毕业设计105红外感应式楼道照明开关的设计
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一、设计说明设计一个款可以用于直流24V(一般用蓄电池供电或有低压供电要求的工作情况下)的红外感应式的楼道灯电路,要求在白天或者楼道的光线亮时电路不工作,在光线暗时能工作。
该电路由红外感应探头、红外控制芯片、光敏控制电路、电源电路组成,负载可以为10瓦16伏LED灯供电。
其原理框图如图1所示。
图1红外感应楼道灯电路原理框图二、技术指标1.电源电压为:直流24V。
2.每次通电持续时间20秒。
3.红外感应范围3—4米。
4. 为了给LED灯供电,要求恒流源输出电流控制在660mA。
三、设计要求1.在选择器件时,应考虑成本。
2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。
2.进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京:高等教育出版社,2006年2.谭博学主编. 集成电路原理与应用. [M]北京:电子工业出版社,2003年3.谢自美主编. 电子线路设计、实验、测试.[M]武昌:华中科技大学出版社,1992年4.戴伏生主编.基础电子电路设计与实践,[M]北京:国防工业出版社,2002年5.张庆双主编.全新实用电路集粹上、下册,[M]北京:机械工业出版社,2006年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表红外感应楼道灯电路的设计摘要:红外感应楼道灯主要采用热释电红外探头将接收到的微弱信号加以放大,然后驱动进行相应的输出,在夜晚时,只要人体进入探测区域,开关会自动开启,起到“人来灯自亮,人走灯自灭”的作用,既新颖方便又节约用电。
该设计除了应用于楼道,还可用于电梯间、卫生间、库房等处。
本设计电路共分为四个个模块,即放大比较模块、光电开关模块、延时模块、恒流源输出模块,结构简单,本身不发任何类型的辐射,器件功耗较小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可通过扩展而达到实际的应用。
走廊感应灯改造方案1. 简介走廊是人们在建筑物或公共场所中经常使用的空间,然而传统的照明系统在走廊中存在一些不便之处,例如需要手动开关灯,容易忘记关闭,造成能源浪费。
为了解决这个问题,我们提出了走廊感应灯改造方案。
本文档将详细介绍走廊感应灯改造方案的设计原理、硬件需求和软件实现,旨在为读者提供一个全面的理解和实施该方案的指导。
2. 设计原理走廊感应灯改造方案主要基于人体红外感应技术。
该技术通过检测人体红外辐射来感知人的存在,进而自动开关灯光。
整个方案包括以下主要步骤:1.安装红外感应器:将红外感应器安装在走廊入口处,以便能够及时感知到人的存在。
2.控制电路:将红外感应器与控制电路连接,通过控制电路实现灯光的开关。
3.电源供应:为控制电路和灯光提供稳定的电源供应。
3. 硬件需求实施走廊感应灯改造方案需要以下硬件设备:•红外感应器:用于感知走廊中的人体红外辐射信号。
•控制电路:用于控制灯光的开关。
•电源供应:为控制电路和灯光提供稳定的电源。
•灯具:用于照明走廊。
4. 软件实现走廊感应灯改造方案的软件实现可以分为以下几个步骤:1.硬件连接:将红外感应器连接到控制电路的输入端口,将控制电路连接到电源和灯具。
确保所有硬件设备连接正确。
2.程序编写:使用适当的编程语言(如C语言或Python),编写一个简单的程序来控制红外感应器和灯光。
程序应该具备以下功能:–初始化红外感应器和控制电路。
–检测到人体红外辐射时,打开灯光。
–一段时间内没有检测到人体红外辐射时,关闭灯光。
3.软件测试:在实际走廊中测试软件的功能和性能。
检查是否能够准确地感知到人的存在并自动控制灯光的开关。
5. 注意事项在实施走廊感应灯改造方案时,需要注意以下几点:•红外感应器的安装位置应该选择在走廊入口处,以确保能够及时感知到人的存在。
•控制电路的设计和连接应该符合电气安全标准,确保系统可靠性和稳定性。
•程序编写时,需要考虑到一些特殊情况,如走廊中可能存在其他干扰源和光线变化等因素。
感应式楼道自动照明灯设计与实现摘要:本文介绍了感应式自动照明灯安装在楼道,为了方便夜晚有人在楼道出行,自动照明灯会自动点亮一段时间,白天照明灯停止工作。
资源不是取之不尽的,节能越来越多的人关注。
本电路可以用于家庭走廊、卫生间照明、贮藏室、学校楼道或者梳妆台前的自动开关,起到了“人来灯亮,人走灯灭”的作用。
只要有人在夜间行走时,走近灯就会亮,离开灯延时一段后自动熄灭,使用十分节能方便。
关键词: 自动照明灯光敏传感器感应开关延时摘要 (1)关键词 (1)引言 (1)一、总体方案论证 (2)1、方案比较 (2)二、系统方案 (2)2.1实现方法: (2)2.1.1红外发射装置 (3)2.1.2、红外接收电路 (3)2.1.3、光控亮灯时间控制电路 (5)三.设计及实现过程 (5)四.系统功能测试 (6)4.1红外发射电路 (6)4.2红外接收电路 (7)4.3光控亮灯时间控制电路 (7)4.4总体测试 (7)五.总结及体会 (8)引言本装置利用微波多普勒效应,在一定的空间内建立为电场,当有人或活动物进入电场时会反射回波,进电子线路混频后检测出极微弱的移频信号,此信号经智能处理后,可输出控制信号,微波感应模块安装方便,模块内部采用专用微处理能够对信号进行脉频和脉宽处理,可以排除小体积动物、远距离晃动的树木、高频通讯信号、闪电、和电器‘开、关时的干扰犷口及艾的输出端采用集成极开路输出,当微波电路检测到有人经过楼道口时,内部三极管导通仓吵,A点为低电平,经F’I反相后为高电平,咫和光敏电阻组成光控电路,白天左电源电压为低电平,与非门F2封锁,输出高电通过州硬已上电压充至电源电压,夜晚劲阻值较大,B点为高电平,此时若有人经过时,灯就会亮一段时间然后熄灭。
