概述
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。
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。
红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。
原理
待测目标
根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。
大气衰减
待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。
光学接收器
它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用是物镜。
辐射调制器
对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。
红外探测器
这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。
探测器制冷器
由于某些探测器必须要在高温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。
信号处理系统
将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。
显示设备
这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。
依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。
热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。
图上所示为欧姆龙公司生产的漫反射式和对射式光电传感器，这两种传感器主要用于事件检测和物体定位。图中的红灯和绿灯表示传感器的状态。
红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高，红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。
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感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。
全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。
类型
红外线传感器依动作可分为：
(1) 将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。
(2) 利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势
效果的量子型。
热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器 (THERMAL BOLOMETER)，热电堆(THERMOPILE)及热电(PYROELECTRIC)元件。
热型的优点有：可常温动作下操作，波长依存性(波长不同感度有很大之变化者)并不存在，造价便宜；
缺点：感度低、响应慢(MS之谱)。
量子型的优点：感度高、响应快速(ΜS 之谱)；
缺点：必须冷却(液体氮气) 、有波长依存性、价格偏高；
红外线传感器特别是利用远红外线范围的感度做为人体检出用，红外线的波长比可见光长而比电波短。红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。人体的体温约为36～37°C，所放射出峰值为 9～10微米的远红外线，另外加热至400～700°C的物体，可放射出峰值为3～5微米(不是MM）的中间红外线。
关键性元件
菲涅尔滤光透镜，热释电红外传感器（PIR）和匹配低噪放大器。
菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射在PIR上：二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的移动物体（人）能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。一般还会匹配低噪放大器，当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温（37℃）时，传感器的灵敏度下降，经由它对增益进行补偿，增加其灵敏度。输出信号可用来驱动电子开关，实现LED照明电路的开关控制。这是一款E27标准螺口灯头的灯具，它的电源适用范围是 AC180V-250V （50/60HZ），红外传感器检测范围大约在
3M—15M，它的标准产品 IFS-BULB 3W灯具达80 LM ，5W灯具达140 LM 。在LED光源模块的中央部分嵌入红外线传感器。一旦红外传感器检测到人的体温，LED电灯泡将会在50秒内自动开启与关闭。适用于任何一种室内应用，如走廊、储藏室、楼梯和大厅入口处。
应用
辐射本质
红外辐射的本质
红外辐射的本质是热辐射。以波的形式在空间直线传播，真空中以光速传播当物体温度低于1000℃时，向外辐射的不再是可见光，而是红外光红外线在通过大气层时, 有三个波段透过率高, 它们是2~2.6 ΜM、3~5 ΜM和8~14 ΜM。其波
段如图所示：
红外探测器
红外探测器分为热探测器和光子探测器两种。
（1）热探测器
利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。
（2）光子探测器
利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象。
举例
（1）红外测温仪：如图所示
（2）红外线气体分析仪：如图所示
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。
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
功能特点： 1.全自动感应：当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。 2.光敏控制(可选）：模块预留有位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。如果需要，请另行购买光敏电阻自己安装。 3.两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。 A.不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。 B.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。
4.具有感应封锁时间(默认设置：3-4秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 5.工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V 6.微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电的电器产品。 7.输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。 使用说明： 1感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此时间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。 2. 应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避 免流动的风，风也会对感应器造成干扰。 3. 感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右 或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探 头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被 探头双元所感应。为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍 然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。
人体热释电红外线传感器的原理和应用 热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响，可昼夜不停地用于监测，广泛地用于防盗报警。本文就热释电人体红外线传感器的基 本原理及应用作以大致介绍： 一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 热释电红外(PIR)传感器，亦称为热红外传感器，是一种能检测人体发射的红外线 的新型高灵敏度红外探测元件。热释电传感器实物图如图所示。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。将输出的电压信号加以 放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警等。目前市场上常见 的热释电人体红外线传感器主要有上海赛拉公司的SD02、PH5324，德国Perkinelmer 公 司的LHi954、LHi958，美国Hamastsu公司的P2288，日本Nippon Ceramic公司的 SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和特性参数大致相同， 大部分可以彼此互换使用。 热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，如图下图所示。对不同的传感器来说，探测元的制造材料有所不同。如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。将这些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小电容能自身产生极化，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。 当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性 相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流， 传感器无输出。 