红外感应器工作原理

，才能满足实际的使用需要。

　　四、红外线感应模块

　　人体红外线感应模块具有体积小、使用方便、工作可靠、检测灵敏、探测角度大、感应距离远等一系列的独特优异功能，已在各个领域里得到了广泛应用。整个红外线感应模块一般包括热释电型传感器、菲涅尔透镜、带通放大器、比较器、光控电路、延时电路、输出电路等，如图6所示。

　　1.菲涅尔透镜  透镜的作用是将人体辐射的红外线聚焦、集中，以提高探测灵敏度。

　　2.热释电传感器  传感器的功能是将人体辐射出来的特定波长的红外线检测到，并产生微弱的信号。在不用菲涅透镜时，探测距离只有1～2米。使用菲涅尔透镜后，探测距离能达到10米以上，因此，菲涅尔透镜的作用是提高探测距离。

　　3.带通放大器  由于热释电传感器输出的电脉冲信号幅度很小（仅1mV左右），其频率约在0.3～l0Hz左右（该频率视人体的移动速度而定），是超低频信号。

　　因此。需要高增益低噪声、低频带通放大器进行高增益放大处理后，才能送到下一级电路。放大器的增益约在70～75dB数量级。

　　4.比较器  为了有效地抑制噪声干扰，提高模块的工作可靠性，降低误动作的概率，感应模块内设置了电压比较器。电压比较器一般采用双限窗口比较器，它有一个门限电压（阈值电压），一般设为静态噪声的5倍。此值越大，抗干扰能力越强。但灵敏度随之下降；此值小，易受干扰而产生误动作。当放大器的输出信号到比较器，其幅度达到比较器的门限值时，比较器输出脉冲信号，去触发延时单稳态电路。这种比较器的设置，可有效防止噪声信号及电源网络干扰聒造成的误动作。

　　5.光控电路  光控电路的作用是利用光敏电阻对光敏感的特性。对输入到比较器的信号进行控制。在白天，光敏电阻受到光线的照射。阻值变得很小，如果将该很小的电阻值接在比较器的输入端，比较器的输入信号幅度永远达不到阈值信号所需要的跳变值，所以，比较器就没有输出。相反，在晚间，光敏电阻不受光的照射。阻值变得很大，几乎对比较器的输入信号不起作用。

　　这样就起到昼夜的光控作用目的。

　　6.延时电路  延时电路有两种：一种是可重复触发的单稳态延时电路。只要电压比较器有不断的信号输出（其实就是在感应模块感应范围内，有人不断地走动或出现、消失），单稳延时电路被不断地重新触发。输出端保持有效电平，直到最后一个触发脉冲消失后，再延长一个单稳时间。第二种延时电路是用了两个单稳电路，其目的是提高延时电路的工作可靠性。其原理是：当比较器输出脉冲信号时，第一个触发器被触发（单稳时间较短），第一个单稳电路的输出触发第二个单稳态电路。使其进入暂稳态，两个单稳电路的输出一起送下一级电路处理。

　　7.输出电路  根据执行电路的不同。红外线感应模块可以输出高电平延时脉冲，也可以输出低电平延时脉冲：甚至输出标准的脉冲波形。这就需要对比较器电路输出的信号进行整形处理。

　　现在市场上，人体感应模块的电路组成形式有多种多样的，既有专用芯片电路，也有用通用型运算放大器芯片实现的。由于目前的专用芯片性能不一定比通用的运算放大器芯片制作的感应模块好、加之价格也比较高。所以，笔者在今后的文中。以采用通用的LM324运算放大器，作为实现人体红外线感应模块功能的放大器芯片电路。

　　五、人体红外线感应模块的电路原理

　　图7的电阻R2是探头需要的匹配负载。一般都选用47kΩ。Al、A2组成感应模块的带通滤波和增益放大器。由它们完成带通放大器的输入信号取自R2两端。第一级带通滤波器的下限截止频率由R4、C2决定，R6、C4决定带通滤波器的上限截止频率。感应模块放大器的电压增益由R6、R4和Rl0、R7决定。Al、A2都接成反相输入反馈式放大器：它们的上限截止频率由如下公式计算；fH=1/2×π×R6×C4，将电路中相应的元件数值带入计算公式可以得出大约为7Hz，下限截止频率计算公式：fL=1/2×π×C2×R4，经计算可以得出约为0.3Hz。

　　放大器的电压增益可以用反馈电阻R6/R4的比值，然后取分贝对数。A1、A2的总增益约70dB。

　　电阻R3、R5、R8、R9组成偏置电路。将两级运算放大器偏置在1/2U（U为电源电压）处。运算放大器的A3、A4及周边元件Rll～R14、VR及D1、D2组成双限比较器电路。比较器的基准电压由Rll～R14分压决定。运放A3的反相输入端基准电压为Vr-=0.55U（U为电源电压），同相输入端电压Vr+=0.45U。

当传感器没有感应到人体红外线时。放