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      紅外傳感器在自動(dòng)門中的應(yīng)用

      2016-04-07 17:04:30王小潔
      卷宗 2016年2期
      關(guān)鍵詞:自動(dòng)門門扇工作電壓

      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)

      [1]王衛(wèi)平、陳粟宋,《電子產(chǎn)品制造工藝》,高等教育出版社。2009

      [2]紀(jì)曉東、趙本雁,《傳感器及元件設(shè)計(jì)與應(yīng)用》,機(jī)械工業(yè)出版社。2008

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