人体感应吹风机的设计

　　12004漳州职业大学学报人体感应吹风机的设计李瑜芳福建信息职业技术学院，福建福州350003干扰等处理，再利用双向可控硅去控制吹风机的方案。阐述对接受运动的人体信号的技术处理和控制电路的设计思路。呈现了测试数据以及安装调试的注意事项，配有电路原理和印刷版电路，实用性可操作性较强。

　　随着集成电路的制造精密仪器的生产纳米技术的应用对实验室及工厂环境无尘度的要求越来越高，人们不得不对进入实验室和生产车间的人员进行无尘处理，其中种办法是对进入人员进行吹风，吹去身上的尘埃。目前，大部分工厂采用手动控制吹风，这样会出现有人没经过无尘处理就进入车间或无人时吹风机仍在工作浪费能源的状况，如果能设计人体感应吹风机，让吹风机在有人经过时才工作，就能解决这个问。同时，人体感应吹风机也可用于家庭，安装在家门口，在炎热的夏天，让主人和客人身上的灰尘和汗味留在室外，然后在进入空调房间，保证空调房间的无尘。这就是本人设计人体感应吹风机的缘起。

　　另外，为了培养高等职业学校学生的实践能力，必须寻找学生能利用学院设备在有限的时间内能设计制作的课，人体感应吹风机的设计与制作也可作为高职学生课程设计或毕业设计的个课。

　　2方案论证与比较方案将红外光发射器与红外光接收器分别安装在行人过道的两侧，采集行人经过时将光线遮挡的信号，通过比较放大抗干扰等处理，利用双向可控硅去控制吹风机。这种方案电路需要两个系统，即发射系统和接收系统，电路相对复杂，而且对使用环境有特殊要求，如需要定宽度的过道。

　　方案利用红外光接收器直接接收人体红外信号，通过比较放大抗千扰等处理，利用双向可控硅去控制吹风机。这种方案电路只需要接收系统，不需要发射系统，不需要定宽度的过道，电路相对方案较简单。但是本方案抗干扰较差，因为温度在零度之上的任何物体都会产生红外光辐射，因此可能因干扰信号导致吹风机工作。另外，在红外光接收器前的静止不动的且温度在零度之上的人或物体可能使吹风机直处在工作状态。

　　方案利用热释电红外传感器直接接收运动人体感应吹风机的设计85.

　　AW0，ffiHlK2R，KXK+Jil，利卫块罪涅尔透镜，所谓涅水透镜就是种由塑用双向可控硅去控制吹风机。这种方案电路只需要接收系统，不需要发射系统，不需要定宽度的过道，电路相对方案较简单。通过技术处理，可以只接受运动的人体信号，相对方案，抗干扰性较强。

　　通过方案比较，方案的抗干扰能力较强，电路实现简单，故选用方案。

　　3对接受运动的人体信号的技术处理料制成的特殊设计的光学透镜组，它与热释电元件配合，可以提高传感器的灵敏度。菲涅尔透镜是由组平行的棱柱型透镜所组成。2中，从上至下分成射束单元8射束单元和5射束单元。若从热释电元件来看，它前面的每单元透镜都只有个不大的视场角，而相邻的两个单元透镜当人体在透镜总的监视范围视野约角中运动时，顺次地进入某单元透镜的视场，又走出这某些电介物质面温度发生变化时，在这些介质的面就会产生电荷，这种现象称为热释电效应，用具有这种效应的介质制成的元件称为热释电元件。热释电效应产生的面电荷不是永存的，它很快便因元件面漏电及空气中的各种离子所中和。热释电元件只能测量温度的变化量及强度周期变化的红外线。人体都有恒定的体温，般在37度，所以会发出特定波长10左右的红外线，当人体外温度为36丈时，人体辐射的红外线在9.4处强。如何能较好地采集有用的信号呢，如何让吹风机只对运动的人体吹风，制作敏感元件时，先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两侧镀上电极，构成有极性的小电谷。温度变化趋势不问，输出的热释电信号极性也不同，所以可以把两个极性相反的热释电敏感元件做在同晶片上，并且反向串联，1由环境的影响而使整个晶片温度变化时，两个传感元件产生的热释电信号相互抵消，所以它对缓慢变化化不致，它们的输出信号就不会被抵消，只要想法使照射到两个热释电元件面的红外线忽强忽弱，传感器就会有输出。热释电元件的输出信号由高输入阻抗的场效应管放大器放大，并变为低输出阻抗输出电压信号。

