红外传感器在计数技术系统中的应用

红外传感器在计数技术系统中的应用

王海涛王学军王峰

（1.唐山市第三医院河北唐山063000；2.唐山市第五医院河北唐山063000）

【摘要】介绍一种以热释电红外传感器为检测部件的自动计数系统。在设计中的红外检测系统是采用新型热释电红外传感器为探头，检测外界信息，转换出微弱的电信号，经放大器，比较器和防误触发电路后，滤去其他干扰，最后所得信号驱动计数电路计数。经实际测试检验，红外检测系统针对人员和车辆自动计数装置研究任务完成，整个系统具有性能可靠，灵敏度高，误操作率低，结构简单等特点。可以在需要针对人员和车辆计数统计的工作中实际应用。

【关键词】红外传感器；放大器；比较器；计数器

【中图分类号】TP212.9【文献标识码】B【文章编号】1004-6194（2015）02-0525-02

Applicationofinfraredsensorincountingtechnologysystem

WangHaitao1WangXuejun1WangFeng2

（1.ThirdTangshanCityhospitalTangshanHebei063000）

（2.FifthTangshanCityhospitalTangshanHebei063000）

【Abstract】aautomaticcountingsystemforthedetectionofthepyroelectricinfraredsensorispresented..Inthedesignofinfrareddetectionsystemisbyemployinganovelheatpyroelectricinfraredsensorasprobe,detectingtheexternalinformationandconverttoaweaksignal,amplifier,comparator,andpreventfalsetriggeringcircuit,filtertootherinterference,theresultingsignaldrivecountofthecountingcircuit.Infrareddetectionsystemforpersonnelandvehicleautomaticcountingdeviceresearchtaskbasicallycompleted,thewholesystemhasreliableperformance,highsensitivity,lowmisoperationrate,simplestructurecharacteristics.Itcanbeusedintheworkthatneedtocountthestatisticsforthepersonnelandthevehicle.

【Keywords】infraredsensor;amplifier;comparator;counter

前言

红外检测技术最早是为科学和军事用途而研制开发的。现已广泛用于各种工业，医疗及民用产品中。正是基于这种形势和现实生活的需要，采用一种新型的红外传感器设计了一款针对公路车辆或人员数量的自动计数装置，对公路过往车辆或人员数量进行准确可靠地计数。

1信号探测结构

据计数的要求，选用被动式(检查运动人体及车辆)热释电红外传感器P2288。其主要性能指标如下：

典型噪声值（mv）:80

窗口光频响应（um）:7-15

工作电压（v）:3-15

响应性（v/w）:6500

工作温度（℃）:-40―60

外形及结构，双元件型，T0-5封装，其内部结构见图1。

图1热释电红外传感器的内部结构

从原理上讲，任何发热物体都会产生红外线，所表现在敏感单元的温度变化，而温度的变化导致电信号的变化，环境与自身的温度变化由其内部结构决定了不向外输出信号，而传感器的低频响应和特定的红外波长（5-15um）响应决定了传感器只对外界的红外辐射而引起本身的温度变化敏感，或者说只对人体或相关物体敏感。

使用P2288传感器加透镜，对活动人体和车辆的探测距离为20m以上，对20m远处快速通过的人体和车辆检测非常灵敏可靠，由此可以做人体和车辆计数器。

2信号处理

在设计中，采用新型热释电红外传感器探测外界信息，并转换成微弱的电信号输出，经运算放大器放大，再经比较器和防误触发电路滤去干扰信号，最后所得信号驱动计数器计数。图2是系统工作原理框图.

图2工作原理框图

2.1放大器的设计

当人员或车辆进入菲涅尔透镜的一个视场，在热释电红外传感器上产生一个交变红外辐射信号，使传感器电路产生一个微弱的电压信号，电阻器R1和电容器C1是一个滤波电路，以减少传感器电源上的纹波电压，R2是一个匹配电阻器，使传感器有一个最佳的信号输出。

信号经C2耦合到运放A1，电阻R3.R5将放大器偏置于电源电压的一半，使放大器在单电源下可以放大交流信号。其增益取决于R6.R4的比值。经A1放大后的信号经C5耦合再由A2放大，A2的增益取决于R10与R7的比值。经两级放大后，信号放大。

图3放大电路

2.2双限比较器的设计

从放大电路传输过来的信号当中，不仅有被传感器检测到的有用信号，而且还包含了许多干扰信号，为了将被测信号从众多的干扰信号中分离出来，采用555定时器组成的双限电压比较器来完成此项任务。

比较器的域值取法很重要，它直接影响装置的可靠性。域值太高，则灵敏度低，虽然对外界干扰信号有所抑制，但对信号的响应能力减弱，甚至不能响应。若域值太低则灵敏度高，对外界干扰抑制能力减弱，只要外界由干扰信号输入，则就有可能产生误操作。由于采用P2288型传感器来检测运动中的人员或车辆，通过对电位器W的调节，可以实现对20米处的人员或快速行驶的车辆检测灵敏可靠。在信号处理过程中，还设置了防误触发电路。

3计数显示

由传感器检测到的信号经放大、比较等环节处理后变成符合要求的单脉冲信号，而且脉冲个数应等于通过的人数或车辆个数。计数显示电路的功能便是对脉冲信号进行技术显示。

4电源电路

为了提高电路可靠性，电源电路采用交直流自动切换供电的方式，以保证电网停电时计数系统仍能正常工作。平时220V交流电经变压器降压，在经桥式电路整流和滤波后，输出脉动直流电压，一路经7812稳压块稳压输出12V平滑的直流电压供电路使用；另一路经电阻器R9对电池充电，此时应使D5处于反偏截止状态，电池不供电；一旦交流电压消失，备用电池通过D5自动向电路供电。

5结束语

经实际测试检验，红外检测系统针对人员和车辆自动计数装置研究任务基本完成，对于20m远处通过的人员和车辆可以准确计数。整个系统具有性能可靠，灵敏度高，误操作率低，结构简单等特点。设计可以在需要针对人员和车辆计数统计的工作中实际应用。

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*通讯作者：

王海涛，男，（1976—），本科学历，高级电子工程师，唐山市第三医院从事医院各种电子设备的维修、维护和医院信息系统的设计管理等工作。