线、自动控制
一、自动水龙头控制原理
自动水龙头的控制原理是：人洗手时遮住红外光线，在红外光线接受控制器中便给出一个电平，驱动晶闸管或继电器带动电磁阀。
二、原理图分析及画图
红外反射开关在有物体遮挡时，红外线反射回开管内，产生电压信号控制TWH8778开关闭合，被控电磁水阀得电开始工作，水龙头打开。当红外反射开关没有物体遮挡时，无红外线反射回TX05D开关内部，没有电压信号输出，所以电磁水阀不得电不能工作，水龙头关闭。
红外感应自动水龙头原理参考图
红外感应自动水龙头原理图
三、器件说明
(一)TX05D型红外反射开关
1、TX05D它是一种一体化红外线发射，接收器件，内部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，所以工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制等装置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自动干手器，自控水龙头，感应门铃，倒车告警电路等。
2、TX05D的外形和引线见图一，TX05D红外线反射开关，本器件属模块化产品，全部电路焊装在一只46x32x17mm（不包括安装支架）的塑料盒内。盒的侧面设有状态指示和灵敏度调节孔，一只红色发光管用来指示开关的工作状态，平时熄灭，有反射物时发光。灵敏度调节孔用来调节反射检测距离，顺时针调距离增大，逆时针调距离减小。TX05D通过一条1.5米的双芯屏蔽线做为输出引线，其中红色线为电源正极，白色线为输出端，铜网接电源负极。白色线静态时为低
电平，有反射物时输出高电平。实际应用时，如需加长引出线，可选用相同材质
的双芯屏蔽线即可。
3、TX05D的电参数：工作电压5～12V，极限电压15V，工作电流5～20m A，最大30mA，对应检测距离为0～120㎝，当工作电压12V时，输出最大灌电流大于50mA，最大输出电流大于3mA。TX05D的输出端内部电路见图2，由于考虑器件的通用性和输出保护措施，加入了限流保护电路，当外接负载超过额定值时启动保护，自动减小电流输出，以保护组件和外部负载的安全。如用户有特殊需要或批量定货时可申请减去保护电路，以便能直接驱动功率较大的负载，如电机，继电器等。
4、TX05D的工作原理：当TX05D接通电源后，即从模块内部的红外线发射管向前方发射38KHZ的调制红外线，一旦有物体或人体进入有效范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号后，由模块内部电路进行放大，解调，整形，比较处理后，在输出端给出高电平信号。模块的红外线发射能力与工作电压有关。工作电压越高，红外线发射功率越强，检测距离就越远；反之，电压低，检测距离就相对较近。
使用时请注意回避正对日光灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）
5、TX05D的注意事项：
○1、在TX05D的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响正常工作。○2、外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。○3、TX05D的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。
○4、TX05D的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远。
○5、使用时请注意回避正对日光灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）。(二)TWH8778功率开关集成电路
它带有散热片。TO-220封装。总共5个引脚，
引脚排列从左向右分别是：1脚（输入端）2，3脚
（输出端）4脚（地）5脚（控制极）。
功能简介
它属于高速集成电子开关，可用于各种自动控
制电路。它外形简单，外围电路简单，内部包含过热，
过压保护电路。其内部具有过压、过流、过热保护功
能，可以适合大电流的驱动开关领域应用。在一些定
时器、报警器等实用电路中广泛使用。
使用方法
在5脚与4脚之间加1.6伏特以上电压，1脚与2，3脚之间即可导通。2，3脚内部已并联。其中4，5脚之间的电阻约为40k欧姆。
参数
过压保护：典型值30v 最大值40
最小输入电压:典型值3v
最大输入电压：30v
控制端最大电压;6v
延迟时间：典型值8微秒最大值20微秒
控制端开启电压：1.6 -2 v
输出限制电流：最小值：0.55v 典型值：0.8v 最大值1v
开关压降：典型值300毫伏最大值500毫伏
(三)电磁水阀
可选用DE-12型。
相关器件的调试与安装
一、TX05D
在调试红外反射开关时，为了使其工作在提供电压的范围内，把红外反射开关的工作电压设定在其最大的工作电压上，值为12伏工作电流为20毫安以下，检测距离为100厘米左右，但是发现在其距离日光灯较近时有开关的开闭，经过查询知道，是红外反射开关内部没有加入密码电路所以在频闪的日光灯下会有同步输出。故在实际使用时应避免该种情况的发生。
二、TWH8778功率开关集成电路
使用时应该在5脚与4脚之间加1.6伏以上电压，加6伏电压证明是安全的，此时1脚和2，3脚之间导通，4脚和5脚之间的电阻为40k欧。
结果与讨论
TX05D红外反射开关在12伏的工作电压下感应距离过远，造成了反映过于灵敏，如果要真实的安装在水池上会造成不必要的浪费，对于安装在水池上的红外反射开关来说感应距离应该在20至30厘米之间最适，所以应该改进红外反射开关或者改进电路使提供的工作电压减小以适应红外反射开关的感应距离。
结论
利用TX05D红外反射开关，TWH8778功率开关集成电路，合适的电磁水阀以及合适工作电源可以组成一个可正常工作的红外感应自动水龙头。红外感应自动水龙头的合理利用可以明显有效的节约水资源。使用时也更加卫生，适合公共场所安装。
说明
红外感应自动水龙头原理参考图，参考了红外感应自动水龙头原理参考图，但是考虑到实际的实验过程中可以直接使用12伏直流电压源，所以本文没有考虑红外感应自动水龙头原理参考图中的后半部分电路——变压电路。变压电路的作用是将220伏交流电通过该电路变为12伏直流电。故整个电路属于安全型单元。
参考文献：
1.上海福美斯电子科技有限公司TX05D型红外反射开关使用说明书
