elmos智能家居解决方案：基于热释电传感器的主动式光电传感器技术

elmos日前宣布推出系列的“智能家居”解决方案。该家族系列包括基于热释电传感器的被动式人体传感器（PIR）、智能家居KNX总线网络、烟雾报警以及可以实现手势识别的主动式光电传感器技术（HALIOSTM）。

图1: elmos 智能家居解决方案

此次推出的elmos智能家居解决方案，可对室内的照明系统采取选择性工作模式，当有人进入房间的时候，相应的灯光能够自动开启，而没有人在房间则保持关闭状态。该产品还可应用于房间的空调和暖通领域。

智能家居应用中的一个重要产品是热释电被动红外技术，此类传感器是以非接触形式对人体发出的红外辐射进行检测，并将其转换为电压信号。elmos公司此次推出的高集成化、高可靠性的半导体芯片E931.97、E910.97，可将模拟的电压信号再转换成数字信号，并进行滤波和后续的运算处理，最终输出一个有用的开关量信号（或者是一列数字信号）到负载或者是单片机系统，从而实现个性化的功能。

图2：智能探头最简化应用

图2是智能探头E931.97的一个最简化的应用，相比传统分立元器件的方案，该方案的元器件总数非常少，只需6个器件就可以搭建一个完整的应用威廉希尔官方网站 。这样可以大大减少元器件采购、仓储成本，特别是大大缩减了PCB面积，产品更加精致和紧凑，同时又降低了产品的生产和测试费用，节约了大量劳动力成本。在电气性能方面，由于采用了高集成度的半导体技术，外部线路非常简单，降低了布线难度，使得产品具有很好的抗射频干扰的能力。除了这些方面外，该芯片还预留了多个用户设定的功能，用户可根据产品的实际情况做出个性化配置。

elmos为这款芯片提供了两种封装形式，一种是SO14的封装，像其他IC器件一样把芯片和敏感元件分开使用以外。同时，我们也提供体积非常微小的裸芯片，用户可结合人体被动红外传感器技术和现代半导体技术，在不改变原有传感器结构的情况下，将高度集成化的半导体芯片封装在探头内部，造就智能型热释电传感器家族系列。
 

图3：集成了敏感元件和半导体芯片的智能探头结构框图

图3是智能型热释电探头的结构示意图，可以看出，这个探头包括滤光片，热释电陶瓷(Pyro-ceramic)和外壳，其余所有的功能都可通过一个面积极其微小的半导体芯片（E931.97或E910.97）来实现。该芯片集成了所有被动式人体红外（PIR）感应威廉希尔官方网站 所有电气功能。芯片的输入端是一个输入阻抗非常高的差分输入，热释电材料可以和它直接相连接。被敏感元件识别的人体移动信号输入到芯片内部之后，立刻通过一个16位的ADC转换成数字信号，然后送入二阶巴特沃兹滤波器进行滤波。在芯片内部，经过处理后的信号再通过比较器和触发逻辑威廉希尔官方网站 和预先设定好的灵敏度门槛电平值进行比较，最后输出所期望的脉冲电平信号。在这个过程中，所有的信号都经过了数字化处理，具有良好的抗噪声和抗射频信号能力。

图4是采用E931.97芯片制作的一款智能探头产品，除去智能探头，外面只需要连接3个元器件（不包括电池）就可构成一个实际的应用威廉希尔官方网站 。在此基础上，还可进行其他功能的扩展。如，把第2脚OEN引脚连接到光敏元器件上，可实现昼夜不同的工作模式白天对人体的移动不产生响应，只有当夜幕来临才进入工作状态。另外，给定OT引脚不同的模拟电平值可调节输出的脉宽持续时间。

图4：智能探头典型应用威廉希尔官方网站