基于單線接入紅外感應電路的設計

張萬里 何志毅

（桂林電子科技大學信息與科技學院，廣西 桂林 541004）

基于單線接入紅外感應電路的設計

張萬里 何志毅

（桂林電子科技大學信息與科技學院，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關電路，給出了一種被動型熱釋電紅外感應器的結構原理及其應用電路。該系統(tǒng)電路以BISS0001芯片為核心，通過熱釋電紅外傳感器探測信號，由信號輸入調(diào)整、采集、放大、濾波、數(shù)據(jù)處理、延遲設計、可控硅控制電路等功能模塊組成。

熱釋電；紅外傳感器；信號處理；開關電路

（一）引言

目前的照明控制應用最多的還是幾年前出現(xiàn)的聲光控延時燈具和開關。這種燈具和開關的出現(xiàn)，實現(xiàn)了人來燈亮，人走燈滅，目前已成為照明開關的主流產(chǎn)品。這種產(chǎn)品在某種程度上說確實實現(xiàn)了節(jié)能的目的，但同時也給人們的生存環(huán)境造成了一定的破壞。由于產(chǎn)品本身性能的限制，這種聲光控燈具和開關自動控制的實現(xiàn)需要（超過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。

隨著社會的發(fā)展和人們對生態(tài)環(huán)境的重視，這種聲光控燈具和開關已慢慢不能滿足人們的需要，這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的自動照明控制產(chǎn)品的出現(xiàn)。人體紅外傳感照明開關控制電路是基于紅外線技術的自動控制電路，當有人進入感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應范圍，將持續(xù)接通；人離開后，延時自動關閉負載。它的出現(xiàn)彌補了聲光控技術的缺陷，它的自動控制的實現(xiàn)不需要聲音和其他會給環(huán)境造成影響的條件的配合，而是人走過時身體向外界散發(fā)紅外熱量最終實現(xiàn)它的自動控制功能。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關懷，同時因為它是感應人體熱量控制開關，所以避免了無效電能的損耗，達到節(jié)能效果。

（二）設計思路及要求

1.利用BISS0001作為信號處理芯片。

2.利用熱釋電紅外傳感器探測移動人體。

3.通過對一定環(huán)境的監(jiān)測,能在相應的條件下對移動的人體進行監(jiān)測。

4.檢測到人體移動時繼電器能及時閉合，使 LED驅(qū)動器打開，LED開始發(fā)光。無人體移動時，繼電器斷開，LED驅(qū)動器斷路。

5.能通過市電直接給系統(tǒng)供電而不需要干電池。

6.探測距離2～3米。

7.探測角度：水平70°，垂直70°。

（三）系統(tǒng)方案設計

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）、開關控制線路、熱釋電傳感器、信號處理、負載（LED驅(qū)動器）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：在測量范圍內(nèi)無人活動時，整個系統(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電容降壓電路取得。當有人活動時，熱釋電傳感器接收到信號經(jīng)BISS0001芯片處理放大送到開關控制電路，電容降壓電路斷開，芯片電源靠變換器產(chǎn)生電路取得，延時一段時間后，在進行熱釋電傳感器檢測。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

（四）硬件電路的實現(xiàn)

硬件電路是通過熱釋電紅外傳感器探測人體的活動，通過BISS0001處理信號，然后通過三極管控制繼電器工作，最后達到控制LED燈的目的。其具體電路如圖2所示。

圖2 單線接入紅外感應電路原理圖

電路分析：傳感信號放大電路采用現(xiàn)有的技術，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構成，R12與C4組成開關電路的導通時間的控制。開關控制線路由雙向可控硅Q1、電阻R9和電容C12構成。熱釋電紅外傳感感器P1的輸出端與集成電路BIS0001的信號輸入端，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，開關控制線路的輸入端，即雙向可控硅Q1的控制極通過電阻R9與集成電路BISS0001的控制信號輸出端2腳連接，負端LED驅(qū)動器在雙向可控硅Q1的第一陽極與220V的交流電之間。

單線取電線路為升壓變壓器T1，變壓器T1的初級的一端與雙向可控硅 Q1的第二陽極連接，另一端接地，變壓器 T1的次級與穩(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，應根據(jù)需要提供的電壓選用。單線取電線路的輸入端與開關控制線路路中的雙向可控硅的第二陽極連接，輸出端與穩(wěn)壓線路的輸入端連接。

（五）實驗分析

通過對樣機實驗的驗證，單線接入紅外感應電路在檢測到的范圍內(nèi)，能夠迅速地把熱釋電紅外傳感器檢測到的信號送到BISS0001中進行處理，并控制雙向可控硅Q1使LED驅(qū)動電路迅速的導通。在無人的條件下，光源斷開的節(jié)能效果。

該系統(tǒng)是單路控制紅外感應電路，可以增加其穩(wěn)定性；變壓器可以把體積變得更小，延時更精確。其優(yōu)點：被動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220v電路中，價格低廉。由于BISS0001芯片的特殊設計，對噪聲抗干擾能力強，技術性能穩(wěn)定，較易推廣、普及。

缺點：容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，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，探測靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。

[1]肖景和.紅外線熱釋電與超聲波遙控電路[M].民郵政出版社,2003.

[2]Paul Scherz.電子元器件與電路基礎[M].夏建生,王仲奕,等譯.北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[3]張桂紅.實用新型電子元器件[M].京電子工業(yè)出版社, 2005.

[4]馬凱,高洪濤.一種熱紅外探頭的節(jié)能自動開關[J].科技創(chuàng)新導報,2009(17).

[5]陳淑靜.基于熱釋紅外探頭的電燈節(jié)能自動開關[J].山西電子技術,2009(01).

TN219

B

1008-1151(2011)04-0070-02

2011-01-17

張萬里（1983－），男，河南淮陽人，桂林電子科技大學信息與科技學院碩士研究生，從事大功率LED驅(qū)動技術及效率特性的研究。