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PIR 产品设计指南.pdf

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PIR产品设计指南 作者:通泰积体电路股份有限公司 曾祥兆 一. 摘 要:在电子防盗、人体探测器,智能照明等领域中,被动式热释电红外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。然而针对这一领域,有非常多的技术人员在设计时却发现,PIR产品的设计却没那么简单,在有些细节上没有注意,就非常容易产生误动作,最常见的就是在关闭之后,又重新开启,如此反复,下面总结笔者多年PIR应用经验,为大家介绍一些PIR产品在设计时,应该要注意的事项及应用技巧。 关毽词:PIR 热释电红外传感器 菲涅尔透镜 人体红外 热释电 人体感应开关 二. 在被动红外探测器中有两个关键性的元件,一个是热释电红外传感器(PIR),另外一个就是菲涅尔透镜 2.1 热释电红外传感器(PIR)的工作原理及特性 2.1.1 凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射(红外光谱),而温度低于1725°C的物体,产生的热辐射光谱主要集中在红外光区域,因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热,不同温度的物体,其释放的红外能量的波长是不一样的,因此红外波长与温度的高低是相关的; 2.1.2人体恒定的体温约37度,所发出红外线的波长为10UM左右的; 2.1.3热释电红外传感器通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片,就是专门针对人体红外专门设计的器件,仅对10UM左右的红外的非常敏感,而对环境的其他波长红外成份则有明显的抑止作用; 2.1.4 热释电红外传感器内一般包含两个(或更多的)互相串联或并联的热释电单元。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,于是环境背景辐射对探测器是无信号输出的; 2.1.5 一旦有人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分菲涅尔透镜聚焦,并被热释电红外传感器接收,热释电红外传感器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,因为两片热释电单元接收到的热量不同,不能相互抵消,输出脚便会有与人体一致的变化的信号输出,供后级电路做信号处理,以便实现不同的控制输出; 2.1.6 热释电红外传感器,有不同的窗口形状及尺寸,窗口面积越大,灵敏度也越高,相应成本也会更高,可依据产品的要救选择相应的型号; 2.1.7 一般最常用的热释电红外传感器,是双单元的那种,这种探头的灵敏度是沿长方形方向横向移动才是最高的,所以成品在装配时,要特别注意这点,如果产品是吸顶式的,比如安装在十字形的走廊上,要求各个方向灵敏度相近,PIR产品设计指南 作者:通泰积体电路股份有限公司 曾祥兆 则装配时,可以让热释电红外传感器的窗口与走廊方向呈45度角度,或采用四窗口的热释电红外传感器。 PIR产品设计指南 作者:通泰积体电路股份有限公司 曾祥兆 2.2 菲涅尔(Fresnel)透镜 2.2.1菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(反射)在PIR上,第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体,在活动时不停在明区和暗区间来回切换,折射到热释电红外传感器上,形成温度变化,而在PIR上产生变化的热释红外信号; 2.2.2菲涅尔透镜,简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹.通过这些齿纹,可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用.传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵,菲涅尔透镜可以极大的降低成本,典型的例子就是PIR(被动红外线探测器),PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看,你会发现在每个PIR上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔透镜,小帽子的内部都刻上了齿纹,这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右(人体红外线辐射的峰值),成本相当的低; 2.2.3菲涅耳透镜可以把透过窄带干涉滤光镜的光聚焦在硅光电二级探测器的光敏面上; 2.2.4菲涅尔透镜由有机玻璃制成,不能用任何有机溶液(如酒精等)擦拭,除尘时可先用蒸馏水或普通净水冲洗,再用脱脂棉擦拭。 2.2.5 菲涅尔透镜的选型不当,将会对灵敏度造成较大影响,以及每款菲涅尔透镜,都有一个聚焦点,只有让热释电红外传感器处于聚焦点上,才能达到最佳的聚焦效果,让灵敏度最高; PIR产品设计指南 作者:通泰积体电路股份有限公司 曾祥兆 三.被动式热释电红外探头的优缺点 3.1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; 3.2缺点: 1、容易受各种热源、光源干扰; 2、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;3、易受射频辐射的干扰; 4、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。 四. 抗干扰性能 4.1 防小动物干扰:探测器安装在推荐的使用高度,对探测范围内地面上地小动物,一般不产生误动作; 4.2 抗电磁干扰:探测器的抗电磁波
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