一、总体方案论证1、方案比较方案一:利用光敏电阻和红外线人体传感器组成并联开关,本文介绍感应式楼道照明灯,光敏电阻使电路不能在白天触发。
只有在夜间才能被触发,电路采用红外线反射式电路结构,红外发射器与接收器需安装在同一方向的同一平面内,这就需使发射器与接收器成为一体化结构,并使用同一电源供电,这种工作方式正好适应该电路的长期待机,短时间的工作状态。
红外感应电路及照明灯具的制作方法红外感应电路及照明灯具的制作方法现代化的生活中,自动化控制技术的应用越来越广泛,为人们的生活提供了许多便利。
在建筑、交通、公共卫生等场所中,智能照明系统是非常重要的设备,它可以自动控制照明系统的开关和调光,达到节能的目的。
在智能照明系统中,红外感应电路是非常关键的部分,它可以实现对人的检测和控制,并通过控制照明灯具的开关和调光,实现智能化控制,提高照明系统的能效。
红外感应电路的原理红外感应电路是使用红外线传感器探测到人体的热辐射,从而实现对人体的检测。
由于人体的热辐射具有一定的波长特征,而红外线传感器可以通过接收特定波长范围内的辐射能够检测到人体。
红外线传感器的输出信号经过运放处理和比较电路后,控制开关电源,从而实现对灯具的控制。
材料清单1. 红外线传感器 1个;2. lm324运放芯片1个;3. 10K电位器3个;4. 1K电阻8个;5. 线圈电感2个;6. 22uF电解电容2个;7. 电源滤波电容10uF 2个;8. NPN三极管PNP三极管各1个;9. 220V继电器1个;10. 光敏电阻1个;11. 电源接线端子3个;12. 电线、焊锡、焊接工具、面包板等.制作红外感应电路1. 根据电路原理图,将元器件逐个焊接到面包板上,注意焊接时元器件的阴阳极和引脚的接线。
2. 将电源电线连接到电源接线端子上,再将继电器的控制端子通过接线端子连接到面包板上。
3. 将灯具的电源线分别连接到继电器通电和断电端子上。
4. 完成电路的布线后,调整电位器、测试传感器测量距离和探头的灵敏度,根据实际情况确定控制距离和触发时间。
制作红外感应照明灯具1. 根据实际需求选择适合的照明灯具,插座等。
2. 将灯具、插座等连接到电路上。
3. 灯具和插座的电线分别连接到继电器的通电和断电端子上。
4. 根据情况调整器件和控制参数,检查电路的照明效果和波形,确认电路和照明系统的正常工作。
总结红外感应电路及照明灯具是智能化控制的关键部分,它可以根据人的运动和热辐射感应,自动调节照明系统的开关和亮度,达到了智能化控制的目的。
基于红外传感器的照明灯节能电路设计与实现照明灯是我们日常生活中必不可少的设备之一,节能是当前社会迫切需要解决的问题之一、基于红外传感器的照明灯节能电路设计与实现,可以有效地减少能源的浪费,提高照明灯的使用效率。
首先,我们需要了解红外传感器的工作原理。
红外传感器是一种能够感知红外线的传感器,它具有高灵敏度和快速响应的特点。
当有物体或人体靠近红外传感器,传感器会接收到红外线的反射,并产生相应的电信号。
在基于红外传感器的照明灯节能电路设计中,我们可以利用红外传感器感知到人体靠近的特点,将照明灯的亮度与人体靠近程度关联起来。
当有人体靠近时,照明灯会自动提高亮度以提供足够的照明效果;当没有人体靠近时,照明灯会降低亮度或者进入休眠状态,从而实现能源的节约。
具体的电路设计可以如下:1.红外传感器连接:将红外传感器连接到电路板上,确保传感器正常工作。
2.亮度控制模块:设计一个亮度控制模块,根据红外传感器的信号输出来控制照明灯的亮度。
可以使用可调节电阻或电子元件来实现亮度的控制。
3.电源模块:设计一个合适的电源模块,确保电路正常工作。
可以使用稳压电源或者电池供电。
4.休眠模块:设计一个休眠模块,在没有人体靠近时,照明灯可以自动进入休眠状态,从而节约能源。
可以使用计时器电路或者微控制器来实现休眠模块的功能。
5.人体靠近检测模块:设计一个人体靠近检测模块,将红外传感器的信号输出与亮度控制模块和休眠模块连接起来,实现照明灯亮度的调节和休眠状态的切换。
通过以上的电路设计,我们可以实现基于红外传感器的照明灯节能电路。
当有人体靠近时,照明灯会自动提高亮度以提供足够的照明效果;当没有人体靠近时,照明灯会降低亮度或者进入休眠状态,从而实现能源的节约。
这种设计可以适用于各种照明灯,包括室内灯具和路灯等。
在实际应用中,我们可以根据具体需要进行相应的调整和改进。
例如,可以添加其他传感器来进一步增强照明灯的功能,如温度传感器或光线传感器,以实现更智能化的控制。
1 引言节能与环保已经成为今世产品开发的首要考虑因素和最大卖点。
由于我国在新能源研发方面处于掉队局面,目前市场上的一般船型开关、拉线开关占据着灯具开关市场的要紧位置。
但是由于许多不可控因素的显现及人们日常适应所限,造成了大量的电能的浪费。
这种现象在咱们的生活中到处可见。
空无一人的教室十多盏日关灯仍然亮着,超级安静的楼道内灯火通明,洗手间无人利用却不熄灭灯光……全国每一年因此而损耗的电能能够以亿度计量,同时因灯具利历时刻的太长,也缩短了灯具的利用寿命,频繁的改换灯具也造成了人力,财力的大量浪费。
因此通过这种直接和间接的损耗,每一年电能的损失就达数亿元。
近十年以来,我国建筑体系的不断进展,也对照明系统提出了更高的要求。
随着大量采纳电子技术的家用电器面市, 住宅电子化显现。
