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電子信息與自動化學院陳新崗電氣測試技術電氣測試技術12/24/20221電子信息與自動化學院電氣測試技術電氣測試技術12/17/20第5章微型化和智能化傳感器5.1概述5.2微型溫度傳感器5.3硅壓阻式微型壓力傳感器5.4電容式微型傳感器5.5智能化變送器12/24/20222第5章微型化和智能化傳感器5.1概述12/17/205.1概述隨著微電子技術、微計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,傳感器也步入了微型化和智能化的發(fā)展時代。由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,可將組成傳感器的多個單元集成在一塊芯片上,包括檢測元件、信號的調制、解調電路、信號放大和轉換電路、線性化處理、輸入、輸出電路和通信功能等模塊集成在一塊或二塊芯片上,從而極大地縮小了傳感器的體積,為傳感器的微型化創(chuàng)造了條件。微計算機(尤其是單片機)在傳感器中的應用,利用其強大的控制與信號處理能力,傳感器的功能更加強大。例如,自動零點和增益校正、非線性校正、溫度自動補償、自動消除交叉靈敏度的影響、量程自動切換、自檢和自診斷等,給傳感器賦予了智能化功能。隨著網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,傳感技術的發(fā)展已進入嶄新的發(fā)展階段。各種現(xiàn)場總線在傳感器中的應用,傳感器已實現(xiàn)了網(wǎng)絡化。12/24/202235.1概述隨著微電子技術、微計算機技術和網(wǎng)絡通信微型化與智能化傳感器的特點精度高高可靠性與高穩(wěn)定性高信噪比與高分辨率

功能更強大自適應能力強體積小性能價格比高微型傳感器與智能傳感器是當前世界傳感技術發(fā)展的重要趨勢。12/24/20224微型化與智能化傳感器的特點精度高微型傳感器與智能傳感器是當前5.2微型溫度傳感器5.2.1熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉換成電壓信號輸出。同時,它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。將這個電壓信號加以放大,便可驅動各種控制電路,如作電源開關控制、防盜防火報警、自動監(jiān)測等。熱釋電紅外傳感器不僅適用于防盜報警場所,亦適于對人體傷害極為嚴重的高壓電及×射線、射線自動報警等。

12/24/202255.2微型溫度傳感器5.2.1熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比,具有如下特點:●不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。●靈敏度高、控制范圍大?!耠[蔽性好,可流動安裝。

熱釋電晶體具有自發(fā)的電極化能力,電極化強度與溫度有關,晶體的這種性質稱為熱釋電效應。常溫下,雖然晶體也產(chǎn)生熱釋電效應,在與自發(fā)極化強度垂直的兩端面出現(xiàn)極性相反、密度等于的面束縛電荷,但是該電荷被晶體內部和外部的自由電荷中和,故對外呈現(xiàn)中性。由此可見,不能在靜態(tài)條件下測量熱釋電晶體的自發(fā)極化電荷。12/24/20226熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路用它制作的防盜報警器與目前市熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料,如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2×lmm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件,并將兩個探測元件以反極性串聯(lián),以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號,經(jīng)裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡,每一透鏡單元都只有一個不大的視場角,當人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運動時,順次地進入第一、第二單元透鏡的視場,晶片上的兩個反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當然,如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面,它是“視而不見”的。菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上,同時也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū),以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性。12/24/20227熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料,如鋯鈦酸鉛系

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理,在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時,人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”,這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,從而加強其能量幅度。

人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um,而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口,這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。

一旦人侵入探測區(qū)域內,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的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,經(jīng)信號處理而報警。

菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同,具有不同的焦距(感應距離),從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場,視場越多,控制越嚴密12/24/20228

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理,在探測器前

傳感器不加菲涅爾透鏡時,其檢測距離小于2m,而加上該透鏡后,其檢測距離可增加3倍以上。12/24/20229傳感器不加菲涅爾透鏡時,其檢測距離小于2m,而加上該透熱釋電套件12/24/202210熱釋電套件12/17/202210熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭12/24/202211熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭12/17/2022熱釋電報警器(續(xù))菲涅爾透鏡Φ5mm接插件12/24/202212熱釋電報警器(續(xù))菲涅爾透鏡Φ5mm接插件12/17/20熱釋電報警器(續(xù))

