紅外傳感器在自動(dòng)門中的應(yīng)用

王小潔

摘 要：紅外傳感器是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測器件。應(yīng)用范圍廣泛，用紅外傳感器控制的自動(dòng)門就是其中之一，本文就介紹了由SD622和HT-7610B組成的自動(dòng)門控制電路的原理及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱釋電紅外傳感器SD622；HT-7610B紅外傳感控制電路；語音發(fā)聲電路；交流降壓整流電路

1 理論依據(jù)

1、熱釋電紅外傳感器工作原理

熱釋電紅外傳感器通過目標(biāo)與背景的溫差來探測目標(biāo)，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)即在鈦酸鋇一類晶體的上、下表面設(shè)置電極，在上表面覆以黑色膜，若有紅外線間歇的照射其表面溫度上升 △T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化引起自發(fā)極性化電荷。在上下電極之間產(chǎn)生電壓△U， 常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及肽鉛酸鉛等。

熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場效應(yīng)管、紅外感應(yīng)源（熱釋電元件）、偏轉(zhuǎn)電阻、EMI電容等元器件組成。光學(xué)濾鏡的主要作用是只允許波長在10um左右的紅外線（人體發(fā)出的紅外線波長）通過，而將燈光、太陽光及其他輻射濾掉以抑制外界的干擾。紅外感應(yīng)源通常由兩個(gè)串聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元件組成，這兩個(gè)熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)熱釋電元件幾乎具有的作用，使其產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)相互抵消、輸出信號(hào)接近為零。一旦有人侵入探測區(qū)域內(nèi)，兩片熱釋電元件接收到得熱量不同熱釋電能量也不同，不能完全抵消經(jīng)處理電路處理的輸出控制信號(hào)。

2、熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)有工作電壓（常用的熱釋電紅外傳感器工作電壓范圍為3～15v）、工作波長（通常為7.5～14um）、源極電壓（通常為0.4～1.1v，R=47kΩ ）、輸出信號(hào)電壓（通常大于2.0v）等。

3、熱釋電紅外傳感器的特點(diǎn)：反應(yīng)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確性高、測量范圍廣、使用方便，尤其可以進(jìn)行非接觸式測量使其主要應(yīng)用于跌路、車輛、石油化工、食品、醫(yī)藥、塑料、橡膠、電力等行業(yè)的溫度測量、溫度檢測、設(shè)備故障的診斷，在民用產(chǎn)品中其廣泛應(yīng)用于各類入侵報(bào)警器、自動(dòng)開關(guān)（人體感應(yīng)燈）、非接觸測量、火焰報(bào)警器等自動(dòng)化設(shè)施中。

2 自動(dòng)門的基本構(gòu)成

1、主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。

2、感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)；

3、動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。

4、門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。

5、門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。

6、同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。

7、下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。

3 自動(dòng)門的基本工作原理

感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)行慢行，馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟，門扇開啟后由主控器作出判斷，如需關(guān)門通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。

4 電路結(jié)構(gòu)內(nèi)部元件

1、HT-7610B是紅外傳感器專用集成電路，它采用雙列直插式16腳塑料結(jié)構(gòu)，內(nèi)含運(yùn)算放大器、比較器、系統(tǒng)振蕩器、計(jì)數(shù)器、延時(shí)振蕩器、延時(shí)電路、門鎖電路、模式及控制電路、過零檢測電路和輸出電路等。HT-7610B的工作電壓UDD=5～12V，靜態(tài)電流小于350uA，內(nèi)部運(yùn)算放大器的開路增益達(dá)80dB。該電路采用輸出驅(qū)動(dòng)晶閘管的HT-7610型器件。

5 電路工作原理

1、HT-7610B紅外傳感控制電路

HT-7610B輸出的階躍低電平分兩路輸出：一路通過C8觸發(fā)雙向晶閘管VS導(dǎo)通，使電動(dòng)機(jī)M運(yùn)轉(zhuǎn)，門自動(dòng)開啟；另一路信號(hào)經(jīng)C9加至IC2的觸發(fā)端TG，通過功率放大的作用使其觸發(fā)發(fā)聲。HT-7610B的7腳為模式選擇短（MODE），通過開關(guān)SB進(jìn)行模式選擇。當(dāng)SB接1（UDD）時(shí)，HT-7610B的輸出始終處于開狀態(tài)；當(dāng)SB接3（USS）時(shí)，輸出始終處于關(guān)狀態(tài)；而SB撥至空擋2時(shí)，靜態(tài)下輸出保持關(guān)狀態(tài)，而當(dāng)紅外傳感器受到一定強(qiáng)度的紅外信號(hào)時(shí)，則輸出低電平階躍（開狀態(tài)）。輸出的低電平脈沖寬度受延時(shí)振蕩器和延時(shí)電路的控制，調(diào)節(jié)延時(shí)振蕩器的外接電位器RP1，可以變其延時(shí)長短。接在HT-7610B的15、16腳之間的RP2，用來調(diào)節(jié)芯片內(nèi)運(yùn)算放大器的增益，通過它來調(diào)節(jié)電路的控制靈敏度。HT-7610B的6腳為光控輸入端（CDS），它外接由光敏電阻器RL和R3組成的光控網(wǎng)絡(luò)。白天光照強(qiáng)，RL呈低阻，6腳呈低電平，有人來時(shí)，使輸出產(chǎn)生下跳的低電平脈沖，驅(qū)動(dòng)晶閘管VS導(dǎo)通開門和IC2發(fā)生電路；入夜后，RL呈高阻，使6腳呈高電位，將系統(tǒng)關(guān)閉。若不用光控，該端接地。

2、語音發(fā)聲電路

IC2采用TM-801A系列語音集成電路，選用“恭喜發(fā)財(cái)”、“好運(yùn)常來”的語音芯片，一旦IC2中的TG觸發(fā)輸入，便放出內(nèi)存的語音信號(hào)，通過O/P輸出，經(jīng)VT1、VT2組成的達(dá)林頓管放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)聲。

3、交流降壓整流電路

HT-7610B的工作電壓為5～12V，典型工作電壓為9V，電路中由C1降壓后，經(jīng)VD1、VD2整流，并由VDW1穩(wěn)壓出9V電壓對整個(gè)電路供電。為避免外界的電磁干擾和電源干擾，在HT-7610B芯片內(nèi)設(shè)置了過零檢測電路，220V交流電源經(jīng)VD4整流、R5降壓后接過零檢測端ZC，對系統(tǒng)進(jìn)行交流過零控制。

6 結(jié)束語

本自動(dòng)門電路簡單、系統(tǒng)功能完善、控制系統(tǒng)可靠，具有一定的使用性和安全性。另外，通過擴(kuò)展集成電路、探頭接口數(shù)、顯示模塊、語音電路等，可使系統(tǒng)性能度更高、功能更強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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