近几年楼宇智能化(智能家居是以家为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、网络家电、自动化和智能化,集系统、结构、效劳、治理、操纵于一体的高效、舒适、平安、便利、节能、健康、环保的家居环境。
)又飞速进展起来,其中实现自动照明系统能够减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。
本课题从实际动身,预备对红外线楼道自动照明系统进行探讨随着现代化的进展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情形下电能的浪费成为人们普遍关注的问题.由此观之,如何有效的节省照明用电的浪费和更好的治理照明系统已成为一个不可轻忽问题。
现代照明开关简述现代电子技术的进展和人们对生活质量的需求转变,已使传统的开关感受到产品更新换代的要挟。
目前传统的按键式和拉线式开关仍然是照明开关的主体,但自从人们发觉了无线电波,就开始用无线电来遥控了。
航空爱好者用无线电收发装置来操纵模型飞机,舰模爱好者用无线电来操纵模型舰艇。
声音、超声波、无线电波都能够用作传递信号的媒体,传递命令,实现远距离操纵。
这些方式在必然程度上节省了电能。
针对问题,市场上的照明开关也是层出不穷,要紧有声光控开关、触摸式延时开关、。
一、设计说明设计一个款可以用于直流24V(一般用蓄电池供电或有低压供电要求的工作情况下)的红外感应式的楼道灯电路,要求在白天或者楼道的光线亮时电路不工作,在光线暗时能工作。
该电路由红外感应探头、红外控制芯片、光敏控制电路、电源电路组成,负载可以为10瓦16伏LED灯供电。
其原理框图如图1所示。
图1红外感应楼道灯电路原理框图二、技术指标1.电源电压为:直流24V。
2.每次通电持续时间20秒。
3.红外感应范围3—4米。
4. 为了给LED灯供电,要求恒流源输出电流控制在660mA。
三、设计要求1.在选择器件时,应考虑成本。
2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。
2.进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京:高等教育出版社,2006年2.谭博学主编. 集成电路原理与应用. [M]北京:电子工业出版社,2003年3.谢自美主编. 电子线路设计、实验、测试.[M]武昌:华中科技大学出版社,1992年4.戴伏生主编.基础电子电路设计与实践,[M]北京:国防工业出版社,2002年5.张庆双主编.全新实用电路集粹上、下册,[M]北京:机械工业出版社,2006年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表红外感应楼道灯电路的设计摘要:红外感应楼道灯主要采用热释电红外探头将接收到的微弱信号加以放大,然后驱动进行相应的输出,在夜晚时,只要人体进入探测区域,开关会自动开启,起到“人来灯自亮,人走灯自灭”的作用,既新颖方便又节约用电。
该设计除了应用于楼道,还可用于电梯间、卫生间、库房等处。
本设计电路共分为四个个模块,即放大比较模块、光电开关模块、延时模块、恒流源输出模块,结构简单,本身不发任何类型的辐射,器件功耗较小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可通过扩展而达到实际的应用。
《微机测控系统》课程结课论文论文题目:基于红外线传感器的智能楼道照明系统学生姓名:学号:学院:任课教师:基于红外线传感器的智能楼道照明系统摘要传统楼道灯同时使用光控和声控或触控方式对电路进行控制。
声控由于需要发声,会产生噪声污染,特别在居民楼道内扰民严重。
触控方式必须首先要找着触控开关,不是很方便。
这两种方式都是采用开灯后延时关灯,延时长短并不好控制,一般都较长,造成了不必要的电能浪费。
本文同时利用红外人体感应检测和光控功能,可用于路灯、走廊灯和楼梯灯的控制。
当系统在环境中有人在场的时候,可以通过系统人体热释电红外线控制开关,来感应到环境中是否有人的存在,决定后以便输出信号,来实现被控制区域内电源的接通与断开。
1:引言电的使用在现代社会中无处不在,电和人们的生活息息相关,没有了电人们的生活无法想象,但是由于在用电的过程中的使用不当或不合理,造成了对电能的浪费,往往细微之处,浪费巨大。
最近几年以来,我国的电力发展取得了很大进步,仅落后于美国,已经连续14年排名位于世界第2。
尽管如此我国依旧面临着并长期面临着电力和能源短缺等问题,前面这些问题就变成了制约着我国经济整体发展的瓶颈。
据有关报告显示,虽然我国的经济在不断的高速增长,但是万元GDP能源消耗却是发达国家的3到10倍。
目前我国的能源形势尤其严峻,特别是在夏冬季用电的高峰期,电能的供应明显不足。
比如公共场合的照明用电,看似微不足道,但关系到千家万户,往往又是节能的死角,浪费是非常大的。
节约用电不仅是我国长期经济发展的战略方针而且是一项有利于国家和人民的长期的事业。
节约用电有利于提升能源的利用率,减小环境的污染程度,顺应环保以及可持续发展的时代潮流有利于减少电网的负荷压力,放缓能源短缺的现状;有利于促进国家的经济增长以及获得不错的经济和社会效益。
节约用电的必要性在电能紧缺的今天体现的就会更加明显和重要。
目前,大部分楼道照明也都采用了节能设计,普遍采用声控、触控等方式。