吸頂式熱釋電報警器12/24/202213熱釋電報警器(續(xù))吸頂式熱釋電報警器12/17/熱釋電傳感器應用

熱釋電傳感器用于自動亮燈,當然也可以用于防盜熱釋電傳感器的感應范圍12/24/202214熱釋電傳感器應用熱釋電傳感器用于自動亮燈,當然也可以用熱釋電感應燈熱釋電傳感器12/24/202215熱釋電感應燈熱釋電傳感器12/17/202215自動感應燈

(參考施特朗公司資料)12/24/202216自動感應燈

(參考施特朗公司資料)12/17/202216熱釋電傳感器在智能空調中的應用智能空調能檢測出屋內是否有人,微處理器據(jù)此自動調節(jié)空調的出風量,以達到節(jié)能的目的。

空調中,熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀,從而能感受到屋內一定空間角范圍里是否有人,以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍12/24/202217熱釋電傳感器在智能空調中的應用智能空調能檢測出屋內是可以用于以下各種實用電路中:1.“有電,危險”安全警示電路用于有電的場合,當有人進入這些場合時,通過發(fā)出語音和聲光提醒人們注意安全。2.自動門主要用于銀行、賓館。當有人來到時,大門自動打開,;人離開后又自動關閉。3.紅外線防盜報警器用于銀行、辦公樓、家庭等場合的防盜報警。4.高速公路車輛車流計數(shù)器

5.自動開、關的照明燈,人體接近自動開關等。12/24/202218可以用于以下各種實用電路中:12/17/202218表面貼裝熱釋電紅外傳感器紅外吸頂人體感應開關案例4.15路巡回紅外探測器參見教材12/24/202219表面貼裝熱釋電紅外傳感器紅外吸頂人體感應開關案例4.155.2.2PN結溫度傳感器由于硅PN結溫度傳感器具有優(yōu)良的性能和低廉的價格,在常溫區(qū)正在逐步替代著原有傳統(tǒng)的測溫器件。PN結溫度傳感器與熱敏電阻和熱電阻相比,它的最大特點是輸出特性幾乎近似于線性關系,而且精度高、體積小、使用方便、易于集成化。因此被廣泛應用于家電、醫(yī)療器械、食品、化工、冷藏、糧庫、農(nóng)業(yè)、科研等有關領域。硅PN結溫度傳感器的主要技術參數(shù):測量范圍:-50℃~150℃;靈敏度:-2.1mV/℃~-2.3mV/℃;互換精度:一般優(yōu)于±0.5℃;線性度:優(yōu)于±0.5℃;輸出阻抗:小于500Ω??梢灾瞥删w二極管或三極管型的PN結溫度傳感器以及集成型的PN結溫度傳感器。PN結溫度傳感器的工作原理是基于半導體PN結的結電壓隨溫度變化的特性進行溫度測量的。12/24/2022205.2.2PN結溫度傳感器由于硅PN結溫度傳感器具有晶體二極管或三極管的PN結的結電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的PN結的結電壓在溫度每升高1℃時,下降約2mV,利用這種特性,一般可以直接采用二極管(如玻璃封裝的開關二極管1N4148)或采用硅三極管(可將集電極和基極短接)接成二極管來做PN結溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性,尺寸小,其熱時間常數(shù)為0.2s~2s,靈敏度高。測溫范圍為-50~+150℃。典型的溫度曲線如圖4.86所示。同型號的二極管或三極管特性不完全相同,因此它們的互換性較差。把晶體管和激勵電路、放大電路、恒流電路以及補償電路等集成在一個芯片上就構成了集成溫度傳感器。圖PN結溫度傳感器的溫度曲線12/24/202221晶體二極管或三極管的PN結的結電壓是隨溫度而變化的。例如硅管集成(IC)溫度傳感器是指把溫度敏感元件與后續(xù)放大器集成于一片芯片上,組成傳感與放大為一體的功能器件的傳感器。溫度敏感元件的原理與晶體管PN結溫度傳感器相似。5.2.3集成(IC)溫度傳感器圖5-3電壓輸出型IC溫度傳感器a)溫度敏感元件b)IC溫度傳感器原理12/24/202222集成(IC)溫度傳感器是指把溫度敏感元件與后續(xù)放大器集1.工作原理

