人体释热电自动灯控开关

1、人体释热电自动灯控开关刘云峰 沈静逸 朱斌系统功能、性能的简介: 随着城市建设的迅速发展,传统的人工操作和维护控制手段已不能适应现代化城市发展的需求。当前,以人体信息为控制源的控制电路,在采集人体信息时,或直接使用热释电传感器被动远红外探测功能,或将传感器置于不断转动的云台上,使被动探测变成主动探测。本文介绍的灯控开关利用人体发出的红外线，通过热释电红外传感器的接收、放大形成具有一定电压幅度的控制信号。用这一控制信号去触发继电器使其导通，就可以制成具有自动控制功能的电灯开关。当有人到来时，电灯自动打开，人走后电灯自动关闭。方案论证与选型 ： 信号的采集： 用热释电红外传感器P228收集人体红外

2、线，输出超低频脉冲。信号放大： 方案一：用三极管构成多级放大器对采集的微弱信号进行放大 方案二：用运算放大器构成的放大电路对信号进行放大 方案三：采用运算放大器构成低通放大器对信号进行放大 由于信号是由传感器从外界采集的，必然会存在其他不需要的干扰信号，为了滤除干扰信号，将我们所需要的信号进行有效放大，我们采用方案三，用低通放大器对采集来的超低频信号进行放大！开关控制电路： 方案一：用三极管触发电路驱动双向可控硅，使负载电路导通。 方案二：采用继电器代替方案一中的可控硅 由于负载采用220V的高压电源供电，所以采用方案二中的继电器代替双向可控硅可将高压负载电路与低压控制电路分开，降低调试阶段的

3、危险性，延长电路的使用寿命！全电路框图与原理图框图设计:由运算放大器组成低频带通放大器，增益为6070dB，即几千倍。经三极管控制继电器来控制电灯的开和关。比较后输出的高或低电频经过延时电路，可以在人离开后电灯能延时一段时间后熄灭。放大后输出信号输入到比较器，参考电压约为3.9V热释电红外传感器收集人体红外，输出0.110HZ的超低频脉冲，幅度不大于1mV。原理图设计：原理图解析： 大器U1A、一级低通反相放大器U1B、一级电压比较器U1C、一级单稳态延时电路、触发电路、继电器组成。 低频脉冲（频率值视使用的菲涅尔透镜和人体移动的速度而定），而且脉冲的幅度不大于1mV。这就需要一个高增益、低噪

4、声的低频带通放大器，将其放大后才能对电路执行控制功能。通常要求放大器的增益为60-70dB，即几千倍，而且对放大器的带宽有一定的要求。带宽窄，则噪声小，误动作率低；带宽宽，则噪声大，误动作率较高，但对不同移动速度的人体运动均有较好的响应。权衡二者，通常带宽取0.3-7Hz。 在本电路中，U1A和U1B组成两级低频带通放大器，两级的总增益等于每级增益的乘积。 U1C组成电压比较器，R10、R11将同相端（10脚）分压为3.9V，作为参考电压【V10=6*（R11/R10+R11）】。当U1B输出的信号电压大于参考电压3.9V时，U1C的8脚输出低电平。此低电平通过D1加至U1D的同相端（5脚），

5、使U1D的7脚输出低电平。这一低电平通过R12加至Q1的基极，使其导通，流过Q1的电流加载到R14与继电器线圈并联端形成电压将继电器导通，接通了电灯的电源，灯亮！ 在电压比较器U1C中，将其参考电压设定为3.9V，目的是为了抑制干扰信号，使低于3.9V的干扰信号被抑制，从而保证了电路的工作可靠性。 当充电使C9的正极电压升至大于3.9V时，单稳态电路的暂稳态结束，U1D的7脚恢复高电平，Q1截止，继电器断开，电灯灭。由于C9的充电需要时间，因此当人离去时，电灯并不立即熄灭，而是延迟一段时间后熄灭！电路分析：（Multsim 11.0）信号放大部分的仿真：运算放大器U1A和U2B分别构成第一级低

6、通同相放大器和第二级反相放大器组成系统的信号放大部分：输入信号是由函数发生器产生的频率为5Hz，幅度为1mA的低频矩形脉冲（红色），用双踪示波器分别观察输入，输出信号（蓝色）：用波特仪观察放大部分的带宽和增益：由波特图示仪可以看出，放大电路的增益为80dB。由波特图示仪可以看出，放大电路的下限截止频率约为1.7Hz，下限截止频率为850Hz，其带宽为842.3Hz。功能仿真：用示波器观察7脚输出波形：当R18取值合适时，闭合开关接入输入信号，7脚输出高电平经延时127ms后跳变为低电平并保持低电平，触发电路Q1导通，电流流过R14，产生电压，双向可控硅触发，灯亮！断开开关，没有输入信号，7脚持续输出高电平，触发电路Q1不导通，灯不亮！制作与调试：PCB板制作：焊接组装：注：实际电路中使用的元件与原理图有差异：元件名称原理图使用型号实际使用型号热释电红外传感器P228D204B三极管2N5227C9015继电器EMR011A03HRS4H-S-DC5V功能调试：经过我们组组员的努力调试，还是没有能实现实验的功能！我们的设计并没有像理想中那样受到传感器接收到的信号影响！虽然灯会亮，但是它是因为受到供电电源的影响而亮的，当