張萬(wàn)里 何志毅

（桂林電子科技大學(xué)信息與科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

基于單線接入紅外感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)

張萬(wàn)里 何志毅

（桂林電子科技大學(xué)信息與科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

文章介紹了基于熱釋紅外傳感器的工作原理的單路控制開(kāi)關(guān)電路，給出了一種被動(dòng)型熱釋電紅外感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用電路。該系統(tǒng)電路以BISS0001芯片為核心，通過(guò)熱釋電紅外傳感器探測(cè)信號(hào)，由信號(hào)輸入調(diào)整、采集、放大、濾波、數(shù)據(jù)處理、延遲設(shè)計(jì)、可控硅控制電路等功能模塊組成。

熱釋電；紅外傳感器；信號(hào)處理；開(kāi)關(guān)電路

（一）引言

目前的照明控制應(yīng)用最多的還是幾年前出現(xiàn)的聲光控延時(shí)燈具和開(kāi)關(guān)。這種燈具和開(kāi)關(guān)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了人來(lái)燈亮，人走燈滅，目前已成為照明開(kāi)關(guān)的主流產(chǎn)品。這種產(chǎn)品在某種程度上說(shuō)確實(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，但同時(shí)也給人們的生存環(huán)境造成了一定的破壞。由于產(chǎn)品本身性能的限制，這種聲光控?zé)艟吆烷_(kāi)關(guān)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)需要（超過(guò)60分貝）聲音的配合，這就給大眾需要的安靜環(huán)境造成一定的噪聲污染。

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，這種聲光控?zé)艟吆烷_(kāi)關(guān)已慢慢不能滿足人們的需要，這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的自動(dòng)照明控制產(chǎn)品的出現(xiàn)。人體紅外傳感照明開(kāi)關(guān)控制電路是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制電路，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開(kāi)感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了聲光控技術(shù)的缺陷，它的自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)不需要聲音和其他會(huì)給環(huán)境造成影響的條件的配合，而是人走過(guò)時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終實(shí)現(xiàn)它的自動(dòng)控制功能。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關(guān)懷，同時(shí)因?yàn)樗歉袘?yīng)人體熱量控制開(kāi)關(guān)，所以避免了無(wú)效電能的損耗，達(dá)到節(jié)能效果。

（二）設(shè)計(jì)思路及要求

1.利用BISS0001作為信號(hào)處理芯片。

2.利用熱釋電紅外傳感器探測(cè)移動(dòng)人體。

3.通過(guò)對(duì)一定環(huán)境的監(jiān)測(cè),能在相應(yīng)的條件下對(duì)移動(dòng)的人體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.檢測(cè)到人體移動(dòng)時(shí)繼電器能及時(shí)閉合，使 LED驅(qū)動(dòng)器打開(kāi)，LED開(kāi)始發(fā)光。無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，繼電器斷開(kāi)，LED驅(qū)動(dòng)器斷路。

5.能通過(guò)市電直接給系統(tǒng)供電而不需要干電池。

6.探測(cè)距離2～3米。

7.探測(cè)角度：水平70°，垂直70°。

（三）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用BISS0001芯片作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，將整個(gè)電路分為芯片供電電源（包括降壓取電線路、單線取電線路與穩(wěn)壓電路）、開(kāi)關(guān)控制線路、熱釋電傳感器、信號(hào)處理、負(fù)載（LED驅(qū)動(dòng)器）電路等功能模塊。圖1給出該系統(tǒng)的總體框圖。其工作原理就是：在測(cè)量范圍內(nèi)無(wú)人活動(dòng)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)電路除BISS0001芯片及熱釋電傳感器外都停止工作，芯片供電電源是通過(guò)電容降壓電路取得。當(dāng)有人活動(dòng)時(shí)，熱釋電傳感器接收到信號(hào)經(jīng)BISS0001芯片處理放大送到開(kāi)關(guān)控制電路，電容降壓電路斷開(kāi)，芯片電源靠變換器產(chǎn)生電路取得，延時(shí)一段時(shí)間后，在進(jìn)行熱釋電傳感器檢測(cè)。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