当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到两个电容上的红外线光 能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵 消，传感器仍然没有信号输出。 当人体在传感器的检测区域内移动时，照射到两个电容上的红外线能量 不相等，光电流在回路中不能相互抵消，传感器有信号输出。综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。 滤光窗是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，能够有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。人体的正常体温为36~37.5℃，即309~310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波长为9.65um，正好落在滤光窗的响应波长的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。 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。由于探测元输出的是电荷信号，不能直接使用，因而需要将其转换为电压形式。场效应管输入阻抗高达104MΩ，接成共漏极形式来完成阻抗变换。使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。 对于移动速度非常缓慢的物体，如阳光，两个电容上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，在回路中相互抵消；再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz)，即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um)，因此，传感器对它们不敏感，因而无输出。 被动式红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成，其结构框图如图2所示。图中，菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而加强其能量幅度。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。
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。
红外感应灯电路设计及原理 1、电路主要光学元件 （1）光敏电阻的应用 光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性, 是一个电阻器件。制作光敏电阻的材料一般是金属硫化物和金属硒化物，通常采用涂敷、喷涂等方法，在陶瓷基片上涂上半导体薄膜，经烧结而成。 光敏电阻的结构：在底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极与引出线端相连接，通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，光敏电阻结构，光敏电阻电极，光敏电阻接线图光敏电阻工作原理--内光电效应。光照射到本征半导体上，材料中的价带电子吸收了光子能量跃迁到导带，激发出电子、空穴对，增强了导电性能，使阻值降低。光照停止，电子空穴对又复合，阻值恢复。亮电阻很小，暗电阻很大。要使价带电电子跃迁到导带，入射光子的能量满足刚好发生内光电效应的临界波长。 常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1-10MΩ；在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4-0.76um）的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。 本电路采用MG42型CdS光敏电阻，CdS光敏电阻属半导体光敏器件，产品经受强化老练实验，除具有灵敏度高，反应速度快，光谱特性好等特点外，在高温、多湿的恶劣环境下，仍能保持其高度的稳定性和可靠性，适合于将其用于各种环境，MG42型光敏电阻与其它型号相比具有：工作电压和额定功率比较低的特点，其亮、暗电阻也适合于本照明电路的需要，所以在设计时选择了这个型号。 （2）可控硅元件的工作原理 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示
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
1.人体热释电红外传感器PIR原理详解 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 被动式热释电红外探头的工作原理及特性： 人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm 左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 (1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。 (2)为了仅仅对红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 (3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 (4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 (5)滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从
而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 被动式热释电红外探头的优缺点： 优点： 本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。 缺点： ◆容易受各种热源、光源干扰 ◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。 ◆易受射频辐射的干扰。 ◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 抗干扰性能： 1.防小动物干扰 探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。 2.抗电磁干扰 探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。 3.抗灯光干扰 探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。 的安装要求： 红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件： 1.红外线热释电传感器应离地面 2.0-2.2米。 2.红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。 3.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。 4.红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。 红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
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。
浙江万里学院 本科毕业设计(论文) (2013届) 论文题目基于单片机的红外感应器设计(英文) Infrared Sensors Circuit Design based on Single-chip Microcomputer 所在学院电子信息学院 专业班级通信工程093 学生姓名学号09017437 指导教师职称 完成日期 2013 年 4 月 27 日
摘要 传感器是一种能将检测到的信息按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信息输出的检测装置，而红外感应器是现在市面上应用比较广泛的一种感应器，它是一种用红外线作为介质的测量系统，不仅在现代科技，国防和工农业等领域得到了广泛的应用，连在我们日常生活中也常常存在它的身影，比如商场里的感应水龙头，自动干手器，报警器等都用到了红外感应器。 本文就提出了了一个基于单片机的红外感应器，本设计介绍了由51单片机来构成整个设计的主控芯片的红外感应器，该设计除了具备最基本的语音提示外，还可以根据周围的光线的强弱来控制过道的灯，除此之外，还能分辨出客人是进入还是离开。它可以在一定程度上为人们的生活和工作带来便来。 关键词：传感器；51单片机；红外感应；语音提示；光线强弱
Abstract Sensor is a an ability to be converted into an electrical signal according to certain rules or other required information in the form output detection device, the infrared sensor is now available in a much wider application as a sensor, It is a measurement system using infrared as a medium, not only in the field of modern science and technology, defense, and industrial and agricultural has been widely used, often its presence even in our daily life, Such as shopping malls in the faucet, automatic hand dryer, alarm are all used in the infrared sensor. This paper proposed a microcontroller-based infrared sensors, the design constitutes the entire design of the controller chips by 51 microcontroller infrared sensors, the design with the most basic voice prompts, you can also according to the surrounding light the strength to control the aisle lights, in addition, but also tell the guests to enter or leave. To a certain extent, it can be for people to live and work will bring. Key Words: Sensor；51 Single-chip Microcontroller; Infrared Sensor; V oice Prompts; The Intensity of Light
? ?6543653654365(⊙o⊙) (363636536363564365465346536536535356436563563656) ?HC-SR501 普通型人体红外感应模块热释电红外传感器提 供电子资料 技术参数： 1.工作电压：DC5V至20V 2.静态功耗：65微安 3.电平输出：高3.3V，低0V 4.延时时间：可调(0.3秒~18秒) 5.封锁时间：0.2秒 6.触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H 7.感应范围：小于120度锥角，7米以内 8.工作温度：-15~+70度 9.PCB外形尺寸：32*24mm，螺丝孔距28mm，螺丝孔径2mm，感应透镜尺寸：(直径)：23mm(默认)
功能特点： 1.全自动感应：当有人进as入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。 2.光敏控制(可选）：模块预留有位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。如果需要，请另行购买光敏电阻自己安装。 光敏电阻请拍这里： 3.两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。 A.不可重复触发方式：即c感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。 B.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一 次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 4.具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 5.工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V
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
HC-SR501 人体红外感应模块热释电红外传感器探头
功能特点： 1.全自动感应：当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。 2.光敏控制(可选）：模块预留有位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。如果需要，请另行购买光敏电阻自己安装。 3.两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。 A.不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。 B.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 4.具有感应封锁时间(默认设置：3-4秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 5.工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V 6.微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电的电器产品。 7.输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。 使用说明： 1感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此时间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。 2. 应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。 3. 感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。
关于红外传感器的计数器设计
菏泽学院课程设计 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (2) Key words (2) 引言 (2) 1红外传感器计数系统设计方案 (2) 1.1总体设计思路 (2) 1.2前期准备 (2) 1.3设计过程及问题 (2) 2传感器模块 (2) 2.1传感器模块描述 (2) 2.2传感器硬件设计 (2) 2.2.1传感器的原理图设计 (3) 2.2.2传感器PCB图的设计 (3) 2.3传感器模块参数说明 (4) 2.4传感器模块接口说明 (5) 3主控电路模块 (5) 3.1CUP处理器的选用 (5) 3.2显示器的选用 (5) 3.3报警元器件的选用 (6) 3.4供电方式 (6) 3.5主控电路图的设计 (6) 3.6主控电路的组装实物 (6) 4红外传感器计数系统整合调试 (8) 4.1红外传感器计数系统实物 (8) 4.2系统软件的设计 (8) 4.2.1编程软件及语言的使用 (8) 4.2.2程序设计 (8) 4.3系统调试测试 (10) 参考文献 (10) 附录单片机数据处理部分程序 (11)
关于红外传感器的计数器设计 自动化专业学生姬生达 摘要：基于红外传感器的自动计数器有计数精确，抗干扰能力强等优点。本次设计采用一对红外发射接收 管作为红外传感器的信号探测头，用于信号的采集。红外探测相对于接触式探测有着不可比拟的优势，不 改变被探测物体任何物理特性，适用场合非常广泛。对于信号处理方面我采用的是ATMEGA16单片机。该单片机具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力，I/O口驱动能力强，片内资源丰富等优点。 关键词：红外传感器；ATMEGA16单片机；数码管Design of Counter Based on Infrared Sensor Student majoring in automation JiShengda Abstract: The automatic counter based on infrared sensor has the advantages of accurate counting, strong anti-interference ability and so on.This design uses a pair of infrared emission receiving tube as a signal of infrared sensor probe, used for signal acquisition. Contact type detecting has incomparable advantages with respect to the infrared detection, does not change the object being detected any physical features, application is very extensive. For signal processing using the ATmega16 microcontroller.The MCU has the high-speed operation and processing capacity of IO, 1MIPS/MHz port driver ability, rich in resources, low energy consumption, high cost performance. Keywords:Infrared Sensor; ATMEGA16 Single Chip Microcomputer; Digital Tube
传感器原理及检测技术课程论文 题目：红外传感器及应用 班级：电子信息工程1111 学号：2011128021 姓名：胡年胜
目录 1.前言 1 2.什么是红外线 2 3.什么是红外传感器 2 4.红外传感器的工作原理 2 5.红外传感器的分类 4 6.红外传感器的应用 4 7.红外传感器的发展前景 6 8.参考文献7
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。在我们日常的生活中红外线传感器也是非常的常见，比如我们生活中的各种遥控器，以及电脑使用的鼠标等等，都用到了红外线传感器，所以红外线传感器在先到生活中是不可或缺的一种产品。
一、红外线简介 我们都知道，光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些都是我们用肉眼可以看得见的光，红外光是居这些可见光之外的一种光。红外线就是这种不可见光，实质上是一种电磁波，也称红外热辐射。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm 之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。所有的物体都会发出红外线，都会产生红外辐射，甚至有些动物就是靠红外线来识别物体。 现在提到红外线，我们首先想到就是他的应用。利用它肉眼看不到而戴上特殊的镜片就能看到的特点被广泛应用与军事中，如红外夜视仪、狙击步枪的瞄准镜等，当然生活中到处也都用到红外线，我们常用的遥控器、甚至有些防盗门等等。 二、什么是红外传器 红外线传感器就是利用所有物体都会产生红外辐射的特性，以及红外光的反射、折射、散射、干涉、吸收等性质，实现自动检测的传感器。 红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光电器件，通常称为红外探测器。常见的红外传感器有两类:热探测器和光子探测器。 三、红外传感器的工作原理 因为红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。 因此红外传感器的工作原理并不复杂，一个典型的传感器系统各部分的实体分别是：