2.上海福美斯电子科技有限公司TWH8778型功率开关集成电路使用说明书
3.金得利4分塑料通水电磁阀使用说明书
4.《传感器应用电路300例》孙宇凯、吴鸣山、项琦明著电子工业出版社2008.3第一
次印刷
2.3设计框图 本次设计是基于STC89C52单片机的电动机保护装置，包括稳压模块、按键控制、红外发射接收模块、模数转换、电机部分。 图2.1 电机保护装置的总体框图 稳压模块[2]是经变压器、滤波、稳压后输出电压5V ，为整个电路提供电源。按键控制根据设计需要设置工作模式和调节安全距离所用，主要用于控制整个装置的操作。模数转换是整个电路的桥梁，主要把模拟量转换为数字量。本设计的电机部分是由LED 模拟电动机的工作和停止的。 模数转换 MCU 信号处理 稳压模块 按键控制 电 机 红外发射 接收模块
3 主要器件介绍及工作原理 3.1红外传感器的简介 红外技术是最近几十年中发展起来的一门新兴技术。它已在科技、国防和工 农业生产等领域获得广泛的应用。红外传感器的应用主要体现在以下几个方面： 1、红外辐射计：用于辐射和光谱辐射测量。 2、搜索和跟踪系统：用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪。 3、热成像系统：能形成整个目标的红外辐射分布图像。 4、红外测距系统：实现物体间距离的测量。 5、通讯系统：红外线通信作为无线通信的一种方式。 6、混合系统：是指以上各类系统中的两个或多个的组合。 3.1.1 红外对管测距原理 红外线测距是利用红外光来传送光波信号，因此，作为红外测距中的红外光发射器件的红外发光二极管和红外光接收器件的红外光敏管，是构成红外测距系统的基本器件。如图3.1所示是红外对管的实物图。 图3.1 红外对管实物图 传感器的探测距离较短，一般在几十厘米之内，而这个测距范围是能够满足设计方
案要求的。红外传感器的测距基本原理为红外发射电路的红外发光管发出红外光，经障碍物反射后，由红外接收电路的光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。根据发射光的强弱可以判断物体的距离，由于接收管接收的光强随是随反射物体的距离变化而变化的，因而，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。
一、判断题 1.传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；√ 2.对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好；× 3.一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，则会使其线性变差、固有频率提高； × 4.应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；× 5.变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；× 6.压电式传感器不能测量恒定不变的信号；√ 7.惯性式振幅计，在设计时尽量使其固有频率低。√ 8.传感器的重复性误差是属于系统误差；× 9.传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；× 10.传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；× 11.传感器弹性敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度越低，线性度越差；× 12.应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为2%，则由此引起的电桥信号 输出波动的误差为1% 。× 13.压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；× 14.圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；√ 15.驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；√ 16.差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；√ 17.希望压电传感器的电阻率高，介电常数小；× 18.半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；√ 19.传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；× 20.按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；× 21.激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频率越低；√ 22.压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；√ 23.光导摄像管是一种固态图像传感器；× 24.热释电型红外传感器必须进行调制。√ 25.传感器的幅频特性为常数，则传感器进行信号的波形测量时就不会失真。× 26.等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。√ 27.一般来说，螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的二分之一。× 28.压电常数d32所表示的含义是：沿着z轴方向受力，在垂直于y轴的表面产生电荷；× 29.涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；× 30.金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；× 31.压电常数d ij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体受力的性质；√
