红外传感器在自动门中的应用

王小洁

摘 要：红外传感器是利用物体产生红外辐射的特性来实现自动检测器件。应用范围广泛，用红外传感器控制的自动门就是其中之一，本文就介绍了由SD622和HT-7610B组成的自动门控制电路的原理及其应用。

关键词：热释电红外传感器SD622；HT-7610B红外传感控制电路；语音发声电路；交流降压整流电路

1 理论依据

1、热释电红外传感器工作原理

热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇的照射其表面温度上升 △T，其晶体内部的原子排列将产生变化引起自发极性化电荷。在上下电极之间产生电压△U， 常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及肽铅酸铅等。

热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源（热释电元件）、偏转电阻、EMI电容等元器件组成。光学滤镜的主要作用是只允许波长在10um左右的红外线（人体发出的红外线波长）通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉以抑制外界的干扰。红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有的作用，使其产生的热释电效应相互抵消、输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，两片热释电元件接收到得热量不同热释电能量也不同，不能完全抵消经处理电路处理的输出控制信号。

2、热释电红外传感器的主要工作参数有工作电压（常用的热释电红外传感器工作电压范围为3～15v）、工作波长（通常为7.5～14um）、源极电压（通常为0.4～1.1v，R=47kΩ ）、输出信号电压（通常大于2.0v）等。

3、热释电红外传感器的特点：反应速度快、灵敏度高、准确性高、测量范围广、使用方便，尤其可以进行非接触式测量使其主要应用于跌路、车辆、石油化工、食品、医药、塑料、橡胶、电力等行业的温度测量、温度检测、设备故障的诊断，在民用产品中其广泛应用于各类入侵报警器、自动开关（人体感应灯）、非接触测量、火焰报警器等自动化设施中。

2 自动门的基本构成

1、主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

2、感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；

3、动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。

4、门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。

5、门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。

6、同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。

7、下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

3 自动门的基本工作原理

感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数以便通知马达在一定时候加力和进行慢行，马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启，门扇开启后由主控器作出判断，如需关门通知马达作反向运动，关闭门扇。

4 电路结构内部元件

1、HT-7610B是红外传感器专用集成电路，它采用双列直插式16脚塑料结构，内含运算放大器、比较器、系统振荡器、计数器、延时振荡器、延时电路、门锁电路、模式及控制电路、过零检测电路和输出电路等。HT-7610B的工作电压UDD=5～12V，静态电流小于350uA，内部运算放大器的开路增益达80dB。该电路采用输出驱动晶闸管的HT-7610型器件。

5 电路工作原理

1、HT-7610B红外传感控制电路

HT-7610B输出的阶跃低电平分两路输出：一路通过C8触发双向晶闸管VS导通，使电动机M运转，门自动开启；另一路信号经C9加至IC2的触发端TG，通过功率放大的作用使其触发发声。HT-7610B的7脚为模式选择短（MODE），通过开关SB进行模式选择。当SB接1（UDD）时，HT-7610B的输出始终处于开状态；当SB接3（USS）时，输出始终处于关状态；而SB拨至空挡2时，静态下输出保持关状态，而当红外传感器受到一定强度的红外信号时，则输出低电平阶跃（开状态）。输出的低电平脉冲宽度受延时振荡器和延时电路的控制，调节延时振荡器的外接电位器RP1，可以变其延时长短。接在HT-7610B的15、16脚之间的RP2，用来调节芯片内运算放大器的增益，通过它来调节电路的控制灵敏度。HT-7610B的6脚为光控输入端（CDS），它外接由光敏电阻器RL和R3组成的光控网络。白天光照强，RL呈低阻，6脚呈低电平，有人来时，使输出产生下跳的低电平脉冲，驱动晶闸管VS导通开门和IC2发生电路；入夜后，RL呈高阻，使6脚呈高电位，将系统关闭。若不用光控，该端接地。

2、语音发声电路

IC2采用TM-801A系列語音集成电路，选用“恭喜发财”、“好运常来”的语音芯片，一旦IC2中的TG触发输入，便放出内存的语音信号，通过O/P输出，经VT1、VT2组成的达林顿管放大后，驱动扬声器B发声。

3、交流降压整流电路

HT-7610B的工作电压为5～12V，典型工作电压为9V，电路中由C1降压后，经VD1、VD2整流，并由VDW1稳压出9V电压对整个电路供电。为避免外界的电磁干扰和电源干扰，在HT-7610B芯片内设置了过零检测电路，220V交流电源经VD4整流、R5降压后接过零检测端ZC，对系统进行交流过零控制。

6 结束语

本自动门电路简单、系统功能完善、控制系统可靠，具有一定的使用性和安全性。另外，通过扩展集成电路、探头接口数、显示模块、语音电路等，可使系统性能度更高、功能更强。

参考文献

[1]王卫平、陈粟宋，《电子产品制造工艺》，高等教育出版社。2009

[2]纪晓东、赵本雁，《传感器及元件设计与应用》，机械工业出版社。2008