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熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用 傳感器是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
   熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器,它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。本刊1998年第12期刊登了“超小型熱釋電集成紅外傳感器”一文后,引起廣大讀者的興趣,但由于價(jià)格昂貴使不少愛(ài)好者及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者望洋興嘆。本文將介紹一種功能完全與該傳感器一樣的熱釋電紅外檢測(cè)器,但它的價(jià)格較便宜,非常適合廣大愛(ài)好者自制家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)或自動(dòng)化節(jié)能裝置,也適合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員作二次開(kāi)發(fā)。它的特點(diǎn)是有一個(gè)造型漂亮的外殼,內(nèi)部可裝入防盜報(bào)警系統(tǒng)或自動(dòng)化節(jié)能裝置的全部電路,省去制作外殼的時(shí)間及勞動(dòng)。它的外形、尺寸及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外,檢測(cè)器部分電路調(diào)試難度較大,一般愛(ài)好者沒(méi)有儀器不易調(diào)試好而影響整個(gè)系統(tǒng)(或電路)的性能,現(xiàn)這部分電路已由工廠裝配、調(diào)試、測(cè)定,保證性能,解決了制作中的難題。
熱釋電傳感器基本知識(shí)
  實(shí)質(zhì)上熱釋電傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成,在元件兩個(gè)表面做成電極,如圖2所示。在環(huán)境溫度有ΔT的變化時(shí),由于有熱釋電效應(yīng),在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷ΔQ,即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高,在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失,即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí),ΔT=0,則傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū),因人體溫度與環(huán)境溫度有差別,產(chǎn)生ΔT,則有ΔT輸出;若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng),則溫度沒(méi)有變化,傳感器也沒(méi)有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動(dòng)傳感器。
  由實(shí)驗(yàn)證明,傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡),其檢測(cè)距離小于2m,而加上光學(xué)透鏡后,其檢測(cè)距離可增加到10m左右。
 XN-09型熱釋電紅外檢測(cè)器
  XN-09型熱釋電紅外檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。放大器將傳感器輸出的微弱電壓信號(hào)放大,并由濾波電路將雜波濾掉。放大后的電壓輸入電壓比較器的同相端與反相端的基準(zhǔn)電壓(閾值電壓)相比較:當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí),其放大后的信號(hào)電壓大于閾值電壓,電壓比較器輸出高電平,當(dāng)無(wú)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū),或者環(huán)境溫度有些變化也產(chǎn)生電壓信號(hào),但由于此電壓信號(hào)較小,雖也經(jīng)放大其值小于閾值電壓,比較器輸出仍為低電平。電壓比較器部分的電路圖如圖4所示。
  電壓比較器起到鑒別有無(wú)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的作用,同時(shí)也消除環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的干擾。溫度補(bǔ)償電路使輸出穩(wěn)定,有輸出時(shí)發(fā)光二極管亮。電壓比較器輸出的高電平經(jīng)驅(qū)動(dòng)器后輸出,輸出電壓大于3V。
