基于单线接入红外感应电路的设计

张万里 何志毅

（桂林电子科技大学信息与科技学院，广西 桂林 541004）

基于单线接入红外感应电路的设计

张万里 何志毅

（桂林电子科技大学信息与科技学院，广西 桂林 541004）

文章介绍了基于热释红外传感器的工作原理的单路控制开关电路，给出了一种被动型热释电红外感应器的结构原理及其应用电路。该系统电路以BISS0001芯片为核心，通过热释电红外传感器探测信号，由信号输入调整、采集、放大、滤波、数据处理、延迟设计、可控硅控制电路等功能模块组成。

热释电；红外传感器；信号处理；开关电路

（一）引言

目前的照明控制应用最多的还是几年前出现的声光控延时灯具和开关。这种灯具和开关的出现，实现了人来灯亮，人走灯灭，目前已成为照明开关的主流产品。这种产品在某种程度上说确实实现了节能的目的，但同时也给人们的生存环境造成了一定的破坏。由于产品本身性能的限制，这种声光控灯具和开关自动控制的实现需要（超过60分贝）声音的配合，这就给大众需要的安静环境造成一定的噪声污染。

随着社会的发展和人们对生态环境的重视，这种声光控灯具和开关已慢慢不能满足人们的需要，这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现。人体红外传感照明开关控制电路是基于红外线技术的自动控制电路，当有人进入感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人离开后，延时自动关闭负载。它的出现弥补了声光控技术的缺陷，它的自动控制的实现不需要声音和其他会给环境造成影响的条件的配合，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终实现它的自动控制功能。人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能，更显示出人性化关怀，同时因为它是感应人体热量控制开关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能效果。

（二）设计思路及要求

1.利用BISS0001作为信号处理芯片。

2.利用热释电红外传感器探测移动人体。

3.通过对一定环境的监测,能在相应的条件下对移动的人体进行监测。

4.检测到人体移动时继电器能及时闭合，使 LED驱动器打开，LED开始发光。无人体移动时，继电器断开，LED驱动器断路。

5.能通过市电直接给系统供电而不需要干电池。

6.探测距离2～3米。

7.探测角度：水平70°，垂直70°。

（三）系统方案设计

本系统采用BISS0001芯片作为数据处理及控制核心，将整个电路分为芯片供电电源（包括降压取电线路、单线取电线路与稳压电路）、开关控制线路、热释电传感器、信号处理、负载（LED驱动器）电路等功能模块。图1给出该系统的总体框图。其工作原理就是：在测量范围内无人活动时，整个系统电路除BISS0001芯片及热释电传感器外都停止工作，芯片供电电源是通过电容降压电路取得。当有人活动时，热释电传感器接收到信号经BISS0001芯片处理放大送到开关控制电路，电容降压电路断开，芯片电源靠变换器产生电路取得，延时一段时间后，在进行热释电传感器检测。

图1 系统总体框图

（四）硬件电路的实现

硬件电路是通过热释电红外传感器探测人体的活动，通过BISS0001处理信号，然后通过三极管控制继电器工作，最后达到控制LED灯的目的。其具体电路如图2所示。

图2 单线接入红外感应电路原理图

电路分析：传感信号放大电路采用现有的技术，具体是以集成电路 BISS0001为核心组建的电路，主要有电阻 R1～R6、R10～R12、电容器C1～C4、C8～C10和二极管 D2～D4构成，R12与C4组成开关电路的导通时间的控制。开关控制线路由双向可控硅Q1、电阻R9和电容C12构成。热释电红外传感感器P1的输出端与集成电路BIS0001的信号输入端，即14脚连接，降压取电线路的输出端与集成电路BISS0001的电源输入端，即 1脚连接，开关控制线路的输入端，即双向可控硅Q1的控制极通过电阻R9与集成电路BISS0001的控制信号输出端2脚连接，负端LED驱动器在双向可控硅Q1的第一阳极与220V的交流电之间。

单线取电线路为升压变压器T1，变压器T1的初级的一端与双向可控硅 Q1的第二阳极连接，另一端接地，变压器 T1的次级与稳压线路的输入端连接。

稳压线路有整流器、滤波器和稳压集成电路组成，电路中整流器为二极管桥式整流器BR1，滤波器为电容器C14、C15，稳压集成电路为 X7805，桥式整流器 BR1的输入端与变压器T1的次级连接，输出端与地线之间并联滤波电容器C14、C15，并与 X7805的输入端连接，X7805的输出端与集成电路BIS0001的电源输入端，即1脚连接。

不同的传感信号放大电路有可能要求的电源电压之间，因此与之匹配的单线取电线路（即变压器T1）和稳压线路特别是其中的稳压集成电路 X7805，应根据需要提供的电压选用。单线取电线路的输入端与开关控制线路路中的双向可控硅的第二阳极连接，输出端与稳压线路的输入端连接。

（五）实验分析

通过对样机实验的验证，单线接入红外感应电路在检测到的范围内，能够迅速地把热释电红外传感器检测到的信号送到BISS0001中进行处理，并控制双向可控硅Q1使LED驱动电路迅速的导通。在无人的条件下，光源断开的节能效果。

该系统是单路控制红外感应电路，可以增加其稳定性；变压器可以把体积变得更小，延时更精确。其优点：被动式热释电红外传感器本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，可以串联进220v电路中，价格低廉。由于BISS0001芯片的特殊设计，对噪声抗干扰能力强，技术性能稳定，较易推广、普及。

缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

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TN219

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1008-1151(2011)04-0070-02

2011-01-17

张万里（1983－），男，河南淮阳人，桂林电子科技大学信息与科技学院硕士研究生，从事大功率LED驱动技术及效率特性的研究。