基于高可靠微波感应的人体传感器设计

2011-08-15 11:09:39来源: 21IC 关键字:传感器
1  工作原理

  微波感应控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测,其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径为0~5米(可调)空间微波戒备区,当人体活动时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场(或频率)相干涉而发生变化,这一变化量经HT7610A进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由白色导线输出电压控制信号。

  高可靠微波感应控制器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器,环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号(即检测到人体的移动信号) ,微波专用微处理器HT7610A首先去除幅度太小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲电路只识别脉冲足够宽的单体信号,如人体、车辆其鉴别电路才被触发,或者两秒内有2~3个窄脉冲,如防范边沿区人走动2~3步,鉴宽电路也被触发,启动延时控制电路工作。如果是较弱的干扰信号,如小体积的动物,远距离的树木晃动、高频通讯信号、远距离的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以排除。最后输HT7610A鉴别出真正大物体移动信号时,控制电路被触发,输出2秒左右的高电平,并有LED2同步显示,输出方式为电压方式,有输出时为高电平(4伏以上),没有输出时为低电平

  微波专用的微处理器HT7610A的时钟频率为16KH,当初次加电时,系统将闭锁60秒,期间完成微处理器的初始化并建立电场,这时LED1点亮60秒后熄灭,系统自动进入检测状态,当检测到有效信号时,将有5秒信号输出,并由指示灯LED2同步显示。

  控制器的外形上图所示,面板上设置有灵敏度调整孔,可以使监控距离在1~7米范围内可调,顺时针转动距离变远,逆时针转动距离变近,LED1、LED2用于指示TX982的工作状态,1.2米长的双芯屏蔽线用于连接电源和负载,其中红色线用来接正电源,白色线接输出,铜网屏蔽层接电源负极,必要时可以用类似电缆加长至50米以内使用。

  高可靠微波感应控制器电源电压为12~16V的整流变换器供电,静态耗电量在5MA左右。

  输出形式为电压方式,有输出时为高电平(4V以上),静态时为低电平,使用请参考下图。

  这是微波人体传感器驱动继电器电路图

  高可靠微波感应控制器工作非常可靠,一般没有误报,是以往红外线、超声波、热释电元件组成的报警电路以及常规微波电路所无法比拟的,是目前用于安全防范和自动监控的最佳产品。所以非常适合在仓库、商场、博物馆或者金融部门使用,具有安装隐蔽、监控范围大、系统成本低的优点。

2  典型应用

  注意:早期的高可靠微波感应人体传感器采用的是三极管开漏下拉输出,应用可以参考下面的图纸,最新的高可靠微波感应人体传感器采用的是电平输出,使用稍做变化!

  下面介绍运用高可靠微波感应控制器制作的两例实用电子装置,它们的共同特点是线路新颖简单,实用性强,制作容易,性价比高

  2.1 自动感应灯

  该自动灯可以自动识别周围环境光的亮度,能够实现人来灯亮,人走灯灭,不会误动作,可靠性高,而且电路的工作状态不会受自身灯光的干扰,可以广泛地运用在走廊、卫生间、庭院等场合实现自动照明。

  自动感应灯的电路如图1所示:由C1、C2、R1、DW、D1组成典型的电容降压电路,向高可靠微波感应控制器和CD4011提供11V直流工作电压,CD4011BP是COMS四与非门集成电路,当高可靠微波感应控制器检测到有人活动时,白线输出下拉电平10秒,A点变成低电平经F1反相后变成高电平,R3和光敏电阻GM组成光控电路,白天GM阻值较小,B点经分压后低于1/2电源电压为低电平,与非门F2封锁输出高电平通过R4使C3上的电压充至电源电压,夜晚GM的阻值较大,B点为高电平,此时如果有人在监控范围内活动,F1输出高电平,共同使F2开通输出低电平,经F3、F4反相后变成高电平,通过R5使双向可控硅BCR导通,灯泡点亮。如果人员离开监控范围,TX982停止输出A点重新变成高电平,经F1反相后变成低电平,F2封锁,输出高电平通过R4向C3缓慢充电,约30秒后C3上的电压大于1/2电源电压实F3、F4翻转,BCR截至灯泡熄灭。该电路的可靠性较高,站长用该电路制作的走廊灯已经可靠工作了近一年。

  2.2 遥控型入侵报警器

  遥控型入侵报警器如图2所示:电源部分由12V/1.2Ah的铅酸蓄电池和LM317组成恒压、限流浮充电不间断电源,可以确保蓄电池随时处于充足电状态,能够使报警器在市电停电的情况下正常工作。铅酸蓄电池的浮充电压为14.2V。LM317接成恒压源,通过调整W可以使输出端A点输出稳定的14.9V直流电压。

  电阻R4可以限制充电电流过大,D2可以防止市电停电后蓄电池反向放电。TWH9236/9238是遥控发射、接收组件。当按下发射机TWH9236的A、B、C、D中的任意一个键时,接收机TWH9238的A、B、C、D输出端也会对应输出高电平,并且锁住保存输出时的状态。

  这里将A键设定为入侵报警器工作按钮,其它的三个键设定为入侵报警器解除按钮。所以只要按下发射机A键,接收机的A输出端就会输出4伏左右的高电平并保持,再按发射机B、C、D按键的任意一个时接收机的A输出端又会变成低电平并保持。当A输出端输出高电平时,通过电阻R1使三极管T1导通,继电器J吸合,12V正电源通过继电器触点加至高可靠微波感应控制器的电源端,此时发光二极管LED点亮,指示入侵报警器已经工作,经过60秒高可靠微波感应控制器初始化结束后,入侵报警器正式工作,这时只要有人员进入监控区域,高可靠微波感应控制器的白线输出端就会输出10秒左右的下拉信号,使T2导通,高响度报警器TWH11C就会发出120dB刺耳的公安警报警声。当A输出端输出低电平时,继电器J断开,高可靠微波感应控制器得不到工作电压所以不工作。

3  使用注意事项

  高可靠微波感应控制器产生的微波信号在传输、反射接收以及放大处理过程中可能引起微量噪波,过分提高灵敏度将引起噪波误触发,在7米处人体移动3~4步被触发的灵敏度已达到使用极限,应调至在5米处移动3~4步被触发最佳。

  高可靠微波感应控制器尽量安装在室内靠墙角上方,轴向对准门窗部位安装,室外应注意抗风防水并降低灵敏度使用。

  高可靠微波感应控制器应采用12V 100mA直流电源供电,并保证任何时候供电电压不低于10伏,以使电路稳定工作,如果高响度报警器和高可靠微波感应控制器公用电源时电源容量不应小于500mA。

  高可靠微波感应控制器的输出端属于一种“下拉”控制方式,正电源通过继电器由白色线进入微波感应控制器内部,使继电器流入电流而工作,因此用电压测量法无法测出是否有输出。

关键字:传感器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0815/article_3952.html
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