专利名称：一种改进型热释电红外探测控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及探测控制器技术领域，尤其是一种改进型热释电红外探测控制器。
背景技术：
热释电红外传感技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一种新颖技木。它是将活动的生物体发出的微量红外线能量转换成电信号并进行放大、处理，以对被监控的对象实施控制或报警。具有监控范围较大，隐蔽性好，有一定抗干扰能力特点。因此，在防盗报警、自动门、自动照明，接近开关以及夜视装置多方面得到广泛应用。目前热释电红外探測/控制器已有众多产品有用运放、分立元器件组成；有用专用集成电路，如BISS0001组成；还有将热释电红外探测元以及整个信号处理电路都集成化的模块式，如HN911D。图I是测控器的基本电路之一，当人体在菲涅尔透镜前移动时，红外传感器把人体移动时的红外线能量变化检测出来并将其转换成低频交流信号，经放大、滤波、比较、整形后，作为控制信号去驱动继电器、或晶闸管将被控电器，如自动门、自动灯或防盗报警装置的电源接通，实现自动控制。虽然这种测控器具有结构简单，价格低廉优点，但是它易受到多种因素干扰的影响。例如，在其作用范围内有灯泡、电加热器、明火温度变化快的热源；有强光、强弱变化的光照射；以及家畜、小动物活动均会造成干扰，使测控器误动作，使其探測可信度大为降低。
实用新型内容本实用新型提出了一种改进型热释电红外探测控制器。本实用新型一种改进型热释电红外探测控制器，包括两个红外探头、測量放大器、有源滤波器、比较器、定时电路、控制电路及电源电路，两个红外探头输出端连接到測量放大器输入端，測量放大器输出端连接到有源滤波器输入端，有源滤波器输出端连接比较器输入端，比较器输出端连接到定时器输入端，定时器输出端连接到控制电路输入端，控制电路输出连接到被控电器或报警装置，电源电路输出端与各部分电路电源输入端相连。所述的红外探头包括一个菲涅尔透镜和ー个热释电红外传感器，热释电红外传感器被置于菲涅尔透镜内焦点处，两个红外探头间隔设置。所述的测量放大器采用TL084通用JFET型四运放，其中两个运放同相并联组成高输入阻抗、高共模抑制比的同相平衡差动放大器，第三个运放连接为差动比例放大器，同相平衡差动放大器的两个输入端分别连接到两个红外探头的输出端，同相平衡差动放大器的输出端连接到差动比例放大器的输入端。所述的同相平衡差动放大器放大倍数设置为101，所述的差动比例放大器放大倍数设置为10，两级放大电路对微弱超低频信号放大1010倍。所述的有源滤波器由运放、电容及电阻组成多路反馈式有源ニ阶带通滤波器，中心频率设置为5Hz，放大倍数设置为5。所述的比较器采用LM358双运放芯片，所述的定时电路采用时基芯片NE555，所述的控制电路采用晶闸 管、或继电器。本实用新型采用以上技术方案，采用双人体热释电传感器与同相差动比例放大器相配合，合理设计电路结构及參数，抑制了共模干扰，克服了环境温度变化、强光线照射以及电磁干扰引起的探测错误，提高了探測器工作的稳定性与可靠性，扩大了探測范围。
图I是一般的探测控制器电路图；图2是本实用新型一种改进型热释电红外探测控制器电路图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型一种改进型热释电红外探测控制器，包括两个红外探头
I、測量放大器2、有源滤波器3、比较器4、定时电路5、控制电路6及电源电路7，两个红外探头I输出端连接到測量放大器输入端2，測量放大器2输出端连接到有源滤波器3输入端，有源滤波器3输出端连接比较器4输入端，比较器4输出端连接到定时器5输入端，定时器5输出端连接到控制电路6输入端，控制电路6输出连接到被控电器或报警装置，电源电路7输出端与各部分电路电源输入端相连。所述的红外探头I包括一个菲涅尔透镜11和一个热释电红外传感器12，热释电红外传感器12被置于菲涅尔透镜11内焦点处，两个红外探头I间隔设置。