  該檢測(cè)器主要技術(shù)參數(shù):工作電壓85V~12V(直流);靜態(tài)電流小于8mA;內(nèi)部有溫度補(bǔ)償,使輸出穩(wěn)定;上電后不穩(wěn)定時(shí)間約1分鐘;檢測(cè)距離6~10m;水平角度120°;有人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)輸出高電平(大于3V);工作溫度范圍-10℃~+40℃。
  該檢測(cè)器有3根接線:紅色接電源正極,棕色(或黑色)接電源負(fù)極(地),黃色為信號(hào)輸出線(控制線)。
  使用注意事項(xiàng):檢測(cè)器應(yīng)避開(kāi)日光、汽車(chē)頭燈、白熾燈直接照射,也不能對(duì)著熱源(如暖氣片、加熱器)或空調(diào),以避免環(huán)境溫度較大的變化而造成誤報(bào);檢測(cè)器安裝必須牢固,避免因風(fēng)吹晃動(dòng)而造成誤報(bào);傳感器表面不允許用手摸;光學(xué)透鏡外表面要定期用濕軟布或棉花擦凈,避免塵土影響靈敏度;安裝高度2~22m,如圖5所示。
  要特別提出的是該檢測(cè)器電路板在工廠已調(diào)試好,保證檢測(cè)距離大于6m。若整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)有問(wèn)題,請(qǐng)不要調(diào)整或改動(dòng)這部分電路,否則檢測(cè)距離就不能保證。
家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)
  本文介紹一種家用防盜報(bào)警系統(tǒng)供愛(ài)好者參考。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能較全、電路簡(jiǎn)單可靠、制作方便(無(wú)特殊元器件),并且主要元器件都可以郵購(gòu)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。它由三路檢測(cè)器經(jīng)或門(mén)后驅(qū)動(dòng)自保繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光及聲音報(bào)警。
電源電路如圖7所示,報(bào)警電路如圖8所示。
電源電路:它由不穩(wěn)壓的約12V(UA)輸出、9V穩(wěn)壓輸出(UB)及上電延遲(約2分)輸出UC(約9V)3部分組成。UA、UB較簡(jiǎn)單,這里僅介紹一下延遲上電電路。因?yàn)闊後岆妭鞲衅髟谏想姾蠹s有一分鐘的不穩(wěn)定時(shí)間,在不穩(wěn)定時(shí)間里會(huì)有較大的信號(hào)輸出。為防止這種不穩(wěn)定時(shí)間產(chǎn)生的誤報(bào)警,使報(bào)警電路延遲上電以達(dá)到不誤報(bào)的作用。另外,在開(kāi)啟報(bào)警系統(tǒng)后,人員可有一些時(shí)間離開(kāi)檢測(cè)區(qū)。
  上電后C3經(jīng)R1充電,電容上的電壓漸增。當(dāng)充電電壓大于VD1穩(wěn)定電壓加上VT1的Ube電壓時(shí),VT1才導(dǎo)通,即延遲時(shí)間取決于R1及C3的乘積,按圖7電路參數(shù),延遲時(shí)間大于2分鐘。關(guān)掉電源時(shí)(SQ1),電容C3上的電荷被開(kāi)關(guān)短路而放盡,為下次啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。
  報(bào)警系統(tǒng)電路的傳感器由不同功能的檢測(cè)器組成,分別簡(jiǎn)介如下:
  1 人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部分電路
  它由R6、RG組成光電控制電路,調(diào)整R6使白天時(shí)熱釋電檢測(cè)器輸出電壓在RG上的分壓小于VT3的導(dǎo)通電壓(06V),起到白天不報(bào)警作用。若需要白天也參與報(bào)警,只要將RG去掉即可。VT3、VT4組成電平轉(zhuǎn)換電路。因?yàn)閄N-09輸出高電平時(shí)僅3V,經(jīng)VT3、VT4電平轉(zhuǎn)換電路后,在R10上輸出的電平可接近9V。
  2 門(mén)、窗被撬檢測(cè)電路
  K1、K2為干簧管與磁鋼一起組成的門(mén)窗防撬傳感器,該傳感器已有成品,如圖9所示。當(dāng)磁鋼與干簧管之間距離小于(安裝時(shí)應(yīng)盡可能靠近)5mm時(shí),干 簧管閉合,輸出為低電平;當(dāng)門(mén)、窗被撬,它們之間距離大于10mm時(shí),輸出為高電平(報(bào)警信號(hào))。K1、K2中有任一起作用即報(bào)警。
  3 物品被移動(dòng)檢測(cè)電路
  它由微型輕觸式開(kāi)關(guān)SQ2和SQ3組成。平時(shí)開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài),當(dāng)物品被移動(dòng)時(shí),開(kāi)關(guān)被打開(kāi),輸出高電平(報(bào)警信號(hào)),如圖10所示。在白天時(shí)門(mén)窗要打開(kāi),或抽屜要打開(kāi),可閉合SQ4、SQ5,使這兩部分不起作用(用虛線畫(huà)出)。
