【Arduino】108种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）

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热释电探头结构
由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成，补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰，上述元件被真空封装在—个金属管内  。
1、热释电传感器的滤光片为带通滤光片，它封装在传感器壳体的顶端，使特定波长的红外辐射选择性地通过，到达热释电探测元+在其截止范围外的红外辐射则不能通过。
2、热释电探测元是热释电传感器的核心元件，它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后，加电极化制成，相当于一个以热释电晶体为电介质的平板电容器。当它受到非恒定强度的红外光照射时，产生的温度变化导致其表面电极的电荷密度发生改变，从而产生热释电电流。
3、前置放大器由一个高内阻的场效应管源极跟随器构成，通过阻抗变换，将热释电探测元微弱的电流信号转换为有用的电压信号输出。
4、前置放大器将微弱的热释电电流转换为有效电压输出。前置放大器必须具备高增益、低噪声、抗干扰能力强的特点，以便从众多的噪声干扰中提取微弱的有用信号。热释电探测元和前置放大器通常集成封装在晶体管内，以避免空气湿度使泄露电流增大。这种结构的前置放大器信噪比高，受温度影响小。

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热释电红外探头的工作原理
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。
2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。
3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。
5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

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被动式热释电红外探头的优缺点
优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。
缺点：
◆容易受各种热源、光源干扰
◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。
◆易受射频辐射的干扰。
◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

抗干扰性能：
1.防小动物干扰---探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。
2.抗电磁干扰---探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。
3.抗灯光干扰---探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

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红外线热释电探头的安装要求
只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件---
1.红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
2.红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。
3.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。
4.红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

红外线热释电探头对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

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HC-SR501 热释电人体红外感应传感器模块

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技术参数
1.工作电压：DC5V至20V
2.静态功耗：小于60微安
3.电平输出：高3.3V，低0V
4.延时时间：可调(0.3秒~18秒)
5.封锁时间：2.5秒
6.触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H
7.感应范围：小于120度锥角，7米以内
8.工作温度：-15~+70度
9.PCB外形尺寸：32*24mm，螺丝孔距28mm，螺丝孔径2mm
10.感应透镜尺寸：(直径)23mm(默认)

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功能特点
1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平， 人离开感应范围则自动延时关闭高电 平，输出低电平。
2、光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。
3、温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至 30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。
4、 两种触发方式：（可跳线选择） a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电 平变成低电平； b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应 范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检 测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时 时间的起始点)。
5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平 变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信 号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产 品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒 —几十秒钟)。
6、 工作电压范围宽：默认工作电压 DC4.5V-20V。
7、 微功耗:静态电流<50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。
8、 输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。

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模块电原理图

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