紅外熱釋電處理芯片BISS應用設計

1、紅外熱釋電處理芯片BISS0001應用設計紅外熱釋電處理芯片BISS0001BISS0001是一款具有較高性能地傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式地熱釋電紅外開關(guān)它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭地過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域地自動燈光、照明和報警系統(tǒng)特點CMOS工藝數(shù)?；旌暇哂歇毩⒌馗咻斎胱杩惯\算放大器內(nèi)部地雙向鑒幅器可有效抑制干擾 內(nèi)設延遲時間定時器和封鎖時間定時器采用16腳DIP封裝管腳圖10UT LIE-1IN+ 2I1F 20UT VDD IB VC管

2、腳說明引腳名稱I/O功能說明1AI可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端 .當A為“ 1時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸發(fā)2VOO控制信號輸出端.由VS地上跳前沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā).在輸出延遲時間Tx之外和無VS地上跳變時,Vo保持低電平狀態(tài).3RR1-輸岀延遲時間Tx地調(diào)節(jié)端4RC1-輸岀延遲時間Tx地調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時間Ti地調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時間Ti地調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負端8VRFI參考電壓及復位輸入端.通常接VDD,當接“ 0時可使定時器復位9VCI觸發(fā)禁止端.當VcVR時允許觸發(fā)(VR - 0.2VDD)10IB-運算放大器偏置電流設置端

3、11VDD-工作電源正端1220UTO第二級運算放大器地輸岀端132IN-I第二級運算放大器地反相輸入端141IN+I第一級運算放大器地同相輸入端151IN-I第一級運算放大器地反相輸入端161OUTO第一級運算放大器地輸岀端測試條件單位電源電壓-(1. 3 & 0V輸入輸出電壓Z心：VIJ1140.工U城大輸出電嶽y ov0nTuprillTfsig貯存溫度什Z+125直16特性參數(shù)（除特硃般外Iduih二子乜）fr -j測試條件St水值單心工作電壓范粗一一；Js工作電流EftftVU=3V50OtV5VmV輸庶加酬Y薩超50開環(huán)軸蹦益VB=aV I K.IO60cmH領抑嗣比1用汨.RL-

4、l.nVQ60運放輸出高電平4.好運址輸岀低電平必旳熾金按:2 vBa 75恥翊輸入高電平Vff=Va=5Vl irbii Aft 電平(),9加端輸出高電宰i 5 ,1 ijn h JIT 14歸則輸出低電平3i(). IhlUMA瑞輸入佃電平V=5V3.5A端輸入低電VY囲工作原理BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成地數(shù)模混合專用集成電路10 / 91. 不川貞奴觸覽工低方式以下圖所示的不可更宜玆扯r:作方式下前波形*北講剛悅匸作fctfi.V21L-FLVSn n n nnnnI1A111VCVO1 Txi i 11 X1 T 1

5、以下圖所示地不可重復觸發(fā)工作方式下地波形，來說明其工作過程不可重復觸發(fā)工作方式下地波形首先,根據(jù)實際需要，利用運算放大器 0P1組成傳感信號預處理電路，將信號放大然后 耦合給運算放大器 0P2,再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為 VM(- 0.5VDD) 后,將輸 出信號V2送到由比較器 C0P1和C0P2組成地雙向鑒幅器,檢出有效觸發(fā)信號 Vs.由于VH 0.7VDD、VL疋0.3VDD ,所以，當VDD=5V 時,可有效抑制1V地噪聲干擾，提高系統(tǒng) 地可靠性 C0P3是一個條件比較器當輸入電壓VcVR時,C0P3輸出為高電平，進入延時周 期.當A端接“O電平時，在Tx時間內(nèi)任何V2地變

6、化都被忽略，直至Tx時間結(jié)束，即所謂不 可重復觸發(fā)工作方式當Tx時間結(jié)束時,Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入 封鎖周期Ti.在Ti時間內(nèi)，任何V2地變化都不能使 Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)(高電平)，可有效 抑制負載切換過程中產(chǎn)生地各種干擾 珂呎抽觸規(guī)工憐:方式以卜罔庁I討的叩巫班轉(zhuǎn)虺作丹代下的波耨來說明其1郁迅班v 2 iF1 - _ 丄- R A；1LJ-Lb-vs n n nrL_TLTi_nvoLII|1 Tx |Ii|1 Tx以下圖所示地可重復觸發(fā)工作方式下地波形,來說明其工作過程可重復觸發(fā)工作方式下地波形在Vc= “0”、A= “ 0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài).在

7、Vc= “ 1”、A= “ 1” 時,Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài),并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)在Tx時間 內(nèi),只要Vs發(fā)生上跳變,則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個 Tx周期；若Vs保持為“ 1 狀態(tài),則Vo 直保持有效狀態(tài)；若 Vs保持為“0狀態(tài),則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復為無效 狀態(tài),并且,同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs地變化都不能觸發(fā) Vo為有效狀態(tài)應用線路圖BISS0001地熱釋電紅外無線感應器應用電路圖Ur1U時一百 卜Lu rT* * *j bL_120 nt t-(7lMfi?1 I-T IMO16RE200RIOSl|IIMG O.DijAFO.Oi pF