1 红外辐射，红外探测器原理，菲涅尔透镜(介绍红外很全面) 以及应用。 2 应用 红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节[1] 。 红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。 红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 红外传感器发展前景 咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。 一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传
传感器：感受规定的被测量按转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件组成（敏感和变换）传感技术：是以研究传感器的材料、传感器的设计、传感器的制作、传感器的应用为主要内容的一门应用技术。传感器由敏感元件、转换元件组成，有时也将测量电路及辅助电源作为传感器的组成部分。按物理现象分类：结构型传感器：电容式、电感式、电阻式。物性型传感器：压电式、光电式等。按能量关系分类：能量转换型传感器：如基于压电效应、热电效应、光电动势效应等的传感器。能量控制型传感器：如电阻、电感、电容等电路参量传感器。基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等的传感器。按输出信号：模拟式传感器。数字式传感器：光栅数字传感器、脉冲盘式角度数字传感器等。灵敏度高，噪声小，滞后、漂移误差小，动态特性良好，功耗小，长期使用结构简单低成本、通用性强。静态特性：传感器在被测量处于稳定状态时（静态的输入信号）的输出—输入关系。（迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动）静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性和分辨率等。 动态特性：输出对随时间变化的输入量的相应特性（反映输出值真实再现变化着的输入量的能力，时域和频域分析）。标定：通过试验建立传感器输入与输出之间的关系并确定不同使用条件下的误差的过程。静态标定：确定传感器的静态特性指标，主要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。动态标定：确定传感器的动态特性指标，主要有时间常数、固有频率和阻尼比等。标定的主要作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。无线传感器网络是利用大量的微型传感器（结点），通过无线通信形成网络，用来感知现场的信息。 光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应；当光照物体时，光电子不逸出体外的光电效应称为内光电效应（1，光电导(某些半导体材料受到光照射时，其电导率发生变化的现象。)：光敏电阻、光导管。2，光生伏特(光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应)：光电池、光电二极管。）光热效应:把吸收的光能转变为晶格热运动，引起探测元件温度上升；温升使探测元件的电学性质发生变化。（测辐射热：热敏电阻、测辐射热计。温差电：热电，热电堆。热释电：热释电探测器。）光敏二极管：光的照度越大，光电流越大。在不受光照射时截止状态，受光照射导通状态。电路中处于反向工作状态。基本特性：光谱特性、伏安特性、光照特性、温度特性好响应特性。对不同波长的光的灵敏度不同。可见光或探测赤热用硅管。红外光用锗管较。光谱特性：在一定照度时，输出的光电流（或用相对灵敏度表示）与入射光波长的关系。伏安特性：指在一定照度下的电流电压特性。光照特性：外加电压恒定时，光敏二极管的光电流与照度之间的关系。光敏二极管适合作检测元件，其光照特性线性好。频率特性：光敏管的频率特性是指在同样的电压和同样幅值的光强度下，当入射光强度以不同的正弦交变频率调制时，光敏管输出的光电流（或相对灵敏度）随调制频率变化的关系。光敏二极管的频率特性是半导体光电器件中最好的一种，普通光敏二极管频率响应时间达10μs。因此特别适合快速变化的光信号探测。温度特性：光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光电流与温度的关系。暗电流变化较大，光电流变化较小。电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。 光敏三级管：较二极管的灵敏度高（放大特性），响应速度差，既频率特性较差。（光谱特性：和二极管相同。伏安特性：光敏三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。光照特性：近似线性关系。当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象。温度特性：同二极管。频率特性：光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应，光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。硅管的频率响应要比锗管好。应用：脉冲编码器、转速传感器、烟雾散射式火灾报警器） 光敏电阻：暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高（用作开关器件）。（主要参数：暗电流光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻。亮电流光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻。光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。基本特性：1、伏安特性：任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。2、光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度（光通量）之间的关系，非线性，不做检测只做开关。3、光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，用作光度测量的探头。硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，做火焰探测器的探头。4、频率特性：光敏电阻时间常数都较大。5、温度特性：温度变化时，影响光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻也随之改变。6、稳定性。具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等优点。） 光电池：直接将光能转换为电能的光电器件。（1、光谱特性：硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。 2光照特性：用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。3、频率特性：硅光电池有较好的频率响应。4、温度特性：温升、开压升、短流降。（线性）测量元件需要温度补偿。太阳电池电源、（因其不需加电源）光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等） 光电管：光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。1、伏安特性：光通量与光电流之间线性关系。当入射光比较微弱时，光电管能产生的光电流就很小，信噪比也很小，因此往往采用倍增管。2、光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。 光电倍增管：光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。（倍增系数M：等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。如果n个倍增电极的δ都相同，则M=δ^n，阳极电流 I 为 I = i ·δ^n。一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。具有脉冲形式。光照特性：线性-非线性（光通量）。极高灵敏度和超快时间响应。 色敏光电传感器：直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。（光谱特性、短路电流比—波长特性、温度特性） 红外光传感器：光热效应，热释电效应（热敏探测器）某些物质吸收光辐射后将其转换成热能，温度变化将引起居里温度以下的自发极化强度的变化，在晶体的特定方向上引起表面电荷的变化。通过目标与背景的温差来探测目标,入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等. 热释电传感器：敏感元、场效应管、高阻电阻、滤光窗，只在温度变化时作用。加菲涅尔透镜才能增加探测距离。自动干手机，饮水机自控电路。
基于红外传感器的楼宇人数统计系统的设计摘要：系统以热释电红外传感器为基础，通过对外围电路的设计和相应的控制电路，实现了对楼宇人数的实时统计。给出了系统的总体结构设计，重点阐述了楼宇人数监控系统主要的硬件设计以及系统软件设计。实践证明：该楼宇人数监控系统工作稳定，具有较高的响应速度和精度，并且价格低廉，具有广泛的应用前景。 关键词：热释电红外线传感器；MCS-51单片机；VC6．0 0 引言 随着现代社会和科学技术的迅速发展，红外技术已经为大家所熟知。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，给人们日常生活和公共安全带来了极大的便利。本文介绍的，就是以红外传感器为基础的一套楼宇房间人数统计系统。鉴于现有的各种人数统计系统的种种不足或限制，本文设计了一套实时、可行的计数设备。它以热释电红外传感器为基础，通过对外围电路的设计，能识别人进来(向左运动)或者出去(向右运动)的方向，进而产生不同的通道信号去触发相应的控制电路，通过单片机编程，连接计算机，就可以对楼宇人数进行实时准确的监控。 1 系统总体设计原理 该系统的总体结构框图如图1所示：通过RE200B热释电红外传感器对周围环境的红外线进行实时数据采集。当有人进入传感器的探测范围时，传感器将感应到的信号传输给下一级的放大滤波电路，经过放大并滤除干扰的电信号再通过电压比较电路，能将人的进出两个方向很好地识别出来。接着通过单片机编程将代表不同方向的信号转换为人数变化的信号，同时通过串口编程将人数的变化信息通过无线模块发送到计算机，通过计算机监控软件将人数统计信息以图形界面的方式实时显示出来。 2 系统各功能单元介绍 2．1 热释电红外传感器的工作原理 本系统采用RE200B热释电红外线传感器作为接收人体红外辐射的核心元件，是整个电路的信号接收部分。它具有方向识别的功能，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。 如图2(a)所示：RE200B有两个敏感单元P1、P2。这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，较之单热电元的结构(图2(b))，不仅可以使输出的信号具有方向性，还可以抑制因自身温度变化而产生的干扰。工作时，当人体从图中箭头所指的两个不同方向经过探测视场时，由于两个热敏元件接收到的红外热辐射的先后次序恰好相反，使得热敏元件表面的正负电荷由平衡到不平衡，再到平衡的交变过程在整体上也相反，这时就会有两种相位相反的交变信号电压输出。它们反映人体的进、出行走方向。