AD590屬于電流型集成溫度傳感器,電流型集成溫度傳感器是一個輸出電流與溫度成比例的電流源,由于電流很容易變換成電壓,因此這種傳感器應用十分方便。

測溫部分:12/24/2022231.工作原理測溫部分:12/17/202223電流型集成溫度傳感器AD590的應用溫度測量2.應用12/24/202224電流型集成溫度傳感器AD590的應用2.應用12/17/20溫度控制AD311:比較器AD581:基準電壓源12/24/202225溫度控制AD311:比較器12/17/202225多點溫度測量12/24/202226多點溫度測量12/17/202226數(shù)字輸出型集成溫度傳感器的應用

美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號直接轉換成串行數(shù)字信號供計算機處理。12/24/202227數(shù)字輸出型集成溫度傳感器的應用12/17/202227DS1820測量溫度時測量電路12/24/202228DS1820測量溫度時測量電路12/17/2022285.2.4微型溫度傳感器應用實例本測溫儀采用LN-206P或IRA001S熱釋電傳感器,該傳感器在調制光的頻率為7Hz以下工作,在1Hz獲得最高頻響靈敏度可達1100V/W(在溫度500K時)。因此,必須把被測物體發(fā)射的連續(xù)紅外光調制成1Hz的脈沖光。圖5-5傳感器與測溫儀組成框圖1-調制盤2-傳感器3-電動機4-溫度補償二極管案例1:具有溫度自動補償?shù)募t外測溫儀12/24/2022295.2.4微型溫度傳感器應用實例本測溫儀采用LN-206P案例2:15路巡回紅外探測報警器該巡回紅外探測器可對15路進行人體移動探測和聲光報警,適用倉庫的防盜報警。該裝置選用HN911系列熱釋電集成傳感器,其內部含有熱釋電檢測元件,選頻放大器,信號處理電路,延遲電路,溫度補償電路和高低電平輸出電路等,其管腳排列見圖5-7a。圖中,6腳為地;3腳為VDD;4與5腳間接100變阻器調節(jié)傳感器的靈敏度;1與2腳為輸出,靜態(tài)時,1腳輸出低電平,2腳輸出高電平;當有移動人體進入探測區(qū)域時,1腳由低電平變高電平,2腳由高電平變低電平。單片HN911的探測距離達15m。12/24/202230案例2:15路巡回紅外探測報警器該巡回紅外探測器可對15路進12/24/20223112/17/2022315.3硅壓阻式微型壓力傳感器圖5-10硅盒結構集成壓力傳感器剖面12/24/2022325.3硅壓阻式微型壓力傳感器圖5-10硅盒結構集成壓一.普通型單片集成壓力傳感器圖5-11集成壓力傳感器原理12/24/202233一.普通型單片集成壓力傳感器圖5-11集成壓力傳感器圖5-12具有補償功能的集成壓力傳感器具有零點漂移和靈敏度漂移補償功能的集成壓力傳感器12/24/202234圖5-12具有補償功能的集成壓力傳感器具有零點漂移和靈敏二.集成壓力傳感器MPX3100該傳感器將壓敏電阻、補償電路、基準電壓源和信號調理電路集成在同一芯片上,其剖面圖見圖5-15a;敏感元件的符號和引腳功能見圖5-15b。該傳感器的敏感元件為單個X型壓敏電阻,它的工作原理是利用單片硅壓敏電阻產(chǎn)生隨被測壓力而變化的輸出電壓。圖b中,3、1腳接激勵電壓;2、4腳為輸出電壓。a)剖面圖b)敏感元件的符號12/24/202235二.集成壓力傳感器MPX3100該傳感器將壓敏電阻、補償圖中,A1用于補償壓力傳感器的零位溫漂,并起提高輸入阻抗作用。A2將差分輸入轉換成單端對地輸出,并起阻抗變換作用。A3為精密基準電壓源,其作用是校準傳感器零位輸出電壓。A4是電壓放大器,其增益由經(jīng)激光修整的精密電阻來校準。該傳感器的測量范圍為0~0.1MPa,輸出電壓為(0.5~2.5)V。