热释电红外自动节能灯课程设计

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1、目录1引言22总体设计方案22.1设计思路22.2总体设计框图23设计原理分析23.1元件介绍23.2电路原理图43.3原理分析53.4电路原理54总结与体会7参考文献8附录电路原理图911热释电红外自动节能灯摘要：本课程设计是制作一个热释电红外自动节能灯。人在时灯亮，人走灯灭。其电路主要有热释电红外传感器、运算放大器电路、双电压比较器、555时基电路、光电开关、可控硅等工作电路。关键词：热释电红外感应器晶闸管1引言此次课程设计我选择了热释电红外自动节能灯设计。此电路控制的灯在白天光线强的时候不会照明，当暮色降临相对光线昏暗的时候，一旦有人进入其红外传

2、感作用区域，电灯就会自动点亮为行人照明，行人远去后，电灯就会自动熄灭，其功能充分体现了节能的特点及应用于生活中的实用性。本延时节能灯可以应用于楼道、卫生间等公共场所。2总体设计方案2.1设计思路红外感应器件将人体发出的红外线感应出电信号，然后将其放大，用放大过后的信号去控制电灯电路的通断。运动的人体发出红外线，Q74能将运动的人体发出的红外线转换成0.3至3Hz的电信号。然后用三极管和集成运放电路将其放大。将放大后的信号输入到电压比较器的输入端，使用双向晶闸管控制电灯的亮灭，使用555组成的当稳态触发器控制晶闸管的通断。2.2总体设计框图总体设计框图如

3、图1所示。图1总体设计框图3设计原理分析3.1元件介绍3.1.1热释电红外传感器热释电红外传感器是20世纪90年代出现的新型传感器。专门用于检测人体辐射的红外能，用它可以做成主动式（检测静止或移动极慢的人体）和被动式（检测运动人体）的人体传感器，与各种电路配合广泛应用于生活。11本电路使用的热释电红外传感器是Q74，它由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗等组成，并在氨气环境下封装。其中敏感元件一般采用热释电材料锆钛酸铅（PZT）制成，这种材料在外加电场撤除后，仍然保持极化状态，也即存在自发极化，且自发极化强度PS随温度升高而下降。在制作敏感单元时，

4、要先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的小电容，因此由温度的变化而输出的热释电信号也是有极性的。该传感器的特点是，它只在由于外界的辐射而引起本身温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后，就不再有信号输出，所以热释电信号与它本身的温度变化率呈正比，即热释电传感器只对运动的人体敏感。它的探测元的热/电效应的工作波长为9～10微米，如果要增大探测距离，可在传感器前面配上相应的菲涅尔透镜。而且在实际应用中，传感器往往需要预热，这是由传感器本身决定的，一般被动红外探测器需要一分钟左右的预热时间。3.1.2高阻

5、抗运算放大器IC1采用的是高增益、低噪声运算放大器CA3140，.它主要用于同相及反相放大、减法器、对数处理等应用。输入级采用PMOS结构形式，而CA3140引脚中间级、输出级、偏置、保护等采用双结构工艺形式。3.1.3双电压比较器IC2采用低功耗低失调双电压比较器LM393，内部结构见图3.它具有工作电压范围宽，单电源+2～+36V，双电源+1～+18V，电路电流小，典型值0.6mA，共模输入电压范围宽，集电极开路输出等特点。图3LM393部分内部结构3.1.4555定时器555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触

6、发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。11正因为如此，自从Signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上各主要的电子器件公司也都相继地生产了各自的555定时器产品。尽管产品型号繁多，但所有双极型产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555。而且，它们的功能和外部引脚的排列完全相同。为了提高集成度，随后又生产了双定时器产品556(双极型)和7556(CMOS型)。图4是555的内部电路结构图。它由比较器

7、C1和C2、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。VI1是比较器C1的输入端（也称阈值端，用TH标注），VI2是比较器C2的输入端（也称触发端，用TR标注）。C1和C2的参考电压（电压比较的基准）VR1和VR2由VCC经三个5KΩ电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1=2/3VCC，VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO，VR2=1/2VCO。图4555内部结构RD是置零输入端。只要在RD端加上低电平，输出端VO便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。3.1.5光

8、敏电阻本电路可选用硫化镉（Cds）光敏电阻器，它的波长在0.4～0.76µm可见光光谱范围内，