楼道自动感应灯的设计毕业论文目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (2)1.2课题研究的目的 (2)1.3课题研究的意义 (2)第二章基本原理 (3)2.1声光双控节能灯基本原理 (3)2.2555电路基本原理 (3)2.3声控电路基本原理 (5)2.4光控电路基本原理 (6)2.5延时电路基本原理 (7)第三章电路设计分析 (7)3.1电源电路 (8)3.2声控电路 (8)3.3单稳态延时电路 (9)3.4光控电路 (9)第四章故障排除 (9)第一章绪论1.1课题背景由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起,中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。
照明器材行业属一般性竞争行业,是我国轻工业对外开放较早的行业之一。
WTO后,国际上一些知名品牌大企业相继进入国产销领域,使得国竞争国际化。
努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发,加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。
我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战,而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。
随着全球经济一体化,发达国家产业调整的步伐进一步加快,一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移,而中国又是一个比较适合的国家,一是中国具备生产这些产品的条件,二是劳动力成本比较低,从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。
展望未来的国市场,需求仍会呈逐年增长趋势,以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。
降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流,高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。
继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后,世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局,环保型节能荧光灯VS白炽灯是白炽灯的替代者。
随着人们生活现代化水平不断提高,国民经济的快速发展,电力的供需矛盾日益加剧生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源,还会带来许多相应的环境问题。
目录内容摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)一、设计电路时用到的相关电子元器件及基础知识 (2)(-)光敏电阻的结构和工作原理 (2)(-)新型热释电红外探测模块(HN911L) (4)(三)555单稳态电路类型用途 (5)(四)W7812集成稳压器 (5)(五)光电耦合器 (6)二、楼道照明灯自动控制电路设计原理图 (7)(―)电源电路 (9)(-)光控电路和延时控制电路 (9)(三)热释电红外感应电路 (10)(四)电话控制电路 (11)三、元器件的选择 (11)结语 (12)参考文献 (13)道照明灯自动控制电路【内容摘要】本论文主要介绍楼道照明灯自动控制电路,它利用光敏传感器和热式电红外传感器等器件对楼道、住宅小区等处照明灯具进行自动控制,使电灯白天不亮(光控),夜间有人来的时候自动点亮,人走后延时一段时间自动熄灭,从而达到节能的目的,同时还加上一个电话控制系统以保证电路在异常情况下可以远程控制。
【关键词】光敏电阻HN911L延时电话控制引言传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。
如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。
随着现代科学技术的迅速发展,电子电路在国民经济各个领域得到了极为广泛的运用,各种采用传感器的电子电路控制的新型灯具也不断推出。
从前道路上漆黑一片,到现在的各种各样的路灯,它可以延时照明.给夜间出行的行人提供非常大的方便。
然而很多路灯却只是单纯的人为控制,或者光的环境控制不能够达到延时、节能的作用,也不能够进行远程控制。
因此为了人们在生活中能更为方便,我设计了这样一套自动化的道路照明灯延时节电设备。
随着生产自动化程度的不断提高,各种先进的工业生产系统逐步地普及,因此道路照明灯延时控制节电开关在现实生活中更是应用广泛,更是现在较为普遍商品房必须要安装的产品之一。
自动化产品的上市,给人民提供的便捷,更是深得大众的亲睐。
红外感应式楼道照明开关的设计1 引言1.1 课题的背景与目的节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素和最大卖点。
由于我国在新能源研发方面处于落后局面,目前市场上的普通船型开关、拉线开关占据着灯具开关市场的主要位置。
然而由于许多不可控因素的出现及人们日常习惯所限,造成了大量的电能的浪费。
这种现象在我们的生活中随处可见。
空无一人的教室十多盏日关灯依然亮着,非常安静的楼道内灯火通明,卫生间无人使用却不熄灭灯光……全国每年因此而损耗的电能可以以亿度计量,同时因灯具使用时间的过长,也缩短了灯具的使用寿命,频繁的更换灯具也造成了人力,财力的大量浪费。
