红外热释电处理芯1片BISS0001.docx

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红外热释电处理芯1片BISS0001

红外热释电处理芯片BISS0001

   BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

特点

*CMOS工艺

*数模混合

*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

*采用16脚DIP封装

管脚图

管脚说明

引脚

名称

I/O

功能说明

1

A

I

可重复触发和不可重复触发选择端。

当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发

2

VO

O

控制信号输出端。

由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。

在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。

3

RR1

--

输出延迟时间Tx的调节端

4

RC1

--

输出延迟时间Tx的调节端

5

RC2

--

触发封锁时间Ti的调节端

6

RR2

--

触发封锁时间Ti的调节端

7

VSS

--

工作电源负端

8

VRF

I

参考电压及复位输入端。

通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位

9

VC

I

触发禁止端。

当VcVR时允许触发（VR≈0.2VDD）

10

IB

--

运算放大器偏置电流设置端

11

VDD

--

工作电源正端

12

2OUT

O

第二级运算放大器的输出端

13

2IN-

I

第二级运算放大器的反相输入端

14

1IN+

I

第一级运算放大器的同相输入端

15

1IN-

I

第一级运算放大器的反相输入端

16

1OUT

O

第一级运算放大器的输出端

工作原理

    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。

    以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

不可重复触发工作方式下的波形

    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。

在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，VO就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期

    以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。

可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。

在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。

在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。

应用线路图

BISS0001的热释电红外开关应用电路图

    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。

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。

图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。

输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，666以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。

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。

红外检测专用BISS0001芯片DIP每片2.9元贴片每片3元

配套的360度球形菲涅耳透镜，每个1.5元（台湾生产）

焦距：

10.5毫米

角度：

100°

探测距离：

8米

尺寸：

Ф23

体积：

24*24*15毫米

相关键连：

菲涅尔镜片的原理和应用

配套的热释电元件RE200B体积：

8.3*4.2mm每个5.8元

灵敏元面积2.0×1.0mm2

基片材料硅

基片厚度0.5mm

工作波长7-14μm

平均透过率＞75%

输出信号＞2.5V

（420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz带宽72.5db增益）

噪声＜200mV

（mVp-p）（25℃）

平衡度＜20%

工作电压2.2-15V

工作电流8.5-24μA

（VD=10V,Rs=47kΩ,25℃）

源极电压0.4-1.1V

（VD=10V,Rs=47kΩ,25℃）

工作温度-20℃-+70℃

保存温度-35℃-+80℃

视场139°×126°

    说明该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

1、上述特性指标是在源极电阻R2=47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。

平衡度B中的EA和EB分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。

4、使用传感时，管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mm以上。

5、使用传感器前，应先参考说明书，尤其要防止接错管脚、

6.不能直接焊接，会热坏

硬件电路如图2所示。

热释电红外传感器（PIR）RE200B对人体信号进行检测，红外传感信号专用处理芯片BISS0001对所采集信号进行初步处理。

RE200B的D、G、S端分别为电源端、地端和目标输出电压端。

输出信号VO接单片机，供其读取。

　　采用热释电传感器的优势是：

成本低，不需要用红外线或电磁波等发射源，隐蔽性好，可流动安装，灵敏度高、控制范围大。

热释电红外传感器利用热释电效应，能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号；同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。

实际使用中，热释电传感器前面必须安装菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜的作用是将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电红外探测元要求信号不断变化的特性，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。

实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2m左右（检测人体走过）；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10m以上，甚至可达20m以上。

由于PIR信号变化缓慢、幅值小，针对该特点，专用信号处理器一般分为3步处理：

滤波放大、窗口比较、噪声抑制及数字信号处理。

BISS0001就是由运算放大器、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。

它采用CMOS工艺、数模混合，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。

它有两种工作方式供选择，通过将引脚A置1或0可设置为可重复触发方式和不可重复触发方式。

本系统选择可重复触发方式。

在将传感信号进行预处理后，通过双向鉴幅器可检测出有效触发信号Vs。

由于选择的是可重复触发方式，Vs可重复触发VO为有效状态，并可促使VO在延时周期Tx内一直保持有效状态。

延时周期的大小可通过R1和C1调节。

在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，VO就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则VO一直保持有效状态；若Vs保持为“O”状态，则在Tx周期结束后VO恢复为无效状态，并且在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发VO为有效状态。

如果选用模拟量输出的红外传感器，障碍物离的远，输出的电压低；障碍物离的近，输出的电压高。

要通过AD转换才能送给单片机。

如果选用数字量输出的，直接就可以接单片机了。

最普通的就是一个红外线发射器，发射出红外线，如果有物体遮挡住线束的路径，那么接收器接受不到线束，然后就像控制器发出信号，后连接报警装置，发出报警信号

另外还有一种是热释电红外的红外线传感器件对特定波长的红外线有极强的感应能力，如果有人靠近的话呢，它会接收下来并进行放大，然后驱动发声无件给予响应

2011，3，8：

一开始上电时无论有没有VS信号VO都会有Tx时间的高电平

延时时间可调节，10M太大