专利名称：红外传感演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外传感演示仪，属于物理学、光学、光电子学等课程教学实 验仪器技术领域。
背景技术：
凡是存在于自然界的物体，例如人体、火焰等都会辐射出红外线，只是其辐射的红 外线波长不同。人体的正常所辐射的红外线波长属于远红外线区。加热到400 700°C的 物体，其辐射出的红外线波长属于中红外线区。红外线传感器可以检测这些物体辐射的红 外线，可用于测量或控制。红外传感器是指将红外辐射能转换成电能的一种光敏器件。按红外传感器原理的 不同，分为主动型和被动型红外线传感器。主动型传感器也叫红外光探测器，常用的由红外 发光二极管、红外接受二极管、光敏二极管和信号处理电路等组成。而被动式红外传感器也 称为热释电红外传感器，主要由光学系统、热释电红外传感器、信号放大和处理电路等几部 分组成。红外传感器能以非接触形式检测出物体辐射的红外线，并将其转变为电压信号， 同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。红外传感器已广泛应用于防盗报警和自动 控制、接近开关、遥测等领域。随教学的发展，高校的实验教学不仅要求实验设备能够提供原理性的实验项目， 同时也要求实验要贴近实际应用，为培养社会应用性人才和工程技术人员服务，而现有的 传感器实验演示中还没有将红外传感器中主动和被动型两种不同原理的应用组合在一起 的实验演示仪。
发明内容本实用新型红外传感演示仪针对现有演示仪所存在的缺点，提出组合了主动型和 被动型两种红外传感方式的红外传感演示仪，其特征是包含红外传感演示仪主机和红外 发光光源、单光束和双光束的红外发射和接收模块、热释电红外传感模块及扩展模块组成； 红外传感演示仪主机设置有四位数显的电压表和电压调节旋钮、功能选择开关、模块选择 开关、灵敏度调节旋钮、电源输出和信号的输入端口，以及高亮LED和喇叭，主机的内部具 有放大和控制电路。并可进一步通过扩展多种模块用于不同的应用演示，满足高等院校物 理学、光学、光电子学等课程的教学实验演示的要求。在本红外传感演示仪中具有主动式红外传感单光束演示模块，它是以光电结合的 形式，通过阻断红外光路而自动产生报警信号的装置。它由发射器、接收器和信号处理电路 组成。本演示仪中还具有双光束主动式红外实验模块，是由两个相距为相同间距联体发射 器同向发射，而由两个同样间距的联体接收器接收。电路系统中由高灵敏窄通带前置放大 器以及可靠的相关电路组成。相比单光束红外传感器，具有更大的视场角和更强的抗干扰 能力。
3[0008]在本演示仪中也具有被动式的红外传感模块，采用双电元热释电红外传感模块， 它以非接触的形式检测出外界辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出，将 这个输出电压信号加以放大，则可驱动各种控制电路。在热释电红外传感模块中加装有可 拆卸的菲涅耳透镜，它具有聚焦的作用，通过它将外界的红外信号折射或反射在传感器上， 并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能传感器上产生变化 的信号。两种不同的传感器模块，可通过主机上两个采用五芯航空插座的信号输入端口， 利用模块选择开关，可外接不同的红外传感模块。本演示仪具有红外发光光源，并且能通过电压调节旋钮改变红外光的辐射强度， 同时具有灵敏度调节旋钮，通过调节可改变热释电红外传感模块的灵敏度。本演示仪利用高亮LED和喇叭，通过声光报警的方式演示红外传感器的不同作 用。同时演示仪具有扩展功能，通过功能选择开关，可扩展YB-2B、HT807等现有的热释电模 块，模拟演示光控灯和光控电磁水龙头现象。
图1是红外传感演示仪主机，图1中的1是红外传感演示仪主机箱，2是四位数显 电压表，3是电源指示灯，4是信号输入端口，5是电源输出口，6是电压调节旋钮，7是功能选 择开关，8是模块选择开关，9是灵敏度调节旋钮，10是信号输入端口，11是喇叭口，12是高 亮LED状态灯。图2-a是主动式红外传感演示模块，图2-b是被动式热释电红外传感演示模块，图 2-c为红外发光光源。13是红外信号发射口，14为菲涅耳透镜。图3是热释电红外控制电路图4是红外接收电路具体实施方式
本红外传感演示仪所采用的热释电红外线传感器是美国hamamatsu公司产 P2288.双光束红外传感用的是LS-20模块。在演示主动式红外传感器作用时，发射器模块发射出红外光束，接收器模块接收 红外光束，将光能转变为电信号。信号经过处理后形成一个特定状态。只要光束被阻断，信 号幅度就下降到门限电平以下，信号处理电路就变换到一个新的状态，即报警状态。产生声 光报警信号，达到报警的目的。在演示被动式热释电红外传感模块时，可通过人体或红外发光光源的静止和运动 来加以演示和理解。在当人体或红外发光光源不动的静态情况下，虽然也存在红外光线，由 于双电热元的热释电模块采用互补技术，从而不会产生电信号输出，不会激发声光报警。但 当人体或红外发光光源运动的情况下，热源物体经过探头先后被两个热电元感应，从而产 生信号输出，激发声光报警。 热释电控制模块采用的是集成电路BISS0001，当人体或红外发光光源运动在热释 电红外传感模块前面运动时，传感模块便输出随人体或红外发光光源移动而变化的电信号 通过RPl送入BISS0001芯片内部独立高输入阻抗运算放大器OPl的输入端IN+ (第14脚)， 经前置放大后，由第16脚输出，经C8耦合到第13脚IN-端，后经芯片内部第2级运算放大 器0P2进行放大，然后由芯片内部电压比较器COPl与C0P2构成的双向鉴幅器处理，输出有效触发信号启动芯片内部的延迟定时器，最后由状态控制器从第2脚输出高电平控制信 号，使三极管VT导通，K吸合，其常开触点闭合，声光报警。
权利要求1.一种红外传感演示仪，其特征是包含红外传感演示仪主机和红外发光光源、单光 束和双光束的红外发射和接收模块、热释电红外传感模块及扩展模块组成；红外传感演示 仪主机设置有四位数显的电压表和电压调节旋钮、功能选择开关、模块选择开关、灵敏度调 节旋钮、电源输出和信号的输入端口，以及高亮LED和喇叭，主机的内部具有放大和控制电路。
2.根据权利要求1所述的红外传感演示仪，其特征是具有两个采用五芯航空插座的 信号输入端口。
3.根据权利要求1所述的红外传感演示仪，其特征是具有可改变热释电红外传感模 块灵敏度的调节旋钮。
4.根据权利要求1所述的红外传感演示仪，其特征是在热释电红外传感模块中装有 可拆卸的菲涅耳透镜。
专利摘要本实用新型涉及一种红外传感演示仪，包含红外传感演示仪主机和红外发光光源、单光束和双光束的红外发射和接收模块、热释电红外传感模块及扩展模块组成。红外传感演示仪主机设置有四位数显的电压表和电压调节旋钮、功能选择开关、模块选择开关、电源输出和信号的输入端口、灵敏度调节旋钮、以及高亮LED和喇叭，主机的内部具有放大和控制电路。演示仪通过不同模块的演示，使学生能更好的理解和认识主动和被动式红外传感器的规律和应用。演示仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的物理学、光学、光电子学等课程的教学演示实验。
文档编号G09B23/06GK201845466SQ20102016342
公开日2011年5月25日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者汪建 申请人:汪建