  這三種檢測(cè)器的數(shù)量不限,即人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器也可按需要增加到2~3個(gè),K1、K2及SQ2、SQ3可根據(jù)需要增減。
  三路檢測(cè)器中通過(guò)由VD2~VD4組成的或門(mén)來(lái)驅(qū)動(dòng)VT5,其中任一路輸出為高電平時(shí)VT5導(dǎo)通,繼電器K3吸合,一組常開(kāi)觸頭K3-1實(shí)現(xiàn)自保,另一組觸頭K3-2接通高響度報(bào)警器(約120dB)并使VD6發(fā)光。如有必要,VT5、K3及高響應(yīng)報(bào)警器電路也可裝在別的房間。一旦報(bào)警,即使門(mén)窗復(fù)位、被移動(dòng)的物品復(fù)位或離開(kāi)熱釋電檢測(cè)區(qū),報(bào)警不會(huì)停止,只有當(dāng)按下SQ6按鈕時(shí)才會(huì)停止。
  這種防盜報(bào)警系統(tǒng)除適用于家庭用外,也適用于小型工廠、庫(kù)房等。
自動(dòng)化節(jié)能裝置
  熱釋電檢測(cè)器另一個(gè)應(yīng)用是自動(dòng)化節(jié)能裝置。例如,在大型機(jī)場(chǎng)里有很多自動(dòng)電梯,一天中早、晚客流量較少時(shí),電梯空運(yùn)轉(zhuǎn)耗電較大,若采用自動(dòng)化節(jié)能裝置時(shí),可節(jié)省電能,如圖11所示。當(dāng)無(wú)人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí),電梯不運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)人要乘電梯進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí),電梯開(kāi)動(dòng),載人上樓;當(dāng)把人送上樓后若無(wú)人上電梯,則電梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
  在家庭中有一些半暗的客廳,白天也要開(kāi)燈(或者暗衛(wèi)生間),也可裝自動(dòng)開(kāi)燈裝置。即有人在時(shí)燈亮,人走后燈滅。這種電路如圖12(a)所示(電源部分與圖7相同)。
  該電路由檢測(cè)器、電平轉(zhuǎn)換、延遲電路及驅(qū)動(dòng)電路等組成。
  1 延遲電路
  由CD4069六反相器中的四個(gè)組成延遲電路。當(dāng)有人在檢測(cè)區(qū)并作一定的運(yùn)動(dòng)(或活動(dòng)),則9012輸出高電平,第2個(gè)反相器也輸出高電平。此高電平經(jīng)二極管VD1向電容器C快速充電到接近UC,則第4個(gè)反相器也輸出高電平。電容器C上的電荷向R放電,由于R阻值較大,放電較慢,按圖上的參數(shù)(C=220μF、R=102MΩ),約經(jīng)12分鐘后C上的電壓才降到1/2UC,使第4個(gè)反相器輸出低電平。其波形如圖12(b)所示。改變不同的R、C可獲得不同的延遲時(shí)間,可根據(jù)要求選擇。
 該延遲電路的特點(diǎn)是它是一種累計(jì)型延時(shí)電路,即在延遲過(guò)程中又有脈沖輸入,則延遲時(shí)間會(huì)增加。例如延遲電路的延遲時(shí)間為10分鐘,若在以后時(shí)間內(nèi)有人在不斷運(yùn)動(dòng)(或活動(dòng)),則1腳會(huì)不斷輸入脈沖,延遲時(shí)間不斷延長(zhǎng)。
  2 驅(qū)動(dòng)電路
  由三極管9013及繼電器K組成驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)CD4069的8腳輸出高電平時(shí),9013導(dǎo)通,繼電器K吸合,VD2亮,常開(kāi)觸頭閉合,給220插座提供了電源。若是插上電燈(如用于半暗廳),則人在燈亮,人走后經(jīng)一段延遲時(shí)間燈自滅。
  繼電器工作電壓為12V,觸頭容量與負(fù)載電流有關(guān)(觸頭工作電壓要滿足220電壓)。
結(jié)束語(yǔ)
  以上電路僅供愛(ài)好者實(shí)驗(yàn)及制作。但要說(shuō)明的是,因?yàn)闊後岆妭鞲衅鳈z測(cè)的是溫度,有時(shí)小動(dòng)物(貓、狗)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)也會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。如果有條件可以設(shè)計(jì)成雙鑒電路(如雷達(dá)探測(cè)器)再加一個(gè)與門(mén),則可提高可靠性,大大地減少誤報(bào)的概率。
如果檢測(cè)器與驅(qū)動(dòng)電路分裝兩地,距離較遠(yuǎn),則可以采用屏蔽線,以防止外界干擾而產(chǎn)生誤報(bào)。
讀者也可以根據(jù)自己的要求或參考其它電路來(lái)實(shí)現(xiàn)有其它功能的防盜報(bào)警系統(tǒng)或自動(dòng)化節(jié)能裝置。

