人体感应自动节能灯电路设计.docx
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人体感应自动节能灯电路设计
摘要及关键词................................................................................................1
第一章、前言...............................................................................................2
第二章、工作原理.....................................................................................4
第一节、内部结构.........................................................................4
第二节、引脚功能.........................................................................4
第三节、工作原理..........................................................................5
3.１、输入放大滤波和比较电路.........................5
3.２、工作模式的选择.................................................6
第四节、应用........................................................................................7
第三章、感应范围......................................................................................8
第四章、产品优点及安装.....................................................................9
第一节、产品类型及安装.........................................................9
第二节、产品分类及范围.........................................................10
第五章、结束语.............................................................................................12
参考文献...............................................................................................................13
摘要
现阶段最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施，在最近几年,通过努力，人们在节能技术的研究和产品开发上都取得了巨大的成果。
人体感应自动节能灯电路设计，是在节能的基础上，合理节约资源，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，自动开启负载，人不离开且在活动，负载持续工作，直至人离开后延时关闭负载。
适合走廊、消防通道、车库、仓库、地下室等照明环境，尤其适应常忘关灯，关抽风机的家庭和宾馆浴室。
人到灯先亮，人离后灯灭，不需触摸，无须喊叫。
关键词：
红外线，感应开关，红外辐射，探测区域
Abstract
Atpresentthemostpressingproblemistheenergyissue,tofundamentallyresolvetheenergyproblems,inadditiontolookingfornewsourcesofenergy,energyefficiencyiscriticalandisthemostdirectandeffectivemeasures,inthelastfewyears,throughtheeffortsofthepeopleinpower-savingtechnologyresearchandproductdevelopmentaremadegreatachievements.Humanbodysensorsautomaticallysavinglampcircuitdesign,isonthebasisofenergyefficiency,conserveresources,basedonreasonablereceivehumaninfraredspectroscopyandwork,thehumanbodyinitsreceivingactivities,openload,peopledon'tleaveandsustainedactivity,theloaduntilpeopleleavework,afteradelayshuttingdownload.Suitableforcorridor,access,garage,warehouse,basements,andotherlightingenvironment,inparticularadaptationoftenforgettoturnoffthelight,offtheexhaustfanofhomeandhotelbathroom.Thelampfirstlight,peopleleaveafterthelights,anddoesnotneedtotouch,thereisnoneedtoshout.
