基于热释红外探头的电灯节能自动开关

2011-06-14 12:34:37来源: 互联网

摘 要:介绍了热释红外传感器的工作原理,给出了一种热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。依据接收人体红外光谱而工作,当人体在其接收范围内活动,热释电红外探头探测到红外信号并对接收到的微弱信号加以放大,然后驱动继电器,自动开启负载,人不离开且在活动,报警持续工作,直至人离开后延时关闭报警,并给出了其完整的硬件电路设计方案与实现方法及节能目的。
关键词:快思逻辑;菲涅尔透镜;红外报警


O 引言
    在当前能源紧张、构建绿色环保健康新社会的大环境下,各种新型的节能自动开关产品应运而生。电灯节能自动开关外围器件很少,节约了空间和成本及调试时间,提高整机可靠胜,如图l为整体结构框图。路灯使用这种节能装置后,将会随着周围光线变化自动开关,不会再出现周围可见度较高而路灯依然亮着的情况。而到了夜间,变压器定时开始启用,通过降低电压调暗灯光来节省电能。

    当人体从A探测区走向B探测区,热释电元件的AB单元将先后感应到人体,通过特殊电路的处理可以分辨出来,然后在A输出端子上输出高电平信号;反之当人体从B探测区走向A探测区,在B输出端子上输出高电平信号。


1 数据红外采集模块
    菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE(聚乙烯)材料压制而成,如图2为菲涅尔透镜。它上面的每个单元透镜一般都只有一个不大的视场,而相邻的两个单元透镜的视场既不连续也不重叠,都相隔一个盲区。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(反射)在PIR上;第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。当人进入感应范围,人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上,同心环与红外线探头有一个适当的焦距,红外光正好被探头接收,探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。

    如果某人进入或离开探测器覆盖的一个或几个区域,探测器应可以探测到红外辐射能量的变化,A/D转换器将感应器送出的信号数码化后,再用Visatec(基于快思逻辑基础上的全数码高智能信号分析技术)信号处理器进行分析。


2 快思逻辑
    快思逻辑又称为模糊逻辑。快思逻辑元件除了能够处理一般是true与非false布林值外,它亦可以处理介符是与非,两者间的任何状态即partial truth。快思逻辑主要应用于自动化控制及一般家庭电器电路逻辑控制。
    模糊逻辑真值,模糊逻辑公式所具有的一种值,用以描述逻辑公式真的程度(或称真度)。它可在各种不同的真值范围中取值。在最简单的狭义模糊逻辑中,模糊逻辑公式的真度用[0,1]间的实数描述。0表示假,1表示真,大于0小于1的实数表示假与真之间的某种真度。值越大,真度越高。在模糊语言值逻辑中,模糊逻辑公式的真度用诸如“极真、很真、较真、不太真……”中的语言值描述。自然语言的本来语义刻画了这些语言值所表示的真度。此外,模糊逻辑还可取其他集合中的元素为真值,例如可取[0,1]中的模糊区间数和模糊中心数等为真值。


3 信号处理模块设计及整体电路实现
    电路采用LN074B作探头。当探头接收到人体释放的热释红外信号后,由控头内部转换成一个频率约0.3Hz~3Hz微弱的低频信号,经VTl、IC2两级放大器放大后输入电压比较器IC3。两级电压放大采用直流放大器,总增益约70~75分贝。IC3等组成电压比较器,其中RP为参考电压调节电位器,用来调节电路灵敏度,也就是探测范围。平时,参考电压(IC3的(2)脚电压)高于IC2的输入电压(IC3的(3)脚电压),IC3输出低电平。当有人进入探测范围时,探头输出探测电压,经VTl和IC2放大后使信号输出电压高于参考电压,这时IC3的(6)脚输出高电平,三极管VT2导通,继电器儿能电吸合,接通开关。电路中VT3、C7、R8、~R10组成开机延时电路。当开机时,开机人的感应会使IC3输出高电平,造成误触发。开机延时电路在开机的瞬间,由电容C7的充电作用而使VT3导通,这样就使IC3输出的高电平经VT3通地,VAT2可以保持截状态,防止了开机误触发。开机延时时间由C7与R8的时间常数决定,约20秒。IC2、IC3选用高输入阻抗运算放大器CA3140。该电路采用结型场效应管作差分输入级3,输人阻抗高达1.5*10(12)欧,输入失调电流仅0.SpA,频带宽达4.5MHz,转换速率为9V/us,是一种性能十分优良的运算放大器,很适合于作微弱信号的放大级。如图3的硬件电路所示。

    探头安装在高度距离地面为2米左右。外壳设计时应使透镜对地面呈13度左右的俯角,这样就可以形成一个监视区。由于探测器控制角只有86度左右,所以在安装时应选择最优良角度,使死区尽量减小。


4 结束语
    节能自动开关在光照不足需要照明、行人发出的声响的条件下自动开灯;经延时后自动关灯,达到了灭绝长明灯和使用方便的目的,特别适用于楼梯灯开关使用。
    创新点:本设计结构简单,本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,价格低廉,隐蔽性好,应用范围广,所以可以通过扩展而达到实际的应用。

关键字:红外  探头

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0614/article_6722.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
红外
探头

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved