1、1烟台工程职业技术学院机电工程 系 机电一体化 专业 08 级毕业设计（论文）题 目: 热释电红外自动门控制器设计 姓名 魏星刚 学号 指导教师（签名） 二 一零 年 十 月十六 日2机电工程系 08级 高职学生毕业设计（论文）任务书设计题目 热释电红外自动门控制器设计 学生姓名 魏星刚 系别 机电工程系 专业 机电一体化技术 班级 机电 08302 指导教师 仇清海 职称 助工 课题来源 任务书下达时间 2010-09-15 系主任签字 教研室主任签字 1、毕业设计（论文）主要内容及技术指标主要内容：热释电、红外线、自动控制、技术指标：了解接收与发射电路2、毕业设计（论文）基本要求要求：能按
2、时完成毕业设计（论文）各阶段所要求的工作，论文结构完整、合理、条理清晰、对实验方案的论述正确3、所需数据资料及参考文献1 胡乾斌，李光斌，李玲等. 单片微型计算机原理与应用M. 武汉：华中科技大学出版社，2005，82 王永军、从玉珍 主编，数字逻辑与数字系统M.北京：电子工业出版社，1999年 8月4、进度计划序号 阶段性工作及成果 时间安排1 申报毕业设计（论文）课题2010年 6月2010 年 7月2 开题会，各指导教师下达任务书。2010年 9月3 课题设计、撰写论文、实物制作2010年 9月11 月4 上交有关材料给指导老师2010年 11月 10日前5 答辩时间 2010年 11月
3、 10日-20日3烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 热释电红外自动门控制器设计 是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。学生(签名)年 月 日4热释电红外自动门控制器的设计魏星刚随着：社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成
4、果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门时，雷达感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。关键词：热释电、红外线、
5、自动控制、自动门5目录一引 言 .3二.平移门的主要部件性能 .51自动平移门机组部件组成：.5（1） 主控制器： .5（2） 感应探测器 .5（3） 动力马达： .5（5） 门扇吊具走轮系统: .5（6） 同步皮带 .5（7） 下部导向系统： .52 自动门主控器.53. 感应探测器.531 热释电红外传感器内部结构.632 热释电红外传感器的原理特性.63.3 热释电效应 .73 4 被动式热释电红外传感器的工作原理与特性 .835 被动式热释电红外探头的特点：.9三.平移门控制原理 .10平移门控制单元 .12四自动门安装： .12五类型 .131）全玻璃平移自动门.132）有框平移自动
6、门.133）重叠平移自动门.13全玻璃自动平移门.144）工厂平移自动门.14六结 论 .14七 结束语 .14八参考文献 .156一引 言今天，人类已进入科学技术空前发展的信息社会，电子计算机、机器人、自动控制技术以及单片机嵌入系统的迅速发展，迫切需要行行色色的传感器。作为“感觉器官” ，传感器用于将各种各样的信息检测并转换为工作系统能进行处理的信息。显而易见，传感器在现代科学技术领域中占有极其重要的地位，了解、掌握和应用传感器成了许多专业工程技术人员的必需， “传感器技术与应用”成了应用电子技术、自动控制技术、自动信号技术、测量技术、机器人技术及计算机应用等专业的必修课。目前，市场上出现的
7、热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324，德国产的LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。71自动平移门机组部件组成： （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
8、 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
9、 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。 当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下： 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入慢行运行。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；门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇2 自动
10、门主控器自动门采用美国微芯公司 16位单片机 dsPIC30F3010做主控芯片.以及 PWM脉宽调制、PID自动反馈调节等多种现代高新技术,驱动无刷电机拖动自动门运行。具有自识别、自恢复、自保护等多项智能化功能。3. 感应探测器在自动门领域中，被动式人体热释电红外线感应开关的应用非常广泛，因其性能8稳定且能长期稳定可靠工作而受到广大用户的欢迎，这种开关主要由人体热释电红外线传感器、信号处理电路、控制及执行电路、电源电路等几部分组成31 热释电红外传感器内部结构1D脚 2S 脚 3G 脚热释电红外传感器内部结构图32 热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电
11、型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的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 该电阻阻抗高达 104，故引入的沟道结型场效应管应接成共漏形式 即源极跟随器 来完成阻抗变换。热释电红外传
12、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。9由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。3.3 热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图
13、 1表示了热释电效应形成的原理。能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等） 。10菲涅耳透镜（图 3）根据菲涅耳原理制成，把红外光线分成可见区和盲区，同时又有聚焦的作用，使热释电人体红外传感器 (PIR) 灵敏度大大增加。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在 PIR上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在 PIR上产生变化热释红外信号，这样 PIR就能产生变化电信号。如果我们在热电元件接上适当的电阻，当元件受热时，电阻上就有电流流过，在两端得到电压信号。3 4 被动式热释电红外传感器的工作原理与特性人体都有恒定的体温，一般在 37度，所以会发出特定波长 10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的 10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为 10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