Keywords:
Infrared,Sensorswitch,Infraredradiation,Detectionofregional
人体感应自动节能灯电路设计
第一章、前言
随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。
各国都在采取积极有效的措施改善环境，减少污染。
这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施，在最近几年,通过努力，人们在节能技术的研究和产品开发上都取得了巨大的成果。
照明行业也不例外，国内很多厂家打出了“节能，环保，绿色，省电”等等宣传标语，去令消费者注目，其中，用得最多的，便是电子式自镇流荧光灯（即我们俗称的节能灯）。
确实，节能灯与白炽灯对比，其优点是非常突出的.例如光效，节能灯为50-60流明/瓦，有的甚至高达68流明/瓦，而白炽灯的光效只有10流明/瓦左右。
所以,同样瓦数的节能灯和白炽灯，在转换效率方面，节能灯是非常出色的。
也就是说，从省电的角度来分析：
例如你的一间房子里需要一盏发光总光通量为1200流明的光源，选用白炽灯，以白炽灯光效10流明/瓦来算，则需要120瓦，而选用节能灯，以光效为60流明/瓦来算，只需20瓦就够了。
再如色温，节能灯有2700K，4000K，6400K，或者其它单一色温选择。
而白炽灯只有2500K-3000K范围内选择（视功率而定）。
但是，因国内生产节能灯的厂家比较多,大部分厂家的技术水平，研发设备,生产设备相对较单薄。
另一方面,某些厂家为了降低成本，选用次品零部件。
使质量难以保证.特别是功率稍大，用于需大面积照明的节能灯。
因此，”节能灯节电不节钱”的观念在消费者的心目中已根深蒂固。
其实，节能灯是可以省电又可以省钱的，一个优秀的节能灯，寿命可达到5000小时以上。
如加装了预热启动装置，还可达10000小时以上。
而人体感应自动节能灯电路设计，是在节能的基础上，合理节约资源，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，自动开启负载，人不离开且在活动，负载持续工作，直至人离开后延时关闭负载。
按86标准设计，将开关直接装入开关盒底座。
适合：
走廊、消防通道、车库、仓库、地下室等照明环境，尤其适应常忘关灯，关抽风机的家庭和宾馆浴室。
用于走廊：
人到灯先亮，人离后灯灭，不需触摸，无须喊叫。
且于浴室：
人进灯亮，抽风机工作。
人离后待水蒸气、臭气抽干净后停止工作。
适合世界各地地供电标准，并采用过零技术，既能节电方便，又能延长负载使用寿命。
第二章、芯片工作原理
第一节、内部结构
ＰＴ８Ａ２６２１是ＰＴ公司生产的一种采用ＣＭＯＳ技术制作的大规模集成电路芯片ＬＳＩ，主要用于红外感应式运动人体的灯控方面。
其输出采用继电器控制方式，可广泛用于走廊、橱房、庭院、会议室、仓库、货栈的节能照明以及其它应用领域。
ＰＴ８Ａ２６２１的主要特点如下：
●内含两级运算放大器，可用于放大信号和滤除噪声干扰；●片内具有稳压电源，可输出３．６Ｖ电压；●有三种可控工作模式：
ＯＮ／ＡＵＴＯ／ＯＦＦ；●输出电平适于继电器控制方式；●可采用越权ｏｖｅｒｒｉｄｅ控制功能；●当过零检测ＺＣ端信号消失超过３秒时，芯片自动复位；ＰＴ８Ａ２６２１芯片有１６脚ＤＩＰ或ＳＯＰ两种封装形式。
图2.1
第二节、引脚功能
ＰＴ８Ａ２６２１的引脚功能如表１所列。
引脚号
名 称
功 能 描 述
1
GND
地端
2
RELAY
继电器驱动输出端，输出为高时有效
3
OSCD
输出定时振荡器外接RC端，通过RC调节输出驱动继电器的持续时间
4
OSCS
系统振荡器外接RC端，用于设置系统工作频率，其额定频率为16kHz
5
ZC
交流（AC）过零检测端，内端施密特触发器
6
CDS
CDS控制输入端，通过检测光敏电阻端电压来判别是白天还是夜晚
7
MODE
工作模式选择输入端。
接至Vcc，2脚输出保护为ON；接地时为OFF；开路时为AUTO
8
Vcc
电源端，5V
9
VEE
内部稳压器输出端，输出电压3.6V，连接PIR（精密红外跟踪）传感器
10
RST
芯片RESET输入端，低有效
11
OP1P
第一级运放同相输入端，可直接连接到PIR传感器的输出
12
OP1N
第一级运放反相输入端
13
OP1O
第一级动放输出端
14
OP2P
第二级运放的同相输入端
15
OP2N
第二级动放的反相输入端
16
OP2O
第二级运放的输出端
表一PT8A2621的引脚功能
第三节、工作原理
ＰＴ８Ａ２６２１的内部电路框图如图2.1所示，各部分电路的功能如下：
3.１、输入放大滤波和比较电路
该器件中的ＰＩＲ传感器可将检测到的、由人体运动引起的功率变化转变为电压变化。
该电压经运放ＯＰ１和ＯＰ２放大滤波后进入比较器电路，和设置的阀值?
ＶＴＨ＝２．０５Ｖ?
ＶＴＬ＝１．５５Ｖ?
