專利名稱：紅外傳感演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種紅外傳感演示儀，屬于物理學(xué)、光學(xué)、光電子學(xué)等課程教學(xué)實 驗儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
凡是存在于自然界的物體，例如人體、火焰等都會輻射出紅外線，只是其輻射的紅 外線波長不同。人體的正常所輻射的紅外線波長屬于遠(yuǎn)紅外線區(qū)。加熱到400 700°C的 物體，其輻射出的紅外線波長屬于中紅外線區(qū)。紅外線傳感器可以檢測這些物體輻射的紅 外線，可用于測量或控制。紅外傳感器是指將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電能的一種光敏器件。按紅外傳感器原理的 不同，分為主動型和被動型紅外線傳感器。主動型傳感器也叫紅外光探測器，常用的由紅外 發(fā)光二極管、紅外接受二極管、光敏二極管和信號處理電路等組成。而被動式紅外傳感器也 稱為熱釋電紅外傳感器，主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號放大和處理電路等幾部 分組成。紅外傳感器能以非接觸形式檢測出物體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺?同時，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。紅外傳感器已廣泛應(yīng)用于防盜報警和自動 控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。隨教學(xué)的發(fā)展，高校的實驗教學(xué)不僅要求實驗設(shè)備能夠提供原理性的實驗項目， 同時也要求實驗要貼近實際應(yīng)用，為培養(yǎng)社會應(yīng)用性人才和工程技術(shù)人員服務(wù)，而現(xiàn)有的 傳感器實驗演示中還沒有將紅外傳感器中主動和被動型兩種不同原理的應(yīng)用組合在一起 的實驗演示儀。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型紅外傳感演示儀針對現(xiàn)有演示儀所存在的缺點，提出組合了主動型和 被動型兩種紅外傳感方式的紅外傳感演示儀，其特征是包含紅外傳感演示儀主機和紅外 發(fā)光光源、單光束和雙光束的紅外發(fā)射和接收模塊、熱釋電紅外傳感模塊及擴展模塊組成； 紅外傳感演示儀主機設(shè)置有四位數(shù)顯的電壓表和電壓調(diào)節(jié)旋鈕、功能選擇開關(guān)、模塊選擇 開關(guān)、靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕、電源輸出和信號的輸入端口，以及高亮LED和喇叭，主機的內(nèi)部具 有放大和控制電路。并可進一步通過擴展多種模塊用于不同的應(yīng)用演示，滿足高等院校物 理學(xué)、光學(xué)、光電子學(xué)等課程的教學(xué)實驗演示的要求。在本紅外傳感演示儀中具有主動式紅外傳感單光束演示模塊，它是以光電結(jié)合的 形式，通過阻斷紅外光路而自動產(chǎn)生報警信號的裝置。它由發(fā)射器、接收器和信號處理電路 組成。本演示儀中還具有雙光束主動式紅外實驗?zāi)K，是由兩個相距為相同間距聯(lián)體發(fā)射 器同向發(fā)射，而由兩個同樣間距的聯(lián)體接收器接收。電路系統(tǒng)中由高靈敏窄通帶前置放大 器以及可靠的相關(guān)電路組成。相比單光束紅外傳感器，具有更大的視場角和更強的抗干擾 能力。
3[0008]在本演示儀中也具有被動式的紅外傳感模塊，采用雙電元熱釋電紅外傳感模塊， 它以非接觸的形式檢測出外界輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，將 這個輸出電壓信號加以放大，則可驅(qū)動各種控制電路。在熱釋電紅外傳感模塊中加裝有可 拆卸的菲涅耳透鏡，它具有聚焦的作用，通過它將外界的紅外信號折射或反射在傳感器上， 并將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能傳感器上產(chǎn)生變化 的信號。兩種不同的傳感器模塊，可通過主機上兩個采用五芯航空插座的信號輸入端口， 利用模塊選擇開關(guān)，可外接不同的紅外傳感模塊。本演示儀具有紅外發(fā)光光源，并且能通過電壓調(diào)節(jié)旋鈕改變紅外光的輻射強度， 同時具有靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，通過調(diào)節(jié)可改變熱釋電紅外傳感模塊的靈敏度。本演示儀利用高亮LED和喇叭，通過聲光報警的方式演示紅外傳感器的不同作 用。同時演示儀具有擴展功能，通過功能選擇開關(guān)，可擴展YB-2B、HT807等現(xiàn)有的熱釋電模 塊，模擬演示光控?zé)艉凸饪仉姶潘堫^現(xiàn)象。