摘要：本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较 方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗 器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC 机通信，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分 包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分 组成。处理器采用51系列单片机89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。 关键词：单片机；红外传感器；报警电路；89C51 目录 1 引言 (1) 2.1 设计主要内容及要求 (1) 2.2 红外传感器简单介绍 (1) 2.3 89C51单片机的结构 (2) 2.4 89C51管脚说明 (2) 3 方案设计 (5) 3.1 总体设计思路 (5) 3.2 具体电路模块设计 (6) 3.2.1红外传感器原理 (6) 3.2.2 放大电路的设计 (6) 3.2.3 时钟电路的设计 (7) 3.2.4 复位电路的设计........................................... (7) 3.2.5 发光二极管报警电路的设计 (8) 3.3 红外报警器原理图 (8) 3.4软件的程序实现 (9) 3.5 设计编程程序 (10) 3.5.1 主程序清单 (10) 3.5.2 外部中断INTO (11) 总结 (13) 参考文献 (14)
1.引言 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。 就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。 2.1设计主要内容及要求： a ．硬件电路设计 （1）完成89C51应用系统设计(晶振电路，上电复位电路等) （2）红外收发模块与单片机的正确连接； b．程序设计 编写程序当红外接收管接到红外线时对应发光二极管点亮。 要求完成主程序的设计及对应的子程序设计。 c．选芯片, 元件按设计连线 d．完成子程序调试 e．完成总调试 2.2 红外传感器简单介绍 红外传感器是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。如图1示为热释电红外传感器的内部电路框图。
利用红外线传感器实现接近感应应用 利用红外线传感器实现接近感应应用 类别：传感与控制 在消费电子产品中，接近感应作为一种探测用户身体或手部存在的方法，越来越为人们所接受。该技术也能够用于动作感应，如检测用户手势。用户手势作为一种输入，可以应用于许多设备，如手机、计算机和其他家用电子产品。要理解动作感应系统设计的理论基础，需要了解红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和动作感应系统如何在单一LED 下运行，以及动作感应在使用多个LED 进行多接近测量时如何工作。当我们谈及“光”时，通常指的是来自太阳或灯具的可见光，然而，可见光仅占光谱范围中的一小部分。我们把可见光定义为人眼可以识别的所有光线，通常人眼可以识别的光线波长为380-750nm。那么，人眼无法识别的非可见光（如波长为850 nm 光）又如何呢？IR 辐射光的波长为750nm-1000μm，IR 光与可见光有着相同的特性，例如反射率，而且它可以通过特殊灯泡或发光二极管生成。因为人眼无法看到IR 光，所以我们可以用它来完成一些特殊的人机界面任务，例如接近检测，而无需用户与系统进行任何直接接触。IR 接近传感系统能够检测附近物体的存在，并根据检测结果做出反应。IR 接近检测的应用无处不在。例如，手机可以使用接近传感技术检测通话时手机是否接近面部。当你把手机靠近耳边时，手机将检测到头的存在，从而自动关闭屏幕以节省电能。其他接近感应系统的例子包括皂液器和饮水机，你可以把手放在传感器附近（通常在皂液管或水龙头附近），以“非接触”而又卫生的方式获取皂液或水。 在高端汽车上，外部防碰撞系统也使用接近检测，当汽车与其他汽车或者物体太靠近时，接近检测会提醒司机注意。有些车辆还可以使用车内接近感应系统检测乘客的存在，从而调整安全装置（如安全气囊）。接近检测通过专门设计的IR LED 实现。与IR LED 相对应的是光电二极管，它一般用来检测LED 发出的IR 光。当IR LED 和光电二极管同方向放置时，光电二极管将不会检测到任何IR 光，除非有物体在 LED 的前面，将光反射回光电二极管。反射回光电二极管的光强与物体到光电二极管的距离逆向相关。图 1：一维空间动作检测单一 LED 和光电二极管相结合可以检测一些动作，例如可以检测物体是否靠近或远离光电二极管，这仅仅是一维空间检测。假设一个系统，其布局如图1 所示，单一LED 系统仅使用LED1 与IR 传感器。图2 是三个手势动作过程中Silicon Labs Si1120 传感器感应IR LED 后的输出值，其中Y 轴是反射的 IR 光强，X 轴是时间。三个手势包括沿图1 X 轴从左到右的滑动，沿Y 轴从底部到顶部的滑动，以及沿Z 轴由远及近，然后由近及远的往复动作。图2 表明，单一LED 系统不能区分这些手势，使用单一 LED，系统只能检测到物体正在接近或远离传感器，而不能判别其方向。图 2：单一LED 系统性能分析二维空间检测由位于不同位置的两个LED 和单个光电二极管组成。从LED1 得到一个测量值，然后快速从LED2 获得另一个测量值，两个测量值被用于计算二维空间上的物体位置。其中一维空间是接近 LED1
毕业设计（论文） 基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计 系别 专业 班级学号 姓名 指导教师
基于红外传感器的自动寻迹智能小车设计 摘要 介绍了一种自动寻迹智能车的设计,研究了采用红外反射式光电传感器作为路径采集模块实现自动寻迹的软硬件设计方法。系统采用Freescale 16位单片机MC9S12DG128为核心控制器,利用12个红外光电传感器构成的光电传感器阵列采集路面信息,单片机获得传感器采集的路面信息和车速信息,经过分析后控制智能车的舵机转向,同时对直流电机进行调速,从而实现智能车沿给定的黑线快速平稳地行驶。介绍了光电传感器的寻迹原理,讨论了光电传感器排列方法、布局等对寻迹结果的影响及速度和转向控制的PID算法的研究和参数整定。 关键字：光电传感器，寻迹，路径识别，PWM，PID