进行比较，比较器的输入输出波形关系如图２所示。
ＰＩＲ传感器的电源由芯片内部的一个稳压器供给，ＶＥＥ端的电压为３．６Ｖ，具有４ｍＡ的负载能力。
另外，芯片内部稳压器还可为运放ＯＰ２同相端提供１．８Ｖ的电压。
3.２、工作模式的选择
ＰＴ８Ａ２６２１有ＯＮ、ＡＵＴＯ和ＯＦＦ三种工作模式可供选择
图2.2
在ＯＮ模式，输出端ＲＥＬＡＹ引脚一直为高，从而为继电器提供驱动电压。
在ＯＦＦ模式，ＲＥＬＡＹ引脚一直为低电平。
在ＡＵＴＯ模式，ＲＥＬＡＹ引脚输出通常为低，只有当ＰＩＲ输入信号为有效触发时，才在一定时间内，由ＯＳＣＤ引脚外接的ＲＣ值确定，输出高电平，然后返回ＯＦＦ模式。
ＰＩＲ的有效触发包含下面三种情况：
第一是在两秒内多于３次触发时；第二是有一个触发信号，但脉宽大于３４０ｍｓ时；第三是在２ｓ内有２次触发，其中一个脉宽大于１６０ｍｓ时。
但ＰＩＲ的有效触发能否使引脚ＲＥＬＡＹ输出为高，还得受诸如ＣＤＳ引脚电平等控制条件的限制（图2.2）。
芯片的三种工作模式可通过改变ＭＯＤＥ引脚的接法来实现。
表２给出了相应的接法。
MODE引脚接至的位置
工作模式
Vcc
ON
GND
OFF
开路
AUTO
表2MODE引脚的接法
第四节、应用
ＰＴ８Ａ２６２１的典型应用电路（图2.3）所示。
图中，Ｓ１开关可以用作越权控制，芯片的ＶＣＣ电压通过整流稳压电路提供，继电器Ｊ１用于灯控，电路的其它部分功能前面已经说明，这里不再赘述。
由于ＰＴ８Ａ２６２１芯片的控制功能较多，除图３所示的节能灯控外，也可以用来设计一个红外报警器。
此外，工作在ＡＵＴＯ模式时，也可以用越权控制功能对多个灯进行同开同关的控制。
图2.3PT8A2621的典型应用电路
第三章、感应范围
人体感应自动节能灯电路设计，需利用红外线感应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86型面板式开关，无需改动市电线路。
热释电红外传感器的输出信号幅度较小（小于1mV），频率低（约0.1～0.8Hz），检测距离短，为此在PIR前加用一块半球面菲涅尔透镜，使范围扩展成90度圆锥型距离大于5米的检测面。
集成电路内部含有二级运放、比较器、延时定时器、过零检测、控制电路、系统时钟等电路。
PIR传感器检测到人体移动引起的红外热能之变化并将它转换为电压量，通过二级选频放大比较输入到控制电路中，由控制电路输出过零脉冲触发双向可控硅导通。
采用交流过零触发能消除可控硅导通时浪涌电流，延长灯具的使用寿命。
同时控制电路启动了延时定时器，直至PIR传感器在接收到信号后，触发可控硅的信号延时到设定的时间后关断可控硅，做到自动关闭。
改变R5阻值或C4容量可控制延时定时器的时间。
IC电路的9脚为光控输入端，由光敏电阻串联R8接地，白天亮阻小9脚为低电平，封锁控制电路输出，待天暗时亮阻增大9脚转为高电平，并解除控制电路，因此能自动做到天暗时自动开关进入工作。
调整R8电阻可适应不同的感光度。
要将其改为日夜均能工作时，只需将光敏电阻或R8拆下即可。
探测灵敏度的调整也十分方便，增大R9电阻阻值提高放大器的增益，它能使检测距离加远，反之则可缩短检测距离，一般可在2～8米之间调整。
该电路只要选择元件无误及接焊无错均可一次成功。
第四章、产品优点及安装
第一节、产品类型及安装
A型是两线的可控硅控制，一进一出，负载25W-150W
B型是三线的继电器控制，一个火线，一个零线，一个灯线，负载0-300W
C型是两线的可控硅控制，一进一出，负载8W-150W
产品优点：
安装方便------单线制AC型直接替换原来的机械开关使用
单线控制------单线制AC型为单进单出，无需接零线
无电火花------单线制AC型采用可控硅控制，工作中不会产生电火花
适合灯具------可控制日光灯、节能灯、白炽灯、射灯、卤素灯等
