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被动红外(PIR)探测器的制作

被动红外(PIR)探测器的制作

点击数:7414 次   录入时间:03-04 11:41:11   整理:http://www.55dianzi.com   告警-报警-安防电路

  这种使用专用动感检测芯片和可以安装在PCB板上的红外线检测镜头所组成的PIR探测器。电路体积小巧、成本低廉,可以在黑暗中发现运动的物体并自动报警,白天自动关机。可以用于家庭防盗,重要地区的保卫等场合。
  
  使用高增益线性放大器制作动感检测器是不容易的。很多杂志对此问题的表述并不确切,它们总是觉得问题很简单。事实是:随着电路增益的增加,电路的稳定性大大减小。线路上极轻微的扰动都可能错误地触发设备。原因是:高增益放大器与报警器、LED管、继电器等使用同一电源,线路中某一个设备的动作都可能通过对稳压电源的扰动而影响放大器的输出。因此,不管是对业余爱好者还是商业用户来说,一种包含在一个集成电路芯片中的高性能动感检测电路都是很有吸引力的。Heimann就是第一个这种动感检测集成电路。但由于其价格昂贵而很少采用。在这里推荐的是由美国和中国香港生产的20脚、双列直插芯片。我们测试的结果表明它能够很好地实现动感检测功能,而且价钱更为便宜,更容易使用。
  
  对于红外探测器来说,选择一个高效率的透镜系统也是很重要的。红外镜头的要求是:能够接收波长在可见光区域以下的红外线。
  
  因此,当一个热源(如人体)从一点到另一点运动时,会在无源红外(PIR)检测器上产生一个热波信号。高质量的透镜系统配上低增益电路远比高增益电路配以质量差的透镜系统要好。一些常见的便宜的商用系统都遵循这一原则。问题是:对于业余爱好者来说,购买和建造一个曲线镜头架来安装大的塑料红外镜头,以便为传感器提供最好的红外线灵敏度十分困难。例如:在25米远处爬行的窃贼,对于红外传感系统来说,至少需要4~5cm焦距的镜头才能可靠地感受到这一物理现象,一般业余探测器则难于实现。本系统采用安装于PCB板上的透镜系统则是一种很好的折衷方案。价钱便宜,却能很好地检测到3~4米内的物体运动情况。

被动红外(PIR)探测器电路原理图

  组装
  
  首先,RE200B无源红外(PIR)传感器、光敏电阻(LDR)和装在PCB板上的塑料透镜都要安装在电路板的背面(敷铜线路一面),其他元件在PCB板正面。
  
  还要提前确定两个LED管的安装位置。可以根据你对本电路的使用方法,决定将一个或两个LED管放到背面去。
  
  将所有元件对照元件表逐一检查。注意不要接触PIR检测器的表面。一般首先焊接高度低的元件,要确保电容、LED管和二极管插入方向正确。LED管,短的管脚和外壳上平的一面是其阴极,注意不要混淆78L05与两个BC547,因为它们都使用TO-92型封装。还要注意C5是低漏电型电解电容。三个半可变电阻和三个接线端子应该最后焊接到电路板上。
  
  光敏电阻、透镜和PIR传感器要放在电路板的敷铜面上。光敏电阻LDR穿过敷铜板上的两个孔安装。安装时使LDR支撑起来,距离板面约4~8mm,焊接到位后剪断多余管脚。PIR传感器的三个管脚与PCB板的孔只有一个方向能插入,所以定位不会有问题。传感器上的槽按外壳上指示那样直接放在下面。三个管脚不要象LDR那样撑在PCB面上,而应该将管脚完全插入后焊接。然后再连接导线D-D、G-G,S-S。最后嵌入塑料透镜到位,覆盖住传感器和光敏电阻。
  
  电路说明
  
  重要事项:由于集成电路中的传感电路和PIR传感器需要约一分钟的预热时间,所以必须在开始工作一分钟之前打开电源。同样,改变设置(特别是日光级别)也需要90秒才能起作用。
  