Design of autonomous tracing smart car based on infrared sensors Author:Xue Changliang Tutor:Gu Deying Abstract A design of autonomous tracing system in intelligent vehicle is introduced. The software and hardware design method which realizes the autonomous tracing using the infrared Reflective photoelectric sensors as the path recognition module is researched. The system employs Freescale HCS series 16 bit single-chip microcomputer MC9SDG128 as its main controller and an array of photoelectric sensors for recognizing the path information. Single-chip Microcomputer energizes the PWM signal to steer and control the speed of the DC electric motor according to the analysis of the path and speed information from sensors. Consequently, this intelligent vehicle can track the black-guide-line automatically and move forward following the line quickly and smoothly. The autonomous tracing principle of photoelectric sensor is presented. The effects of sensor s’ array method, overall arrangement on the autonomous trace are discussed. And the use of PID algorithm in speed and steering control. Key words : photoelectric sensor ,autonomous tracing, path recognition, PWM,PID
热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射
能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 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。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。
红外检测模块 红外传感器的基本原理是由红外发射管发出不可见的红外光，红外光经检测面反射后被接收管接收，从而检测到物体。在红外检测模块设计制作过程中，关键要考虑其检测距离、灵敏度和工作稳定性（受日光的影响）等问题。 方案一： 红外线不经任何调制，直接发射，接受电路采用运放整形电路。电路如图1。 图 1 红外发射接受电路 该电路比较简单，容易实现。但因其发射的红外线未经调制，其检测距离近，特别易受日光影响，对环境要求比较高。 方案二： 发射的红外经过调制，接受电路采用锁相环型。电路如图2。 图2 红外测速及液面检测电路 锁相电路的振荡信号由LM567的⑤脚输出，送至Q6放大，驱动红外线发射管发出方波信号。集成电路uA741、红外接收管D1及其外围元件组成红外线接收电路，红外线接收管D1将接收到的红外线信号转变成本身阻值的变化，经
电阻R38、电容C29耦合到uA741的②脚，由uA741进行放大。当探测到物体时，LED绿灯亮。 在红外发射与接收中要考虑到发射元件与接收元件都存在着方向性。因此存在着一个位置，在这个位置上传感器可获得最大的灵敏度。另外，还存在着一个传感器可以正常工作的范围，如图3所示。 图3 红外发射与接收元件的方向性 利用LM567⑤脚脉冲信号驱动红外发光管，除了利用锁相环路解码器LM567提高检测灵敏度并消除太阳光等背景光的干扰外，还能使红外发光管在平均输入功率不变的情况下比直流驱动方式增加一倍的发射功率。在红外探测器前端加红外滤光片可去除可见光，使红外光通过，进一步提高了抗干扰能力。 该电路的最大特点是实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，即红外发射部分不设专门的脉冲发生电路，而直接从接收部分的检测电路引入脉冲(实为LM567的锁相中心频率信号)，既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数改变造成的收、发频率不一致，使电路稳定性和抗干扰能力大大增强。该探测器在实验中取得了很好的效果。
毕业设计说明书 毕业设计（论文）中文摘要 基于红外传感器的温度检测电路 摘要： 红外测温技术与传统接触式测温方法相比具有精准、便捷、安全等优点，在生产过程、产品质量监测控制、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面也发挥着重要作用。在医疗卫生方面，由于所需测温时间短并且不需要与体肤接触，可以避免病菌交叉感染，非常适合临床及公共场合对体温进行及时快速检测。本课题采用非接触式温度传感器ANT-OTP-538U，以Silicon公司80C51F502单片机为采集控制芯片，使用OPA2277对信号进行放大，AD7324芯片进行A/D 采集，将温度数据转换为数字量，采用分段插值的方法将电压转换为摄氏温度，并最后通过串口通讯方式将数据发送到LJD-eWin430触摸屏上显示，实现了对体温数据的即时读取。 关键词：红外测温技术ANT-OTP-538U 80C51F502单片机OPA2277 AD7324 LJD-eWin4300触摸屏