圖1是紅外傳感演示儀主機，圖1中的1是紅外傳感演示儀主機箱，2是四位數(shù)顯 電壓表，3是電源指示燈，4是信號輸入端口，5是電源輸出口，6是電壓調(diào)節(jié)旋鈕，7是功能選 擇開關(guān)，8是模塊選擇開關(guān)，9是靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，10是信號輸入端口，11是喇叭口，12是高 亮LED狀態(tài)燈。圖2-a是主動式紅外傳感演示模塊，圖2-b是被動式熱釋電紅外傳感演示模塊，圖 2-c為紅外發(fā)光光源。13是紅外信號發(fā)射口，14為菲涅耳透鏡。圖3是熱釋電紅外控制電路圖4是紅外接收電路具體實施方式
本紅外傳感演示儀所采用的熱釋電紅外線傳感器是美國hamamatsu公司產(chǎn) P2288.雙光束紅外傳感用的是LS-20模塊。在演示主動式紅外傳感器作用時，發(fā)射器模塊發(fā)射出紅外光束，接收器模塊接收 紅外光束，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。信號?jīng)過處理后形成一個特定狀態(tài)。只要光束被阻斷，信 號幅度就下降到門限電平以下，信號處理電路就變換到一個新的狀態(tài)，即報警狀態(tài)。產(chǎn)生聲 光報警信號，達到報警的目的。在演示被動式熱釋電紅外傳感模塊時，可通過人體或紅外發(fā)光光源的靜止和運動 來加以演示和理解。在當(dāng)人體或紅外發(fā)光光源不動的靜態(tài)情況下，雖然也存在紅外光線，由 于雙電熱元的熱釋電模塊采用互補技術(shù)，從而不會產(chǎn)生電信號輸出，不會激發(fā)聲光報警。但 當(dāng)人體或紅外發(fā)光光源運動的情況下，熱源物體經(jīng)過探頭先后被兩個熱電元感應(yīng)，從而產(chǎn) 生信號輸出，激發(fā)聲光報警。 熱釋電控制模塊采用的是集成電路BISS0001，當(dāng)人體或紅外發(fā)光光源運動在熱釋 電紅外傳感模塊前面運動時，傳感模塊便輸出隨人體或紅外發(fā)光光源移動而變化的電信號 通過RPl送入BISS0001芯片內(nèi)部獨立高輸入阻抗運算放大器OPl的輸入端IN+ (第14腳)， 經(jīng)前置放大后，由第16腳輸出，經(jīng)C8耦合到第13腳IN-端，后經(jīng)芯片內(nèi)部第2級運算放大 器0P2進行放大，然后由芯片內(nèi)部電壓比較器COPl與C0P2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理，輸出有效觸發(fā)信號啟動芯片內(nèi)部的延遲定時器，最后由狀態(tài)控制器從第2腳輸出高電平控制信 號，使三極管VT導(dǎo)通，K吸合，其常開觸點閉合，聲光報警。
權(quán)利要求1.一種紅外傳感演示儀，其特征是包含紅外傳感演示儀主機和紅外發(fā)光光源、單光 束和雙光束的紅外發(fā)射和接收模塊、熱釋電紅外傳感模塊及擴展模塊組成；紅外傳感演示 儀主機設(shè)置有四位數(shù)顯的電壓表和電壓調(diào)節(jié)旋鈕、功能選擇開關(guān)、模塊選擇開關(guān)、靈敏度調(diào) 節(jié)旋鈕、電源輸出和信號的輸入端口，以及高亮LED和喇叭，主機的內(nèi)部具有放大和控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感演示儀，其特征是具有兩個采用五芯航空插座的 信號輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感演示儀，其特征是具有可改變熱釋電紅外傳感模 塊靈敏度的調(diào)節(jié)旋鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感演示儀，其特征是在熱釋電紅外傳感模塊中裝有 可拆卸的菲涅耳透鏡。
專利摘要本實用新型涉及一種紅外傳感演示儀，包含紅外傳感演示儀主機和紅外發(fā)光光源、單光束和雙光束的紅外發(fā)射和接收模塊、熱釋電紅外傳感模塊及擴展模塊組成。紅外傳感演示儀主機設(shè)置有四位數(shù)顯的電壓表和電壓調(diào)節(jié)旋鈕、功能選擇開關(guān)、模塊選擇開關(guān)、電源輸出和信號的輸入端口、靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕、以及高亮LED和喇叭，主機的內(nèi)部具有放大和控制電路。演示儀通過不同模塊的演示，使學(xué)生能更好的理解和認(rèn)識主動和被動式紅外傳感器的規(guī)律和應(yīng)用。演示儀結(jié)構(gòu)合理，操作方便，教學(xué)效果好，適合于大專院校的物理學(xué)、光學(xué)、光電子學(xué)等課程的教學(xué)演示實驗。
文檔編號G09B23/06GK201845466SQ20102016342
公開日2011年5月25日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者汪建 申請人:汪建