安全设计------内部有保险管，可有效防止灯具短路引发火灾或人体触电等
来电自息------电网停电后再来电，开关处于自动关闭状态，避免浪费电能
不伤灯具------开关控制采用过零触发技术，对灯具无损伤
超低功耗------待机耗电极低，按照1度电=1千瓦时计算：
全年耗电=（0.01W×24h×365）/1000Wh=0.088度电（10年不足1度电）
上电快速------开关上电初始化时间小于2秒
使用说明：
1．警告：
请勿带电操作，操作规程按照电工规范进线
2．按照接线图将感应开关接入控制线路中，两根红线不分进出顺序
3．检查无误后通电，负载应处于断电状态
4．用手捂住感应探头，测试开关正常；如果异常，请断电检查后重试
接线示意图（图4.1）
图4.1
安装示意图（图4.2）
图4.2
第二节、产品分类及范围
人体热释红外线检测部分，主要由菲涅耳透镜和红外接收传感器RH构成。
菲涅耳透镜实际上就是一片可以透过红外线的表面有一些特殊波纹的薄塑料片，当有人在它前面走过时，它会把人体释放的连续的且位置移动的红外线“聚焦”成一种能量强度变化的红外线落在它后面的红外接收传感器RH上。
它利用的主要是“干涉”的原理。
红外接收传感器RH就可以把这种强度变化的红外线信号变成低频交流电信号，完成了由红外线信号到交流电信号的转变。
这个低频交流电信号的频率取决于菲涅耳透镜前红外源的移动速度，一般在几到几十赫芝，当红外源静止时，也就是当人站在菲涅耳透镜前不动时，它是侦测不到的
1.单极性设计:
同普通墙壁开关（二线接驳）,可接各类阻性负载（无需任何配件）.
2.全自动感应:
人来开关立即接通,人离开后延时自动关闭.
3.无触点电子开关:
接通负载的瞬间无大的冲击电流,延长负载使用寿命.
4.自动测光:
光线强时不感应（出厂设置）,带感光调节（也可调节在任意光线下感应或全天侯感应）.
5.自动随机延时（可连续延时方式）:
人在感应范围活动,开关始终接通,直到人离开后才自动关闭，（可选不连续延时方式）.
6.延时时间可调:
16秒-350秒（也可根据客户要求订做,订做范围零点几秒至30分钟）.
技术参数
工作电压:
AC180V-250V（50/60Hz）
负载特性：
阻性负载（白炽灯、排气扇等）
负载功率：
25W-200W
接线方式：
单极性供电（二线接驳）
自身功耗:
<0.5W
感应范围:
140度圆锥角,5-8米以内
延时时间:
16秒-350秒（可调）
感 光 度:
5LUX-500LUX（可调）
工作温度：
-20℃-+50℃
应用范围
走廊、楼道、卫生间、地下室、仓库、车库等场所的自动照明、排气扇的自动抽风以及其它电器的自动控制等功能，同时可用于防盗等用途。
第五章、结束语
通过这次毕业设计，我了解了人体感应灯的原理和应用，熟悉了设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己的设计能力。
对自己的专业知识的进行了考察，为以后的学习和就业打下了坚实的基础。
本篇论文是在指导老师的指导下完成的。
在研究分析的过程中，老师给予了指导，并提供了很多与该课题相关的重要信息，培养了我对事情研究分析的严谨态度和创新精神，很大程度上提高了我分析问题，解决问题的能力，这非常有利于我现在和今后的学习和工作。
在此表示衷心的感谢！
参考文献
1、波利索夫，《红外线的应用》，国防工业出版社，1981年
2、沈梁锋，《红外线感应灯的应用及相关问题的解决》，《科技信息》，山东科学技术厅，2006年
3、陈永甫主编，《红外线探测和控制电路》，人民邮电出版社，2004年
4、华中理工单子教研室编，康华光主编，《电子技术基础》，高等教育出版社，1999年
5、李良荣，现代电子技术，机械工业出版社，2004年
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