圖5-16MPX3100傳感器電路原理12/24/202236圖中,A1用于補償壓力傳感器的零位溫漂,并起提高輸入阻抗作用5.3智能化變送器一.ST-3000系列智能變送器ST-3000系列智能變送器由美國霍尼韋爾(Honeywell)公司首先推出,它在14.7的硅片上配置了差壓、靜壓和溫度三種傳感元件,有效地解決了差壓、靜壓和溫度之間交叉靈敏度的影響,從而具有精度高、寬量程比和高穩(wěn)定性的特點。圖5-24ST-3000智能變送器組成框圖12/24/2022375.3智能化變送器一.ST-3000系列智能變送器ST二.LD302智能壓力變送器通過變送器內部不同功能軟件模塊的組態(tài),該變送器可用于測量差壓、絕對壓力、表壓、液位和流量等工藝參數(shù),是一臺現(xiàn)場總線智能變送器。它由傳感器組件板、主電路板和顯示板三部分組成。圖5-26LD302智能變送器組成框圖12/24/202238二.LD302智能壓力變送器通過變送器內部不同功能軟件模三.陣列式智能氣敏傳感器在生產(chǎn)實際或日常生活中,對某種化學氣體的濃度隨時間和空間位置而變化(例如,煤氣管道的泄漏),顯然利用前述的單個傳感器已無法滿足檢測要求。因為單個傳感器的輸出信號只能反映空間某一特定點的待測信息,而不能檢測氣體濃度在空間和時間的分布信息。將多個單傳感器連成多維陣列式便可檢測氣體的濃度隨時間和空間分布的信息。多維陣列式傳感器的輸出信號經(jīng)信號處理后送入CRT顯示器,便能顯示化學氣體濃度的隨時間和空間分布的實時圖象,將不可見的信息顯形化。這類陣列式氣敏智能傳感器在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已得到了廣泛應用。圖5-31氣體多維檢測智能傳感器系統(tǒng)原理12/24/202239三.陣列式智能氣敏傳感器在生產(chǎn)實際或日常生活中,對某種化學Doyouhavemadeaprogresstoday?12/24/202240Doyouhavemadeaprogressto電子信息與自動化學院陳新崗電氣測試技術電氣測試技術12/24/202241電子信息與自動化學院電氣測試技術電氣測試技術12/17/20第5章微型化和智能化傳感器5.1概述5.2微型溫度傳感器5.3硅壓阻式微型壓力傳感器5.4電容式微型傳感器5.5智能化變送器12/24/202242第5章微型化和智能化傳感器5.1概述12/17/205.1概述隨著微電子技術、微計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,傳感器也步入了微型化和智能化的發(fā)展時代。由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,可將組成傳感器的多個單元集成在一塊芯片上,包括檢測元件、信號的調制、解調電路、信號放大和轉換電路、線性化處理、輸入、輸出電路和通信功能等模塊集成在一塊或二塊芯片上,從而極大地縮小了傳感器的體積,為傳感器的微型化創(chuàng)造了條件。微計算機(尤其是單片機)在傳感器中的應用,利用其強大的控制與信號處理能力,傳感器的功能更加強大。例如,自動零點和增益校正、非線性校正、溫度自動補償、自動消除交叉靈敏度的影響、量程自動切換、自檢和自診斷等,給傳感器賦予了智能化功能。隨著網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,傳感技術的發(fā)展已進入嶄新的發(fā)展階段。各種現(xiàn)場總線在傳感器中的應用,傳感器已實現(xiàn)了網(wǎng)絡化。12/24/2022435.1概述隨著微電子技術、微計算機技術和網(wǎng)絡通信微型化與智能化傳感器的特點精度高高可靠性與高穩(wěn)定性高信噪比與高分辨率