所述的测量放大器2采用TL084通用JFET型四运放，其中两个运放A1、A2同相并联组成高输入阻抗、高共模抑制比的同相平衡差动放大器，第三个运放A3连接为差动比例放大器，同相平衡差动放大器的两个输入端分别连接到两个红外探头I的输出端，同相平衡差动放大器的输出端连接到差动比例放大器的输入端。所述的同相平衡差动放大器放大倍数设置为101，所述的差动比例放大器放大倍数设置为10，两级放大电路对微弱超低频信号放大1010倍。所述的有源滤波器3由运放A4、电容及电阻组成多路反馈式有源ニ阶带通滤波器，中心频率设置为5Hz，放大倍数设置为5。所述的比较器4采用LM358双运放芯片，所述的定时电路5采用时基芯片NE555，所述的控制电路6采用晶闸管、或继电器。下面对本实用新型各部分电路进行详细说明I、从双传感探头提取差动信号将热释电红外传感器12置于菲涅尔透镜11内焦点处，菲涅尔透镜11不仅把监视场内辐射来的红外光聚焦到红外传感器12，而且把人体活动时发出的红外能量变化集聚成“高灵敏感应区”和“空区”相隔的红外光束即光脉冲，这些光脉冲经红外探測元转换成相应的电脉冲输出，这样提高了检测灵敏度，大大提高了红外探测距离。在固定空间内布置ニ个红外传感探头1，保持一定距离，当有人在其视场内活动时，各探头所生产的输出电脉冲不可能完全同步，利用其在相位与幅值上的不同，可以利用差动比例放大器加以放大。[0026]2、同相平衡差动放大器的设计采用TL084通用JFET型四运放，具有价廉、高输入阻抗、低偏置电流、高共模抑制比特点，用它组成测量放大器2，Al、A2同相并联输入二个红外探头的差动信号，由于输入阻抗非常高，达IO12Q,所以微弱的电信号，约零点几到lMVp-p，几乎不受损失进入运放放大，A3也接成差动比例放大。A1、A2、A3的电路放大倍数设计为Kv= (1+2R4/R3) *R7/R6= (1+2*10/0. 2) *100/10=101*10=1010 倍，其中要求电阻采用精密电阻且匹配精度为0. 1%。并通过调节RPl使共模抑制比(CMRR)达到最大，约lOOdb，这样，就能抑制各种共模干扰引入的误差。总之，该放大器的设计达到了从大的共模讯号背景即干扰噪声中提取并放大了微弱的人体活动时所产生的热释电红外差模讯号。3、多路反馈有源二阶带通滤波器的设计前面已经提到过，由于人体在探头前活动时将产生0. I IOHz超低频信号。这些有用的信号应该进一步被放大通过，而其它频率的干扰信号应当被抑制掉。为此，由A4、C6、C7与Rl I R14组成多路反馈式有源二阶带通滤波器，对前级放大后经C5耦合来的信号作进一步处理，C5起隔直防漂移作用。滤波器的通带0. I 10Hz，中心频率fO=5Hz左右，要求选择性较好，取Q=10，滤波器的增益KF=5，根据KF=R13/2R11=5，Q=1/2[R13* (R11+R12)/R11*R12] 1/2=10，fO=l/2JIc6[ (R11+R12)/Rll*R12*R13]1/2=5. 1Hz，取C6=C7=10MF，由上三式解得元件电阻值如下R13=2Q/ (2 jt fO*C6)= (2*10)/6. 2832*5. 1*10*1(T6 ^ 62. 413KQ ,取 R13=62KQ，R14=R13=62 KQ ,Rll=Q/ (2 Ji fO*C6*KF) =10/ (6. 2832*5. 1*10*10_6*5) =6. 241KQ取R11=6.2KQ，R12=Q/[2 jt fOC6 (2Q2_KF) ]=10/[6. 2832*5. 1*10*1(T6 (200-5) ]=164Q ,取R12=160Q，由于A4运放组成的带通滤波器也具有信号放大作用，放大倍数KF=5，因此，由Al A4组成的超低频放大电路的总放大量K=KV*KF=1010*5=5050倍，即增益G=201gK=201g5050=74db。 4、其他后续电路放大滤波后的信号加至U2即LM358双运放组成的窗口比较器，由BI，B2和R16，R17，RP2组成比较电路，R16，RP2，R17提供基准比较电压，当放大后的交变信号大于或小于基准电平时，窗口比较器就输出高电平，经Ql即9013倒相放大后去触发U3，U3采用NE555，它与R20、C8组成单稳态电路，其暂稳时间td=l. 1R20C8=1. 