智能一體化的表頭可以顯示的流量單位眾多,在立方米、加侖、升、標(biāo)準(zhǔn)立方米、標(biāo)準(zhǔn)升等,可以設(shè)定固定壓,溫度參數(shù)對(duì)氣體來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償,對(duì)壓力還有溫度參數(shù)變化不大的場(chǎng)合,可以使用該流量計(jì)進(jìn)行固定補(bǔ)償積算。

    渦輪流量計(jì)傳感器部分的維護(hù)保養(yǎng)需要注意以下幾點(diǎn):

    使用和調(diào)整:

    使用時(shí),應(yīng)該保持被測(cè)液體清潔,不含纖維還有顆粒等雜質(zhì)。

    傳感器在開(kāi)始使用的時(shí)候,應(yīng)該先將傳感器里面緩慢的充滿液體,然后再開(kāi)啟出口的閥門(mén),嚴(yán)禁傳感器處在無(wú)液體狀態(tài)的時(shí)候受到高速流體的沖擊。

    傳感器的維護(hù)周期一般是半年。檢修清洗時(shí),請(qǐng)注意不要損傷測(cè)量腔內(nèi)的零件,特別是葉輪。裝配的時(shí)候請(qǐng)看好導(dǎo)向件及葉輪的位置關(guān)系,

傳感器不用時(shí),應(yīng)清洗內(nèi)部液體,而且在傳感器兩端要加上防護(hù)套,防止塵垢進(jìn)入,然后置于干燥的地方保存。配用的時(shí)候的過(guò)濾器應(yīng)該定期清洗,不用的時(shí)候,應(yīng)該清洗內(nèi)部的液體,同傳感器一樣,加防塵套,置于干燥處保存。

    在傳感器安裝前,先跟顯示儀表或者示波器接好連線,通電源,用口吹或者手撥葉輪,使得其快速旋轉(zhuǎn)觀察有無(wú)顯示,當(dāng)有顯示的時(shí)候再安裝傳感器。若無(wú)顯示,應(yīng)該檢查有關(guān)各部分,排除故障。

電子地磅傳感器泡水了怎么解決

 電子地磅廣泛應(yīng)用于工廠、貨場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ),港口、車(chē)間、糧庫(kù)、收購(gòu)站等場(chǎng)合的進(jìn)出物資計(jì)量、庫(kù)存計(jì)量、監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理。適用于冶金、礦山、化工、糧食、物流等行業(yè),是各種載貨卡車(chē)、掛車(chē)、半掛車(chē)、集裝箱車(chē)、自卸車(chē)、農(nóng)用車(chē)等載重車(chē)輛稱重計(jì)量的理想選擇。

  電子地磅屬于電子類產(chǎn)品,水汽容易對(duì)地磅秤的電路或是配件造成損害。特別對(duì)于一些淺基坑汽車(chē)衡是不可避免的情況,很多用戶都會(huì)問(wèn),地磅秤要是進(jìn)水了要怎么辦?造成什么影響?該如何解決?