（四）硬件電路的實(shí)現(xiàn)

硬件電路是通過(guò)熱釋電紅外傳感器探測(cè)人體的活動(dòng)，通過(guò)BISS0001處理信號(hào)，然后通過(guò)三極管控制繼電器工作，最后達(dá)到控制LED燈的目的。其具體電路如圖2所示。

圖2 單線接入紅外感應(yīng)電路原理圖

電路分析：傳感信號(hào)放大電路采用現(xiàn)有的技術(shù)，具體是以集成電路 BISS0001為核心組建的電路，主要有電阻 R1～R6、R10～R12、電容器C1～C4、C8～C10和二極管 D2～D4構(gòu)成，R12與C4組成開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通時(shí)間的控制。開(kāi)關(guān)控制線路由雙向可控硅Q1、電阻R9和電容C12構(gòu)成。熱釋電紅外傳感感器P1的輸出端與集成電路BIS0001的信號(hào)輸入端，即14腳連接，降壓取電線路的輸出端與集成電路BISS0001的電源輸入端，即 1腳連接，開(kāi)關(guān)控制線路的輸入端，即雙向可控硅Q1的控制極通過(guò)電阻R9與集成電路BISS0001的控制信號(hào)輸出端2腳連接，負(fù)端LED驅(qū)動(dòng)器在雙向可控硅Q1的第一陽(yáng)極與220V的交流電之間。

單線取電線路為升壓變壓器T1，變壓器T1的初級(jí)的一端與雙向可控硅 Q1的第二陽(yáng)極連接，另一端接地，變壓器 T1的次級(jí)與穩(wěn)壓線路的輸入端連接。

穩(wěn)壓線路有整流器、濾波器和穩(wěn)壓集成電路組成，電路中整流器為二極管橋式整流器BR1，濾波器為電容器C14、C15，穩(wěn)壓集成電路為 X7805，橋式整流器 BR1的輸入端與變壓器T1的次級(jí)連接，輸出端與地線之間并聯(lián)濾波電容器C14、C15，并與 X7805的輸入端連接，X7805的輸出端與集成電路BIS0001的電源輸入端，即1腳連接。

不同的傳感信號(hào)放大電路有可能要求的電源電壓之間，因此與之匹配的單線取電線路（即變壓器T1）和穩(wěn)壓線路特別是其中的穩(wěn)壓集成電路 X7805，應(yīng)根據(jù)需要提供的電壓選用。單線取電線路的輸入端與開(kāi)關(guān)控制線路路中的雙向可控硅的第二陽(yáng)極連接，輸出端與穩(wěn)壓線路的輸入端連接。

（五）實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)對(duì)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，單線接入紅外感應(yīng)電路在檢測(cè)到的范圍內(nèi)，能夠迅速地把熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到的信號(hào)送到BISS0001中進(jìn)行處理，并控制雙向可控硅Q1使LED驅(qū)動(dòng)電路迅速的導(dǎo)通。在無(wú)人的條件下，光源斷開(kāi)的節(jié)能效果。

該系統(tǒng)是單路控制紅外感應(yīng)電路，可以增加其穩(wěn)定性；變壓器可以把體積變得更小，延時(shí)更精確。其優(yōu)點(diǎn)：被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，可以串聯(lián)進(jìn)220v電路中，價(jià)格低廉。由于BISS0001芯片的特殊設(shè)計(jì)，對(duì)噪聲抗干擾能力強(qiáng)，技術(shù)性能穩(wěn)定，較易推廣、普及。

缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。

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1008-1151(2011)04-0070-02

2011-01-17

張萬(wàn)里（1983－），男，河南淮陽(yáng)人，桂林電子科技大學(xué)信息與科技學(xué)院碩士研究生，從事大功率LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)及效率特性的研究。