所以通过这种直接和间接的损耗,每年电能的损失就达数亿元。
近十年以来,我国建筑体系的不断发展,也对照明系统提出了更高的要求。
随着大量采用电子技术的家用电器面市, 住宅电子化出现。
近几年楼宇智能化(智能家居是以家为平台,兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化,集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。
)又飞速发展起来,其中实现自动照明系统可以减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。
本课题从实际出发,准备对红外线楼道自动照明系统进行探索随着现代化的发展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情况下电能的浪费成为人们普遍关注的问题.由此观之,如何有效的节省照明用电的浪费和更好的管理照明系统已成为一个不可忽视问题。
1.2 热释电红外感应开关简述普通人体会发射10um左右的特定波长红外线,用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否,当人体红外线照射到传感器上后,因热释电效应将向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生控制信号。
这种专门设计的探头只对波长为10μm左右的红外辐射敏感,所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。
探头内包含两个互相串联或并联的热释电元,而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。
一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,于是输出检测信号。
人体是一特定波长红外线的发射体,由红外传感器检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后,可以推动适当的负载,此乃人体红外自动开关。
这一检测技术较之超声、哑声、微波方式更为灵敏与准确。
它要求PIR热释电人体红外传感器的信号放大处理电路有很高的灵敏度并要能准确鉴别生物体与非生物体的运动,使误动作率降到最低。
且体积小,自耗电微少。
采用热释电红外传感器及专用单片集成电路构成的这种开关能成为人到灯亮、人走灯灭。
它安装方便,可直接替换面板式开关,无需改动市电线路。
2 照明系统总体设计2.1 照明系统的构成传统照明控制系统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断,或通过回路中串入接触器,实现远距离控制。
传统的照明电路只是为灯提供一定的电压使其发光,这种灯只是人为控制,具有很大弊端,特别是在一些集体工作地,比如说,工厂,公司,学校等.而今出现的建筑物自控(BA)系统,是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。
2.2 人体红外线楼道自动照明系统电路该电路的主要元件是热释电红外传感器,因其抗干扰性好、探测灵敏度高、工作温度范围宽等优点被广泛应用于防盗报警、自动门、感应灯、自动水阀、自动马达控制等工业和生产领域。
BISS0001是专为热释电红外传感器(PIR)配套设计的集成电路,采用 CMOS工艺制造,具有性能指标高、一致性好、功耗低、外围电路简单、安装调试方便、工作可靠性高等优。
外围电路元件说明:PIR 感应信号经滤波进入芯片内部进行放大,与基准电压比较,如果判断有触发,运放输出高电平。
这时候计时检测电路开始计时,计满一定内部时钟周期,跳变为高(可避免误触发)。
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。
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。
3 热释电红外感应开关的组成3.1 传感器传感器是将感受的物理量、化学量等信息,按一定规律转换成便于测量和传输的电信号的装置。
电信号易于传输和处理,所以大多数的传感器是将物理量等信息转换成电信号输出的。
图2.2 红外感应开关电路3.1.1 热释电红外传感器3.1.1.1 人体热释电红外线传感器的基本结构和原理人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。
比紫光光波长更短的光叫紫外线,比红光波长更长的光叫红外线。
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。
一般人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长10UM左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检验处理后即可产生报警信号。
人体热释电红外线传感器(以下简称:传感器)由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。
热释电传感器是对温度变化敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元件两个表面做成电极,在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高,在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失,即当环境温度稳定不变时,ΔT=0,则传感器无输出。