  一、電子地磅傳感器進(jìn)水會(huì)呈現(xiàn)四個(gè)角角差過(guò)大,如果是地磅秤地磅傳感器長(zhǎng)期凈泡在水中,那地磅傳感器內(nèi)部電路也有可能遭到損壞,導(dǎo)致稱重差錯(cuò)多過(guò)的現(xiàn)象;

  處理辦法:要是毫伏信號(hào)的傳感器,你可以用萬(wàn)用表分別測(cè)量地磅傳感器激勵(lì)電源(紅,黑)和信號(hào)輸出(綠,白)觀察阻抗。如果基本一致的話傳感器就沒(méi)有太大問(wèn)題。如果阻抗一致。地磅秤稱量還有異常的話,應(yīng)當(dāng)分別將傳感器接入儀表。觀察每只傳感器的單獨(dú)測(cè)量值。傳感器如果損壞是沒(méi)有信號(hào)輸出的,顯示儀表也不會(huì)有數(shù)值。

  二、地磅接線盒是接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站,如果接線盒進(jìn)水了,內(nèi)部電路就會(huì)因?yàn)榉e水短路,那么輸送出的信號(hào)必定不穩(wěn)定。稱重時(shí)儀表容易跳數(shù)。

  處理辦法:打開(kāi)接線盒取下來(lái),用吹風(fēng)機(jī)吹干接線盒進(jìn)水部分,再試著看看是否能正常稱重,若還是不行,那就需要替換接線盒了。

  三、正常開(kāi)機(jī)后稱重結(jié)果偏輕或者偏重

  還有一類較為常見(jiàn)的現(xiàn)象就是說(shuō),稱重出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際有偏差,那應(yīng)該按照地磅秤標(biāo)定說(shuō)明書(shū)上面的步驟,重新標(biāo)定。如果說(shuō)還不可以用,那應(yīng)該就是地磅秤傳感器的問(wèn)題了,建議更換一下地磅秤傳感器試試。

  四、稱重是顯示器顯示的數(shù)字不穩(wěn)定。

  如果說(shuō)數(shù)字不穩(wěn)定,那就不妨可以將地磅秤重置于水平的地面上進(jìn)行調(diào)整稱重,如果有效的話,就說(shuō)明是該故障是由于地磅秤沒(méi)有放置在水平面上稱重導(dǎo)致的。

  五、電子地磅秤出現(xiàn)負(fù)數(shù)

  1、可能是地磅傳感器問(wèn)題。我們知道傳感器是地磅秤的核心,而傳感器的結(jié)構(gòu)是壓力彈性結(jié)構(gòu),如果沒(méi)有傳感器彈性體沒(méi)有回位,則可能出現(xiàn)負(fù)數(shù)的情況。

  2、地磅秤內(nèi)部限位以及內(nèi)部電路可能有損壞。

  六、稱重完畢后,取下稱重物時(shí)顯示器不歸零

  在沒(méi)有稱重物的情況下,顯示器不歸零的情況出現(xiàn)時(shí),可以查看地磅秤數(shù)據(jù)線是否有破損,如果有的話及時(shí)更換數(shù)據(jù)線就可以了。

  七、打開(kāi)電源后,地磅秤稱重儀表無(wú)反應(yīng)

  有些時(shí)候,打開(kāi)地磅秤進(jìn)行稱重的時(shí)候發(fā)現(xiàn)地磅秤稱重儀表毫無(wú)反應(yīng)。出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查電源連接線和稱重儀表連接線是不是接好了。如發(fā)現(xiàn)沒(méi)有接好或發(fā)現(xiàn)連接線破損的話,及時(shí)接好線或更換就好了。



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