热释电人体感应在智能化温度控制中的应用

 

                                                热释电人体感应在智能化温度控制中的应用

上海柯耐弗电气有限公司   

    在倡导节能减排,绿色环保的今天,能够更合理的利用日益紧张的能源一直是我们关心的话题。随着社会的不断发展,智能化控制水平的不断提高。热释电就是利用某些电介质材料在感受到人体辐射后其温度会发生变化,其上会产生电荷,有电信号输出,利用这个特性实现对人体的探测,在了解了人的活动情况后,便可以实现智能化的温度控制,即舒适又节能。

    存在于自然界中的物体,如人体、火焰、冰块等,只要其绝对温度高于-273 ℃,均会向外辐射红外线,只是其辐射出来的红外线的波长不同而已。人体温度为3637 ,所发射的红外线波长为910 μm,属远红外区;400700 的发热体,所放射出的红外线波长为35μm,属中红外区。而基于热释电效应的红外检测器就是利用人体所辐射出的红外线对人体进行检测。

     热释电人体红外传感器中的敏感元件是一种广谱材料,能探测各种波长辐射。为了使传感器对人体最敏感,而对太阳、电灯光等有抗干扰性,传感器采用了滤光片作窗口。人体辐射的红外线最强的波长正好在滤光片的响应波长7.5~14mm的中心处。故滤光片能有效地让人体辐射的红外线通过,而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过,免除干扰。所以,热释电人体红外传感器只对人体和近似人体体温的动物有敏感作用。热释电结构如图1所示。

              

        a 热释电传感器                           b 传感器内部结果

图1 热释电结构

热释电人体红外传感器只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。不加菲涅尔透镜时,该传感器的探测半径可能不足2 m,配上菲涅尔透镜则可达10 m,甚至更远。菲涅尔透镜是用普遍的聚乙烯制成的,一般把透镜固定在传感器正前方15 cm处,透镜的焦距正好对准传感器敏感元的中心。实现控制器安装位置前方10 m范围内人活动情况的检测,如图2所示。

                

2 控制器安装位置

菲涅尔透镜实际是在竖直方向上又分成若干不同的区域的一个透镜组,当光线通过透镜单元后,在其反面则形成明暗相间的可见区和盲区。每个透镜单元只有一个很小的视场角,视场角内为可见区,之外为盲区。当人体在这一监视范围中运动时,顺次地进入某一单元透镜的视场,又走出这一视场,热释电传感器对运动的人体一会儿看到,一会又看不到,再过一会儿又看到,然后又看不到,于是人体的红外线辐射不断改变热释电体的温度,使它输出一个又一个相应的信号。因此人在有一定的位置变化,才会被检测。

由于透镜受到红外探头视场角度的制约,垂直和水平感应角度有限,镜片面积也有限,所以热释电的检测区域是有要求的,检测半径为10 m,上下垂直45°,水平120°,如图3所示。    

                                               

3 热释电的检测区域

综上所述,我们就是利用热释电传感器这一特性,将其检测到的人的活动情况传输给处理器,处理器再根据检测到的结果智能的调整控制逻辑,控制相应温控设备。在有人时以最舒适的方式运行,在人休息或外出时分别以不同等级的节能方式运行,实现节能高效的智能化控制。即满足人对舒适的环境要求,又起到了人离开或休息时的节能目的。

    热释电人体感应器的有着检测不受白天黑夜,不受周围环境的影响,能够检测人的活动情况的等一系列好处。但由于其特性也经定了其应用场合需要注意的一些事项:

1)环境温度过高,如超过30°以上(接近人体温度)其灵敏度会明显下降;

2)人员要有一定的位置变化才会被检测到;

3)控制器安装时尽量对准人经常活动的区域,且安装位置有要求。

为了能够更准确,更可靠的实现智能化控制,还特地加入了插卡联动控制,或带无线RF射频的无线门磁配套判断。在知道了有无人的情况下,再根据人的活动情况进一步智能调节,更可靠、更智能、更节能。

       4 插卡联动                         5 无线门磁

打印此页】 【顶部】【关闭】 添加时间: 2013-9-18
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