功能更強大自適應能力強體積小性能價格比高微型傳感器與智能傳感器是當前世界傳感技術發(fā)展的重要趨勢。12/24/202244微型化與智能化傳感器的特點精度高微型傳感器與智能傳感器是當前5.2微型溫度傳感器5.2.1熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉換成電壓信號輸出。同時,它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。將這個電壓信號加以放大,便可驅動各種控制電路,如作電源開關控制、防盜防火報警、自動監(jiān)測等。熱釋電紅外傳感器不僅適用于防盜報警場所,亦適于對人體傷害極為嚴重的高壓電及×射線、射線自動報警等。

12/24/2022455.2微型溫度傳感器5.2.1熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比,具有如下特點:●不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源?!耢`敏度高、控制范圍大。●隱蔽性好,可流動安裝。

熱釋電晶體具有自發(fā)的電極化能力,電極化強度與溫度有關,晶體的這種性質稱為熱釋電效應。常溫下,雖然晶體也產(chǎn)生熱釋電效應,在與自發(fā)極化強度垂直的兩端面出現(xiàn)極性相反、密度等于的面束縛電荷,但是該電荷被晶體內部和外部的自由電荷中和,故對外呈現(xiàn)中性。由此可見,不能在靜態(tài)條件下測量熱釋電晶體的自發(fā)極化電荷。12/24/202246熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路用它制作的防盜報警器與目前市熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料,如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2×lmm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件,并將兩個探測元件以反極性串聯(lián),以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號,經(jīng)裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡,每一透鏡單元都只有一個不大的視場角,當人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運動時,順次地進入第一、第二單元透鏡的視場,晶片上的兩個反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當然,如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面,它是“視而不見”的。菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上,同時也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū),以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性。12/24/202247熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料,如鋯鈦酸鉛系

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理,在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時,人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”,這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,從而加強其能量幅度。

人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um,而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口,這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。

一旦人侵入探測區(qū)域內,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的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,經(jīng)信號處理而報警。

菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同,具有不同的焦距(感應距離),從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場,視場越多,控制越嚴密12/24/202248

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理,在探測器前

傳感器不加菲涅爾透鏡時,其檢測距離小于2m,而加上該透鏡后,其檢測距離可增加3倍以上。12/24/202249傳感器不加菲涅爾透鏡時,其檢測距離小于2m,而加上該透熱釋電套件12/24/202250熱釋電套件12/17/202210熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭12/24/202251熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭12/17/2022熱釋電報警器(續(xù))菲涅爾透鏡Φ5mm接插件12/24/202252熱釋電報警器(續(xù))菲涅爾透鏡Φ5mm接插件12/17/20熱釋電報警器(續(xù))

吸頂式熱釋電報警器12/24/202253熱釋電報警器(續(xù))吸頂式熱釋電報警器12/17/熱釋電傳感器應用

熱釋電傳感器用于自動亮燈,當然也可以用于防盜熱釋電傳感器的感應范圍12/24/202254熱釋電傳感器應用熱釋電傳感器用于自動亮燈,當然也可以用熱釋電感應燈熱釋電傳感器12/24/202255熱釋電感應燈熱釋電傳感器12/17/202215自動感應燈

(參考施特朗公司資料)12/24/202256自動感應燈

(參考施特朗公司資料)12/17/202216熱釋電傳感器在智能空調中的應用智能空調能檢測出屋內是否有人,微處理器據(jù)此自動調節(jié)空調的出風量,以達到節(jié)能的目的。

空調中,熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀,從而能感受到屋內一定空間角范圍里是否有人,以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍12/24/202257熱釋電傳感器在智能空調中的應用智能空調能檢測出屋內是可以用于以下各種實用電路中:1.“有電,危險”安全警示電路用于有電的場合,當有人進入這些場合時,通過發(fā)出語音和聲光提醒人們注意安全。2.自動門主要用于銀行、賓館。當有人來到時,大門自動打開,;人離開后又自動關閉。3.紅外線防盜報警器用于銀行、辦公樓、家庭等場合的防盜報警。4.高速公路車輛車流計數(shù)器

