1、人体热释电红外感应电路 TX0001人体热释电红外感应电路 TX0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它和 BISS0001 芯片完全兼容，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自 动快速开启各 类白炽灯、 荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、 宾馆、商场、 库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 TX0001 完全兼容 BIS0001，不但可以直接替代原用于 BIS0001 的场合，而且功耗更低，尤其是价格很有竞争力，以 BIS0001 为例，一般市场售价为 3.6 元，
2、而 TX0001 价格可以做到 2.2 元，大批量价格另议。感兴趣的客户可以购买样片进 行测试，每次需支付 15 元的邮费。特 点 *CMOS 工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用 16 脚 DIP 封装 管脚图 管脚说明 引脚 名称 I/O 功能说明 1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当 A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发 2 VO O 控制信号输出端。由 VS 的上跳变沿触发，使 Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间 Tx 之外和无 VS 的上跳变时，Vo 保持低
3、电平状态。 3 RR1 - 输出延迟时间 Tx 的调节端 4 RC1 - 输出延迟时间 Tx 的调节端 5 RC2 - 触发封锁时间 Ti 的调节端 6 RR2 - 触发封锁时间 Ti 的调节端 7 VSS - 工作电源负端 8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接 VDD，当接 “0”时可使定时器复位 9 VC I 触发禁止端。当 VcVR时允许触发(VR0.2VDD) 10 IB - 运算放大器偏置电流设置端 11 VDD - 工作电源正端 12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端 13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端 14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端
4、15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端 16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端 引脚 名 称 I/O 功能说明1 A I可重复触发和不可重复触发选择端。当 A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2 VO O控制信号输出端。由 VS的上跳前沿触发，使 Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间 Tx之外和无 VS的上跳变时，Vo 保持低电平状态。3 RR1 - 输出延迟时间 Tx的调节端4 RC1 - 输出延迟时间 Tx的调节端5 RC2 - 触发封锁时间 Ti的调节端6 RR2 - 触发封锁时间 Ti的调节端7 VSS - 工作电源负端8 VRF I 参
5、考电压及复位输入端。通常接 VDD，当接“0”时可使定时器复位9 VC I 触发禁止端。当 VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10 IB - 运算放大器偏置电流设置端11 VDD - 工作电源正端12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端工作原理TX0001 是由运算放大器、电压比较器、状 态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形
6、，来说明其工作过程。 不可重复触发工作方式下的波形首先，根据实际需要，利用运算放大器 OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器 OP2，再 进行第二级放大，同 时将直流电位抬高为 VM(0.5VDD)后，将输出信号 V2 送到由比较器 COP1 和 COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号 Vs。由于 VH0.7VDD、VL0.3VDD ，所以，当 VDD=5V时，可有效抑制1V 的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3 是一个条件比较器。当输入电压 VcVR时，COP3 输出为高电平，进入延时周期。 当 A 端接“0”电平时，在 Tx时间内任何 V2 的变化都被忽略，
7、直至 Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当 Tx时间结束时， Vo 下跳回低电平，同 时启动封锁时间定时器而进入封锁周期 Ti。在 Ti时间内，任何 V2 的变化都不能使 Vo 跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 可重复触发工作方式下的波形在 Vc=“0”、A=“0”期间，信号 Vs 不能触发 Vo为有效状态。在 Vc=“1”、A=“1”时，Vs 可重复触发 Vo为有效状态，并可促使 Vo 在Tx 周期内一直保持有效状态。 在 Tx时间内，只要 Vs发生上跳变， 则 Vo 将从 Vs上跳变时刻起继
8、续延长一个 Tx 周期；若 Vs 保持为“1”状态，则 Vo 一直保持有效状态；若 Vs 保持为“0”状态，则在 Tx 周期结束后 Vo 恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间 Ti时间内，任何 Vs 的变化都不能触发 Vo为有效状态。 应用线路图 TX0001 的热释电红外开关应用电路图 上图中，运算放大器 OP1 将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3 耦合给运算放大器 OP2进行第二级放大，再经由电压比较器 COP1 和 COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延迟时间定时器，输出信号 Vo经 晶体管 T1 放大驱动继电 器接通负载。 上图中，R3 为
9、光敏电阻，用来 检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3 的电阻值会降低，使 9 脚的输入保持为低电平，从而封 锁触发信号Vs。SW1 是工作方式选择开关，当 SW1 与 1 端连通时，芯片 处于可重复触发工作方式；当 SW1 与 2 端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小调整，值为 Tx24576xR9C7；触发封锁时间 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小调整，值为 Ti24xR10C6。 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 被动式
10、热释电红外探头的工作原理及特性：在自然界，任何高于绝对温度（-273 度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。 在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为 8一 12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的
11、差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在 PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在 PIR上产生变化热释红外信号，这样 PIR就能产生变化的电信号。 人体都有恒定的体温，一般在 37度，所以会发出特定波长 10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的 10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的 10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化
12、时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1) 这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为 10微米左右的红外辐射必须非常敏感。 2) 为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3) 被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4) 人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也
13、不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5) 菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 被动式热释电红外探头的优缺点： 优点是本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。缺点是：容易受各种热源、光源干扰 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。易受射频辐射的干扰。 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 红外线热释电传感器的安装要求：红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装位置和方式有极大的关系.。正确的安装应满足下列条件：1、红外线热释电传感器应离地面 22.
14、2 米。2、红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。3、红外线热释电传感器和被探测的人体之间不得间隔家具、大型盆景、玻璃、窗帘等其他物体。4、红外线热释电传感器不能直对门窗及有阳光直射的地方，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。5、安装探测器的天花板或墙要坚固，不能有晃动或震动。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
