一种高性能红外信号检测开关的设计与实现

l 红外采集模块
    红外探测器是一种辐射能转换器，主要用于将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能，热能等其他形式的能量。双元探测器包含两个单元，它们对共同的FET输出是反极性连接的，但是四元探测器包含四个单元，两个输出，这两个独立的通道使信号的处理避免错误报警，其特点是低噪声，高响应度，优异的共模平衡一双单元类型，各种滤波器窗口供宽带或窄带应用，单通道或双通道器件，单元器件带热补偿。这里采用四元红外探测器型号Lhi807，其可靠性，以及其他指标均远远高出双元探测器。

2 信号处理模块
    四元红外探测器提供了多重分段的探测区。一个报警信号是由每个区域的所有红外能量累计产生的。它把一个人体目标分为4～8个区域产生清晰和最强的信号，以达到稳定的探测。局部温度的变化，如老鼠和窗帘等引起的温度变化，则同时只影响一或二个区域，从而产生较小的探测信号。这些信号再由信号处理电路分析，以得到更加精确的探测，并滤除误报信号，如
图1所示。

    信号采样对信号处理精度影响到电路的实际应用价值，在此采用的是Ni公司TI5000系列DSP5402，用68引脚的PLCC封装，内部带有1个10位A／D转换器，故硬件电路省略了A／D转换器，而且还可以能获得更高的分辨率。

3 整体硬件电路
    系统的硬件部分主要由前端输入电路、采样器信号处理及外围电路组成，整体电路如图2所示。

    PIR感测信号经二级放大，再经窗口电压比较判断是否有触发，有则输出高平，此时计时器受控开始计时，进入延时状态，当PIR检测信号时间大于768T(时钟周期)时，才输出高电平，以防止误触发，内部输出控制器相当于一个与门的功能，只有当光敏电阻CDS检测计时输出及过零检测出同时为高电平时，才会输出正脉冲，控制可控硅动作。光敏元件硫化镉CDS接内部施密特触发器，白天CDS阻值低，施密特输出低，抑止输出；天暗相反，当PIR工作，CDS不工作，即I／O脚检测到CDS为输出低电平。由于RE200B过零检测的作用给出一个标准的起点是过零电压，当l，2，3脚同时为高电平，11脚输出正脉冲，控制外围电路工作。15脚TCI为定时时钟，19脚TB为系统时钟，时间设定均为：F=(1±O．2)／1．1RCo人体在开关的感应范围有微小的动作即能使负载持续工作。当人体静止不动超出延时时间，开关将自动关闭，人体一旦移动又自动开启负载。由于电路采用过零技术，常通断，对负载影响不大，白天安装此开关，灯泡会闪亮3次后熄灭，表示初始化结束，进入正常监控状态。晚上安装此开关负载即时工作，人离开后自动延时关闭负载。

4 性能测试
    利用仿真软件Matlab分别对白天和黑夜的情况进行了仿真，仿真图如图3和图4所示。其中，图3是二元热释电红外信号处理器仿真结果，图4是四元热释电红外信号处理器的仿真结果。从图中可以看出四元热释电红外用更好的响应速度。

5 结 语
    随着人们安全意识的提高，越来越多的人投入到安全技术的研究中，而多元红外探测器传感器的应用的更是逐渐成为热点。在对热释电红传感器全面论述的基础上，给出基于四元热释电红外信号处理器硬件结构设计，最后用Matlab软件进行详细的数据仿真，从而可预测本类系统的研制必将更快的促进安全技术的产业化进展，并具有一定经济意义。