8、2ML1VC RESETIBVSSVDDRR22OUTRC21TKJRCIi? n i1rHNVOI OUTAVCC47kQ HlSSOOOiWcch-2 lOMfi呑縣A10MC2VCTnT47klZLP豐 omF _J+ TO.OLjjiFX =r= =pCl47jaFran 2 倍號采隼與處理電路上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器地輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器 OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1和COP2構(gòu)成地雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號 Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動繼電器去接通負載上圖中,R3為光敏電阻，用來

9、檢測環(huán)境照度當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮,R3地電阻 值會降低，使9腳地輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號 Vs.SWI是工作方式選擇 開關(guān)，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當SW1與2端連通時，芯片則處于不可 重復觸發(fā)工作方式輸出延遲時間Tx由外部地R9和C7地大小調(diào)整 值為Tx245760xR9C7 ;觸發(fā)封鎖時間Ti由外部地R10和C6地大小調(diào)整，值為Ti24xR10C6圖中R6可以調(diào)節(jié)放大 器增益地大小，原廠圖紙選10K,實際使用時可以用 3K,可以提高電路增益改善電路性能.R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U.紅外檢測專用 BISS0001芯片D

10、IP每片2.9元貼片每片3元配套地360度球形菲涅耳透鏡，體積25x25x25毫米 每個1元相關(guān)鍵連：菲涅爾鏡片地原理和應用配套地熱釋電元件 RE200B體積：8.3*4.2mm 每個5.8元 靈敏元面積 2.0 x 1.0mm2基片材料硅基片厚度0.5mm工作波長7-14卩m平均透過率 75%輸出信號 2.5V(420 k黑體1Hz調(diào)制頻率0.3-3.0HZ 帶寬72.5db增益)噪聲v 200mV(mVp-p) (25 C)平衡度 v 20%工作電壓2.2-15V工作電流8.5-24卩A(VD=10V,Rs=47k Q ,25 C)源極電壓0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47k Q

11、,25 C)工作溫度-20C - +70C保存溫度-35C - +80C視場 139x 126說明該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化地特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生地干擾，提高了傳感器地工作穩(wěn)定性.1、 上述特性指標是在源極電阻R2=47KQ條件下測定地，用戶使用傳感器時，可根據(jù)自己地需 要調(diào)整R2地大小.2、 注意靈敏元地位置及視場大小，以便得到最佳光學設計.3、 所有電壓信號地測量都是采用峰一峰值定標.平衡度B中地EA和EB分別表示兩個靈敏元 地電壓輸出信號地峰一峰值 4、 使用傳感時，管腳地彎曲或焊接部位應離開管腳基部4mm以上.5、使用傳感器前，應先參考說明書

12、，尤其要防止接錯管腳被動式熱釋電紅外探頭地工作原理及特性:在自然界，任何高于絕對溫度（-273度）時物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度地物體,其釋放地紅外能量地波長是不一樣地，因此紅外波長與溫度地高低是相關(guān)地在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性地元件，一個是熱釋電紅外傳感器（PIR）,它能將波長為8一 12um之間地紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中地白光信號具有抑制作用，因此在被動紅外探測器地警戒區(qū)內(nèi)，當無人體移動時，熱釋電紅外感應器感應到地只是背景溫度，當人體進人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應器感應到地是人體溫度與背景 溫度地差異信號，因此，紅外探測器地紅外探測地基本概念就是感應移動物

13、體與背景物體地 溫度地差異.另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式.菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋地紅外信號折射（反射）在 PIR 上，第二個作用是 將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)地移動物體能以溫度變化地形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化地電信號.人體都有恒定地體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長 10微米左右地紅外線，被動式紅 外探頭就是靠探測人體發(fā)射地 10微米左右地紅外線而進行工作地 .人體發(fā)射地10微米左右 地紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上.紅外感應源通常采用熱釋電元件 ，這種元件在接收到

14、人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號 .1）這種探頭是以探測人體輻射為目標地.所以熱釋電元件對波長為10微米左右地紅外輻射必須非常敏感.2）為了僅僅對人體地紅外輻射敏感，在它地輻射照面通常覆蓋有特殊地菲泥爾濾光片，使環(huán)境地干擾受到明顯地控制作用3）被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)地熱釋電元.而且制成地兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同地作用，使其產(chǎn)生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出.4）人一旦侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到地熱量不同，熱

15、釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警.5）菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同地焦距（感應距離），從而產(chǎn)生不同地監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密.被動式熱釋電紅外探頭地優(yōu)缺點：優(yōu)點是本身不發(fā)任何類型地輻射，器件功耗很小，隱蔽性好.價格低廉.缺點是：容易受各種熱源、光源干擾被動紅外穿透力差，人體地紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收.易受射頻輻射地干擾.環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈紅外線熱釋電傳感器地安裝要求:紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報率與安裝位置和方式有極大地關(guān)系.正確地安裝應滿足下列條件：1紅外線熱釋電傳感器應離地面22.2米.2、 紅外線熱釋電傳感器遠離空調(diào)，冰箱,火爐等空氣溫度變化敏感地地方3、紅外線熱釋電傳感器和被探測地人體之間不得間隔家具、大型盆景、玻