智能感应灯研究-pcb论文

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1、第一章系统框架研究忖标智能感应灯，有两个方向，一是做独立的感应开关，用来控制普通的紧凑型节能灯；另外是将感应开关直接设计在节能灯内，做成一体化的节能灯。拥有基本功能人到灯亮，人离灯熄，并在白天环境亮度高时保持熄灭状态。考虑成本、性能和受广大用户欢迎程度，采用被动式热释电红外探头作为智能感应灯的传感器。基于节能方便等要求，要求节能灯有感光抑制功能，即在白天环境亮度很高时，灯处于灭的状态，不会受传感器触发而点亮。人到灯亮，灯需处于点亮状态一段时间后再判断是否熄灭，需要输出有一定的延时，并由个人喜好不同要求能方便的调节延时时间。环境亮度低时，灯被触发点亮，环境亮度会提高，即使灯光光谱与口光光

2、谱不同，这种影响也不可忽略。为消除这类干扰,在感光抑制屮，可以更改电路结构，使灯在点亮后提高对环境亮度判断的阀值。在红外探测中，结构上尽量避免灯光直射；在线路功能中，加入使灯在熄灭后在一定时间内禁止点亮的功能，使红外探头有足够的时间回复到平稳状态。红外探头和光敏元件经信号放人及处理电路，输出可控制灯状态的触发信号。触发信号经转化电路可实现控制灯供电系统、电了镇流器振荡状态等就可实现日标功能。信号收集、处理及输出部分的供电系统采用低压直流系统，可用各种线路取得。由此，可由基本功能得到系统基本框图。第二章主要元件及电子镇流器原理2.1被动式热释电红外探头热释电红外传感器是一种非常有应用潜力

3、的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。早在1938年，有人就提出利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视。直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电品体的应用开发。近年來，伴随着集成电路技术的飞速发展，以及对该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路处理技术也迅速增长。2.1.1热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来空气屮附着在晶体表面的白由电子所屮和，其发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结

4、构屮的正负屯荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表而就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度。能产生热释电效应的晶体称Z为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶（LiTaO3等）、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有△T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷AQ,即在两电极Z间产生一微弱电压AV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷AQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳

5、定不变时，AT二0,传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其屮，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6mni多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm^l2mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。如果我们在

6、热电元件接上适当的电阻，当元件受热时，电阻上就有电流流过，就可以在两端得到电压信号。2.1.2被动式热释电红外传感器的工作原理与特性在口然界，任何高于绝对温度（-273K）的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的，而且辐射能量的人小与物体表面温度有关。人体都有恒定的体温，一般在37°C左右,会发出10mm左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后经检测处理后就能产生报警信号。被动

7、红外探头，其传感器包含两个互相宙联或并联的热释电元件，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。2.1.3被动式热释电红外探头的优缺点不同于主动式红外传感器，被动红外传感器本身不发任何类型的辐射，隐蔽性好，器件功耗很小，价格低廉。但是，被动式热释电传感器也有缺点，如：①信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰；②被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探