当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有ΔT输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出了。
所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。
由实验证明,传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜),其检测距离小于2m,而加上光学透镜后,其检测距离可大于7m。
1) 热释电效应当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。
通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度,图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件,其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)图3.1.1 热释电效应的形成原理热释电传感器利用的正是热释电效应,是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,元件两个表面做成电极,当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高,所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失,当环境温度稳定不变时,ΔT=0,传感器无输出。
当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有信号输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出,所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。
其中,滤光片设置在窗口处,组成红外线通过的窗口。
滤光片为6mm多层膜干涉滤光片,对太阳光和荧光灯光的短波长(约5mm以下)可很好滤除。
热释电元件PZT将波长在8mm-12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号,为了只对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片,使环境的干扰受到明显的抑制作用。
对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。
如,SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成;P2288由LiTaO制成。
这些材料再做成很薄的薄片,每一片薄片相对的3两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容,例P1、P2。
因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。
但这两个电容的极性是相反串联的。
这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。
当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,由于P1、P2自身产生极化,在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,而这两个电容的极性是相反串联的,所以,正、负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。
当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到P1、P2上的红外线光能能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。
传感器仍然没有信号输出。
同理,在灯光或阳光下,因阳光移动的速度非常缓慢,P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感。
当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时,因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消,传感器无输出。
从原理上讲,任何发热体都会产生红外线,热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化,而温度的变化导致电信号的产生。
环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号;而传感器的低频响应(一般为0.1~10Hz)和对特定波长红外线(一般为5~15um)的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感,而这种变化对人体而言就是移动。
所以,传感器对人体的移动或运动敏感,对静止或移动很缓慢的人体不敏感;它可以抵抗可见光和大部分红外线的干扰。