5.自動開、關的照明燈,人體接近自動開關等。12/24/202258可以用于以下各種實用電路中:12/17/202218表面貼裝熱釋電紅外傳感器紅外吸頂人體感應開關案例4.15路巡回紅外探測器參見教材12/24/202259表面貼裝熱釋電紅外傳感器紅外吸頂人體感應開關案例4.155.2.2PN結溫度傳感器由于硅PN結溫度傳感器具有優(yōu)良的性能和低廉的價格,在常溫區(qū)正在逐步替代著原有傳統(tǒng)的測溫器件。PN結溫度傳感器與熱敏電阻和熱電阻相比,它的最大特點是輸出特性幾乎近似于線性關系,而且精度高、體積小、使用方便、易于集成化。因此被廣泛應用于家電、醫(yī)療器械、食品、化工、冷藏、糧庫、農(nóng)業(yè)、科研等有關領域。硅PN結溫度傳感器的主要技術參數(shù):測量范圍:-50℃~150℃;靈敏度:-2.1mV/℃~-2.3mV/℃;互換精度:一般優(yōu)于±0.5℃;線性度:優(yōu)于±0.5℃;輸出阻抗:小于500Ω。可以制成晶體二極管或三極管型的PN結溫度傳感器以及集成型的PN結溫度傳感器。PN結溫度傳感器的工作原理是基于半導體PN結的結電壓隨溫度變化的特性進行溫度測量的。12/24/2022605.2.2PN結溫度傳感器由于硅PN結溫度傳感器具有晶體二極管或三極管的PN結的結電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的PN結的結電壓在溫度每升高1℃時,下降約2mV,利用這種特性,一般可以直接采用二極管(如玻璃封裝的開關二極管1N4148)或采用硅三極管(可將集電極和基極短接)接成二極管來做PN結溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性,尺寸小,其熱時間常數(shù)為0.2s~2s,靈敏度高。測溫范圍為-50~+150℃。典型的溫度曲線如圖4.86所示。同型號的二極管或三極管特性不完全相同,因此它們的互換性較差。把晶體管和激勵電路、放大電路、恒流電路以及補償電路等集成在一個芯片上就構成了集成溫度傳感器。圖PN結溫度傳感器的溫度曲線12/24/202261晶體二極管或三極管的PN結的結電壓是隨溫度而變化的。例如硅管集成(IC)溫度傳感器是指把溫度敏感元件與后續(xù)放大器集成于一片芯片上,組成傳感與放大為一體的功能器件的傳感器。溫度敏感元件的原理與晶體管PN結溫度傳感器相似。5.2.3集成(IC)溫度傳感器圖5-3電壓輸出型IC溫度傳感器a)溫度敏感元件b)IC溫度傳感器原理12/24/202262集成(IC)溫度傳感器是指把溫度敏感元件與后續(xù)放大器集1.工作原理

AD590屬于電流型集成溫度傳感器,電流型集成溫度傳感器是一個輸出電流與溫度成比例的電流源,由于電流很容易變換成電壓,因此這種傳感器應用十分方便。

測溫部分:12/24/2022631.工作原理測溫部分:12/17/202223電流型集成溫度傳感器AD590的應用溫度測量2.應用12/24/202264電流型集成溫度傳感器AD590的應用2.應用12/17/20溫度控制AD311:比較器AD581:基準電壓源12/24/202265溫度控制AD311:比較器12/17/202225多點溫度測量12/24/202266多點溫度測量12/17/202226數(shù)字輸出型集成溫度傳感器的應用

美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號直接轉換成串行數(shù)字信號供計算機處理。12/24/202267數(shù)字輸出型集成溫度傳感器的應用12/17/202227DS1820測量溫度時測量電路12/24/202268DS1820測量溫度時測量電路12/17/2022285.2.4微型溫度傳感器應用實例本測溫儀采用LN-206P或IRA001S熱釋電傳感器,該傳感器在調制光的頻率為7Hz以下工作,在1Hz獲得最高頻響靈敏度可達1100V/W(在溫度500K時)。因此,必須把被測物體發(fā)射的連續(xù)紅外光調制成1Hz的脈沖光。圖5-5傳感器與測溫儀組成框圖1-調制盤2-傳感器3-電動機4-溫度補償二極管案例1:具有溫度自動補償?shù)募t外測溫儀12/24/2022695.2.4微型溫度傳感器應用實例本測溫儀采用LN-206P案例2:15路巡回紅外探測報警器該巡回紅外探測器可對15路進行人體移動探測和聲光報警,適用倉庫的防盜報警。該裝置選用HN911系列熱釋電集成傳感器,其內部含有熱釋電檢測元件,選頻放大器,信號處理電路,延遲電路,溫度補償電路和高低電平輸出電路等,其管腳排列見圖5-7a。圖中,6腳為地;3腳為VDD;4與5腳間接100變阻器調節(jié)傳感器的靈敏度;1與2腳為輸出,靜態(tài)時,1腳輸出低電平,2腳輸出高電平;當有移動人體進入探測區(qū)域時,1腳由低電平變高電平,2腳由高電平變低電平。單片HN911的探測距離達15m。12/24/202270案例2:15路巡回紅外探測報警器該巡回紅外探測器可對15路進12/24/20227112/17/2022315.3硅壓阻式微型壓力傳感器圖5-10硅盒結構集成壓力傳感器剖面12/24/2022725.3硅壓阻式微型壓力傳感器圖5-10硅盒結構集成壓一.普通型單片集成壓力傳感器圖5-11集成壓力傳感器原理12/24/202273一.普通型單

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