热释电传感器是基于红外线技术的自动控制模块，广泛应用于安防产品 、人体感应玩具、工业自动化控制。通过检测人体发射的9.5微米左右的特定波长的红外线达到探测人体目标的目的。基于热释电的家电系统是通过探测人体后得到的信号做出相应响应的智能家居。通过这样的课程设计能使我们综合运用所学知识达到融会贯通的目的。 制作要求：当有人经过时，喇叭发出“主人回家，电器开启”声音，同时电扇打开且延时工作一段时间。 通过读取热释电传感器输出的数据进行相应的对继电器和语音控制位的置高与置低。 热释电传感器基本原理
热释电材料是一种具有自发极化的电介质,它的自发极化强度随温度变化,可用热释电系数p来描述,p=dP/dT（P为极化强度，T为温度）。在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。一般采用集成放大芯片如BISS0001。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，
电气参数

感应范围

外形与调节

应用电路
上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。(需要结合内部结构图理解本段)
上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，值为Tx≈24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，值为Ti≈24xR10C6。
BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。广泛用于安防、自控等领域能。具有独立的高输入阻抗运算放大器,内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰,内设延迟时间定时器和封锁时间定时器. BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 不可重复触发工作方式下的波形

可重复触发工作方式下的波形
继电器基本原理
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 原理图

继电器工作原理：继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使D和E接触，工作电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。
用继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压;远距离控制;自动控制。 ISD1820语音录放芯片基本原理
美国 ISD 公司于 2001 年最新推出一种单片 8～20 秒单段语音录放电路 ISD1820，它的基本结构与 ISD1110、1420完全相同，采用 CMOS 技术，内含振荡器，话筒前置放大，自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及 FLASH 阵列。 标准应用电路

实物连线图
主要特性

通用模块
PAM8403基本原理
PAM8403 是一颗输出功率为 3 瓦特的 D 类音频功率放大器 IC，它具有谐波失真低，噪声串扰小的特点使其对声音的重放得到较好的音质。采用新型无耦合输出及无低通滤波电路之架构,使其可直接驱动喇叭降低了整个方案成本及 PCB 空间的占用。在相同的外围元器件个数下， D 类功放 IC PAM8403 比甲类功放的效率要好得多，这样就
延长了电池的续航力，是携便式设备（如笔记本电脑等）的理想选择。 原理框图
典型应用电路 软件设计
通过读取热释电信号输出端的高低电平，进行相应的响应。
程序主要分为传感器数据读取和响应两部分，比较简单。先采用开源硬件Arduino边写先改尝试然后改用C51编写代码。 Arduino测试输出及串口打印输出值 int sensorPin = 2; //传感器连接到数字 2 int buzzer = 9; //buzzer 连接到数字 13 int sensorState = 0; //变量 sensorState 用于存储传感器状态 void setup() { pinMode(buzzer, OUTPUT); //LED 为输出设备 pinMode(sensorPin, INPUT); //传感器为输入设备 //Serial. begin(9600); } void loop(){ //int a = digitalRead(sensorPin) ; //Serial. println(a); sensorState= digitalRead(sensorPin); //读取传感器的值 if (sensorState == HIGH) { //如果为高 digitalWrite(buzzer,LOW);//发声音 delay(2);//延时1ms //digitalWrite(buzzer,HIGH);//不发声音 //delay(1);//延时ms } else { digitalWrite(buzzer,HIGH);//不发声音 } } 调试
在调试硬件时，由于未把握好方向与全局，在明确PIR输入已达预期时，胡乱修改程序与硬件连线，耽误很多时间，最后在老师指导下，通过重新布局，统一电源地，达到预期目标。
在调试软件时，对于热释电的输出信号不理想情况，分别用51单片机，PCF8591和Arduino读取了热释电传感器输出的模拟值和数字值。并且采用蓝牙作为无线串口输出到手机显示。
串口绘图
总结
转眼间为期两个星期的传感器课程设计就要结束了。在这短短的一周时间里,我却收获很多东西，同时也深刻的体会到了自己知识的匮乏。在掌握课本知识的基础上，通过这次学习，充分的锻炼了自己的动手能力。让我懂得了理论与实践相结合的重要性。
光电课程设计从一开始我就感觉到了难度，所以认真的对待了这次课程设计，一
直没有松懈，还好的就是顺利的完成老师交代的任务，但是还是感觉到了一些压力，时
间对于我来说，有些紧张，在这两周内完成这一系列的任务，真的感觉到了压力。对于
这个任务，在图书馆里我找到了一些关于热释电传感器的原理介绍，以及一些应用实
例，这对于我设计家电系统，还是有很大的帮助。但是真正到画草图，还是感到了些许的难度，当我看到无数的器件，想找一个最适当的，到电路中运用的时候还会发现在这些器件中还会有不会合适的，我仍觉得在本次设计中还存在着许多不足的地方。比如，我的线路过于繁琐，应用起来比较麻烦等。这都是我在以后学习中应该改进的地方。
光电课程设计涉及到的知识点很多，所以要明白每个器件的作用，才会真正的将
这个器件在电路中很好的运用，这就需要更多的查资料，来完成电路。
光电课程设计对学到的知识很好的加以联系，一些看上象是很孤单的知识点都会
在设计电路中出现，并且要和其他的器件加以联系，使整个电路发挥到需要的作用，这
就对整个电子的知识点都起到了重新的学习，有了更深的了解。对学习，理解传感器有
很大的帮助。
这次课程设计，对我自己来说是深有体会，发现了自己许多的不足之处，知识的储
备不够，导致自己有一些想法没有在电路中体现出来，这也是我这次课程设计的遗憾之一。在以后的学习中，我会更加努力的学习知识，增加知识量，使自己在以后的实
习、课程设计等等的动手实践中，更好、更出 {MOD}的完成任务。
课程设计这段时间里，我切身体会到了学无止境这四个字的深刻含义。相信在以后
的学习生活中，我都会更严格的要求自己
通过这次学习实践，使我对自己所学到的知识有了更进一步的认识和理解。通过亲手设计实践，充分的体会到了学习的乐趣。也学到了很多关于传感器的知识。相信，没有什么事情比学有所用更让人高兴的了，一次既动手又动脑的学习真的让我们每个人都受益匪浅。 与我联系 ，发送邮件到quietlybrilliantly@outlook.com