  此电路的心脏是动感检测芯片。PIR传感器来的电信号频率很低(O.l~lOHz)、而频带很宽,芯片要对其进行优化。KC778B本身的工作电压为4~15V,78L05所需的输入电压为9~12V。
  
  电路中有三个灵敏度控制器,可参见图示简单说明。检测灵敏度由接在芯片第2脚上的半可变电阻Pl控制,当此脚的电位等于接在传感器上的第7脚的电位时(约0.5V),系统灵敏度最低。而当第2脚接地时(约0.125V),系统灵敏度最高。日光灵敏度由半可变电阻P2和光敏二极管LDR控制。一般希望此检测器在白天不起作用,而仅在夜间工作,可连接到照明线路上。
  
  如果不希望有此特点,可以将12脚接到VCC上,并且将11脚悬空。
  
  定时脉冲由P3调整,输出脉冲宽度在1.5秒以上范围。如果不外接半可变电阻和电容而直接连接18、19脚,可以得到最小的时间延迟。系统输出信号接到发光二极管LED2上,同时可通过输出端子X2接到你所选择的电铃、蜂鸣器、报警器、继电器等设备上。保护二极管Dl接在输出通路上,以短路继电器动作引起的反向电压。
  
  第17脚接发光二极管LED1。
  
  当传感器和lC感受到运动物体时,即使在白天装置的输出被关闭,此脚也总能接通。因此,这个触发器可以作为一个输出信号。在触发时其输出脉冲也有一个内置的1.5秒的延迟周期,此延迟周期实际上滤除了检测器感受到的多次脉冲。
  
  (正如LED1所显示的),当然,如果不需要,可以去掉LEDl。17脚内有一个内置的限流电阻,所以不需要外接限流电阻。
  
  输出延迟:接在触发器输出端子的电路用于给用户提供一个约30秒的输出延时,在这段时间内检测器不动作。此时间可用于检查检测器,或给用户一个打开检测器电源后离开房间的时间。

  各管脚功能详述
  
  3脚:位移滤波器。外接lOμF电容。可维持并联在整流电容上的滤波输出电压平均值。当实际的滤波输出与整流平均值不同并且差值大于设置值时,检测到运动物体。
  
  4脚:抗混淆。外接0.1μF电容。
  
  对由PIR的输入端子输入的信号有低通滤波作用。可以阻止高输入信号。
  
  5脚:直流电容。外接100μF电容,以维持电源电压的平均值。此平均值与实际电位之差被放大并耦合到整流电容上。此电容应使用低漏电的钽电容。
  
  6脚:稳压:此脚用于稳压。然而,我们发现此脚功能不佳,故本装置仍然使用外接稳压器。
  
  7脚:漏极参考电压。此电位不受电源影响。故通过一个外接分压器分压后提供给灵敏度调节的第2脚。
  
  8脚:信号源。PIR的输入端。此脚十分敏感,连线要尽可能短。在传感器下面的PCB板上有一片接地片。
  
  9脚:模拟地。10脚:数字地。
  
  13脚:增益选择。不连接此脚时,增益约为68db,此脚接地时增益为62db。本例中,此脚未使用。
  
  14脚:开/自动/关。此脚不连接时lC自动工作。接地时IC无条件关机。接Vcc时IC无条件开机。
  
  15脚:触发器。此脚不连接时,IC自动工作。如果接地,IC状态自动翻转,并且在此脚接地期间一直保持在新状态。本例中,用此功能产生一个延迟。当14,15脚功能冲突时。默认值为:IC关断。
  
  16脚:输出。可以直接驱动三态门、光电耦合器或小型继电器。
  
  输出阻抗为35Ω。允许直接驱动小功率(线圈阻抗为l00Ω)的继电器。
  
  20脚:参考频率0160Hz用于驱动最终的整流电容、带通滤波器和延时器。通过60K电阻接Vcc,通过0.1μF电容接地。




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