毕业设计（论文）外文摘要 Title The temperature detection circuit based on infrared sensor Abstract Compared with traditional contact-type temperature measurement method, infrared temperature measurement technology has the advantages of accurate, convenient and safe. It’s also play an important role in the production process、 product quality monitoring and control、device on-line fault diagnosis、safety protection、energy saving and many other aspect. On health care, it can avoid the germs cross infection due to the short temperature measurement time is and does not require contact with body and skin, so it is very suitable for clinical and public for rapid testing in a timely manner. This topic adopts non-contact temperature sensor ANT-OTP- 538u, using Silicon company’s single-chip microcomputer 80C51F502 as the acquisition control chip, using OPA2277 for signal amplification, AD7324 for A/D sampling chip, the temperature data are converted to digital quantity by AD7324. Adopting the method of piecewise interpolation converts voltage to Celsius, and finally sends the data via serial port communication way to LJD - eWin4300, then the temperature value shown on the touch screen. Reading the temperature data at real-time finally realized. Keywords：Infrared temperature measurement technology ANT-OTP-538U 80C51F502 microcontroller OPA2277 AD7324 LJD-eWin4300 touch screen
毕业设计外文文献翻译 毕业设计题目温室大棚测控系统设计翻译题目智能红外温度传感器专业测控技术与仪器 姓名 班级 学号 指导教师 机械与材料工程学院 二〇一一年十月
智能红外温度传感器 跟上不断发展的工艺技术对工艺工程师来说是一向重大挑战。再加上为了保持目前迅速变化的监测和控制方法的过程的要求，所以这项任务已变得相当迫切。然而，红外温度传感器制造商正在为用户提供所需的工具来应付这些挑战：最新的计算机相关的硬件、软件和通信设备，以及最先进的数字电路。其中最主要的工具，不过是新一代的红外温度计---智能传感器。 今天新的智能红外传感器代表了两个迅速发展的结合了红外测温和通常与计算机联系在一起的高速数字技术的科学联盟。这些文书被称为智能传感器，因为他们把微处理器作为编程的双向收发器。传感器之间的串行通信的生产车间和计算机控制室。而且因为电路体积小，传感器因此更小，简化了在紧张或尴尬地区的安装。智能传感器集成到新的或现有的过程控制系统，从一个新的先进水平，在温度监测和控制方面为过程控制方面的工程师提供了一个直接的好处。 1.集成智能传感器到过程线 同时广泛推行的智能红外传感器是新的，红外测温已成功地应用于过程监测和控制几十年了。在过去，如果工艺工程师需要改变传感器的设置，它们将不得不关闭或者删除线传感器或尝试手动重置到位。当然也可能导致路线的延误，在某些情况下，是十分危险的。升级传感器通常需要购买一个新单位，校准它的进程，并且在生产线停滞的时候安装它。例如，某些传感器的镀锌铁丝厂用了安装了大桶的熔融铅、锌、和/或盐酸并且可以毫不费力的从狭窄小道流出来。从安全利益考虑，生产线将不得不关闭，并且至少在降温24小时之前改变和升级传感器。 今天，工艺工程师可以远程配置、监测、处理、升级和维护其红外温度传感器。带有双向RS - 485接口或RS - 232通信功能的智能模型简化了融入过程控制系统的过程。一旦传感器被安装在生产线，工程师就可以根据其所有参数来适应不断变化的条件，一切都只是从控制室中的个人电脑。举例来说，如果环境温度的波动，或程序本身经历类型、厚度、或温度的改变，所有过程工程师需要做的是定制或恢复保存在计算机终端的设置。如果智能传感器由于高温度环境、电缆断裂或者未能组成部分而失败了，其故障进行自动修复。该传感器激活触发报警停机，防止损坏产品和机械。如果烤炉或冷却器失败了，音响和LO警报信号还可以指出哪里有问题并且关闭生产线。 1.1 延长传感器的使用寿命 为了使智能传感器符合数千种不同类型的进程，就必须完全自己定义。由于智能传感器包含只读（可擦除可编程只读存储器），用户可以重新编程以满足他们各自的具体程序要求
用单片机做智能台灯 摘要：设计制作了一种智能台灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯，无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。 关键词：节能;纠正坐姿;BISS0001 一、引言：台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射（波长为9.5um）传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。 二、系统组成及电路设计： 1. 