　　为了使热释电元件更好地吸收远红外线，需要在其面镀覆层能吸收红外能量的黑色薄膜。为了防止可光对热释电元件的干扰，必须在其面安装块滤光片叮。滤光片是在基板上镀多层滤光膜做成的。如果某种型号的热释电传感器是用于检测人体信号时，那么滤光片应选取7.5热释电传感器用于采集信号时，其面必须罩视场。热释电元件对运动物体会儿看得，会儿又变得看不，再过会儿又看得，而且，传感器晶片上的两个反向串联的热释电元件是轮流看到运动物体的，所以人体温度，使它输出串脉冲信号。而由于太阳光和其它光线是以连续光的形式作用于热释电元件的，所以只会使两个元件的温度同时升高，而互相抵消，传感器无输出。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件面前，它也是视而不的。

　　3外形0分体结构。内部电气接线点⑴滤光片的光谱特性1滤光片2管帽3敏感元件4放大器5管座6引脚7高阻值电阻人体感应吹风机的设计1菲涅尔透镜2热释电传感器4控制电路设计号来临时，1输出端电压变为低电平，电容，14通过极管放电，使，14同相输入端电压下降，当同相输入端电压比反相输入端电压低时，这就使104的输出端为低电平。用这个低电平信号经输出驱动电路控制双向可控硅，从而使吹风机开始工作。当传感器信号消失后，10输出端电压恢复为闻电平，这时极管截止，电源经尺15向，14充电，冗4同相输入控制电路包括电源电路传感器信号放大信号比较单稳态延时控制信号输出吹风机七个部分。电路原理3.电源电路采用电容将输入220交流电压降压至9.再通过稳压集成电路7805后输出5直流电压作为控制电路的电源。

　　由热释电红外传感器的特性可知，当它受到触发时，输出的传感信号为0.0出的超低频脉冲，频率值由使用的菲涅尔透镜和人体移动的速度而定，而且脉冲的幅度不大于lmV.这就需要个高增益低噪音的低频带通放大器，通常要求放大增益为6070，即几千倍，将其放大后才能对电路执行控制功能。

　　信号放大电路对放大器的带宽有定的要求，放大器的带宽对灵敏度和可靠性有重要影响。带宽端电压升高，当同相输入端电压大于反相输入端电压时，10的输出端为高电平，吹风机停止工作。，14充电的这段时间就是单稳态延时时间，改变化5和014的值可调整延时时间。

　　5控制电路的测试状态输出可控硅吹风机传感信号截止截止停止，行藕，截止导通工作传感信号但处于延时工作状态截止导通工作窄，则干扰小，误判率低；带宽大，噪声电压大，可能引起误控制，但对快速和极慢速移动响应好。

　　6安装注意事项随着人体运动速度的不同，传感器输出信号的频率也是不同的。在正常行走速度下，其频率约为6出左右，当人体快速奔跑通过传感器面前时，可能高达20出。再考虑到日光灯的脉动频闪人眼不易觉察为100HZ，所以信号处理电路中的放大器带宽不应太宽，应为0.120出。

　　本电路由101和102组成两级低频带通放大器，两级的总增益等于两级增益的乘积。通过上限截止频率与下限截止频率的计算，采用3原理电压比较器由组成，目的是为了抑制干扰信号，使低于参考电压1同相输入端电压的干扰信号被抑制，从而保证了电路工作的可靠性。

　　为了让人走进时启动吹风机，人离去时不立即关吹风机，而是让吹风机延时段时间，清理环境，这就需要延时电路。1与凡5，4组成单稳态电路。平时同相输入端电压由于电源经5向014充电而使其接近电源电压保持比反相输入端电压高在热释电红外传感器般安装在室内，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热释电红外传感器应离地面1.82.2米。2热释电红外传感器远离空调，冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方，也不要安装在有强气流活动的地方。3热释电红外传感器探测范围内不得有家具大型盆景或其他隔离物。

　　4热释电红外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，有条件的好把窗帘拉上。5热释电红外线传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。热释电红外线传感器对于径向移动反应不敏感，而对于横切方向即与半径垂直的方向移动则为敏感，4.在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报求得佳检测灵敏度极为重要的环。6传感器与控制电路之间的距离应尽量的短，并使用屏蔽引线连接，以免引入干扰。

　　7总结课程和自动检测与转换课程的课程实习课，现已有几百位学生制作了几百套成品，使用效果较好。

　　李瑜芳，传感技术厘。成都电子科技大学出肖景和赵健，红外线热释电与超声波遥控电路。北京人民邮电出版社，2003.

　　日井口征士，蔡萍刘志刚译，传感工程，科学出版社，2001.

　　人体感应吹风机在被设计并制作了样机之后，作为福建信息职业技术学院学生传感技术应用