1*1000*103*100*1(T6=110 秒，即输出高电平脉宽约为2min左右，使晶闸管触发导通，或使继电器动作，这样被控电器得电，进行自动控制或直接驱动声光报警装置。5、供电电源[0049]市电经Cll降压，限流，由D4 D7桥式整流，CIO, D3滤波稳压后得到12V电压，供U2，U3，Ql, Q2组成的电路工作。再经U4，U5产生+6V与-6V电压，供Al A4及相应的RC元件组成的放大滤波电路工作。人体热释电红外传感器PIRl，PIR2由+6V再经R0，C3，C4进ー步滤波后供电。 由于TL084需正负电源供电，才能进行差分放大，由U5即ICL7660电压变换器产生-6V电源供Ul使用。
权利要求1.一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于其包括两个红外探头、测量放大器、有源滤波器、比较器、定时电路、控制电路及电源电路，两个红外探头输出端连接到测量放大器输入端，测量放大器输出端连接到有源滤波器输入端，有源滤波器输出端连接比较器输入端，比较器输出端连接到定时器输入端，定时器输出端连接到控制电路输入端，控制电路输出连接到被控电器或报警装置，电源电路输出端与各部分电路电源输入端相连。
2.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的红外探头包括一个菲涅尔透镜和一个热释电红外传感器，热释电红外传感器被置于菲涅尔透镜内焦点处，两个红外探头间隔设置。
3.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的测量放大器采用TL084通用JFET型四运放，其中两个运放同相并联组成高输入阻抗、高共模抑制比的同相平衡差动放大器，第三个运放连接为差动比例放大器，同相平衡差动放大器的两个输入端分别连接到两个红外探头的输出端，同相平衡差动放大器的输出端连接到差动比例放大器的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的同 平衡差动放大器放大倍数设置为101，所述的差动比例放大器放大倍数设置为10，两级放大电路对微弱超低频信号放大1010倍。
5.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的有源滤波器由运放、电容及电阻组成多路反馈式有源二阶带通滤波器，中心频率设置为5Hz，放大倍数设置为5。
6.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的比较器采用LM358双运放芯片。
7.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的定时电路采用时基芯片NE555。
8.根据权利要求I所述的一种改进型热释电红外探测控制器，其特征在于所述的控制电路采用晶闸管、或继电器。
专利摘要本实用新型提供了一种改进型热释电红外探测控制器，其包括两个红外探头、测量放大器、有源滤波器、比较器、定时电路及控制电路，两个红外探头输出端连接到测量放大器输入端，测量放大器输出端连接到有源滤波器输入端，有源滤波器输出端连接比较器输入端，比较器输出端连接到定时器输入端，定时器输出端连接到控制电路输入端，控制电路输出连接到被控电器或报警装置。通过采用双人体热释电传感器与同相差动比例放大器相配合，合理设计电路结构及参数，抑制了共模干扰，克服了环境温度变化、强光线照射以及电磁干扰引起的探测错误，提高了探测器工作的稳定性与可靠性，扩大了探测范围。
文档编号G08B13/19GK202433096SQ20112057171
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者王登林, 郑学平, 陈建明 申请人:扬州市华晨电子有限公司, 福州迪亚瑞节能科技有限公司