系统组成部分 图一系统结构图 本系统组成如图一所示，主要由三部分组成： 1) 传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号 2) 以80C51组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令 3) 提醒电路及灯光控制电路：给出提醒信号并根据80C51给出的命令控制灯光 整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止热释电红外传感器工作，省去了80C51处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器1探测比较远的距离，当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，80C51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器2检测到信号，同时了在热释电红外传感器1的控测范围内，信号处理电路同时向80C51发送信号，80C51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器1的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。 2. 电路设计部分
信息工程学院实验报告 课程名称： 传感器原理及应用 实验项目名称： 实验二 红外测距传感器实验 实验时间： 班级： 姓名： 学号： 一、实 验 目 的 1. 学习 CC2530 单片机 ADC 模块的使用。 2. 学习红外测距传感器的使用。 二、实 验 原 理 1. CC2530 节点与红外测距传感器的硬件接口 红外线测距传感器模块GP2Y0A21YK0F
(1). 红外测距传感器模块(GP2Y0A21YK0F)引脚 OUT：模拟量输出接口(AD 模块) GND：外接GND VCC：数字量输出接口(0 和1) 外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 2. ADC (1). 简介 CC2530单片机的ADC支持多达14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB（有效数字位）。它包括一个模拟多路转换器，具有多达8个各自可配置的通道；以及一个参考电压发生器。转换结果通过DMA写入存储器。还具有若干运行模式。ADC模块的方框图如下所示： ADC的主要特性如下：
●可选的抽取率，这也设置了分辨率（7到12位） ●8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号 ●参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或A VDD5 ●产生中断请求 ●转换结束时的DMA触发 ●温度传感器输入 ●电池测量功能 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到ADC模块的寄存器：
数据的换算： 例如：在CC2530 中配置ADC 的参考电压为A VDD5(3.3V)，抽取率为512(12 位有效数据)，由于在实验中采用单端转换方式，所以实际数据只有11 位。这时，ADC 采集到的数据记为x,则 ADC采集数据转换为电压(单位：V)：V = x * 3.3 / 2048 3. GP2Y0A21YK0F 红外测距传感器 (1). 概述 夏普GP2Y0A21YK0F 测距传感器是基于PSD 的微距传感器，其有效的测量距离在80cm 内，有效的测量角度大于40 度，输出信号为模拟电压，在0 到8cm 左右的范围内与距离成正比非线性关系，在10-80cm 的距离范内成反比非线性关系，平均功耗为30mA，反应时间约为5ms，并且对背景光及温度的适应性较强。GP2Y0A21YK0F 传感器的默认的测距分辨率为1mm。
红外传感器及其应用 红外传感器及其应用 题目: 红外传感器及其应用学院名称: 指导老师: 职称: 班级: 学号: 学生姓名: 2010年5月25日 前言: 在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号(一般为电信号)，再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。 关键词:红外传感器，自动控制，信号，器件设备，系统 红外辐射俗称红外线，是一种人眼看不见的光线。自然界中任何物体只要其温度高于绝对零度(-273.15?)，都将以电磁波形式向外辐射能量——热辐射，物体温度越高，辐射出的能量越多，波长越短。从紫外线到红外线辐射的热效应逐渐增大，而热效应最大的为红外线。红外传感器主要应用波长0.8~40um的红外线。红
外线具有和可见光一样的性质:沿直线传播;服从反射定律和折射定律;有干涉、衍射、偏振现象;具有散射、吸收特性。 红外传感器是将红外辐射能转换为电信号的器件，也称红外器件或红外探测器，是红外检测系统的关键部件。常用的红外传感器有热传感器和光子传感器。 热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，然后利用器件的某种温度敏感特性把温度变化转换成相应的电信号;或者利用器件的某种温度敏感特性来调节电路种的电流强度的大小，从而得到相应的电信号。由此达到探测红外辐射的目的。 热敏电阻型红外传感器是由锰，镍，钴的氧化物混合后烧结而成的，热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，电阻值减小。测量热敏电阻阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。测量电路可以采用一般的桥式测量电路。 热释电型红外传感器是利用热释电效应做成的红外传感器，若使某些强电介质物质的表面温度发生变化，在这些物质的表面上就会产生电荷的变化，这种现象称为热释效应。适用制作热释电红外传感器的光敏元件的材料很多，以压电陶瓷和陶瓷氧化物最多。钽酸锂(LiTaO3)、硫酸三甘钛(LATGS)记锆钛酸铅(PZT)制成的热释电型 红外传感器目前用得极广。今年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯(PVF2)，以称为用于红外成像器件、火灾报警传感器等。 热释电元件不能像其他光敏元件那样连续地接受光照，因为极化电荷在元件的表面不是永存的，只要一出现，很快就会与环境中的电话中和，或者漏泄。所以必须将入射光调制成脉冲光，是热释电元件连续地接受光照，使其表面电荷周期性的出现，根据取出的交变电信号的幅值检测光强。热释电红外敏感元件的内阻极高，