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1、河南科技学院新科学院 电子课程设计报告 题目：热释电红外自动节能灯设计 专业班级：电子信息工程 114班 姓名： 时间：2013.05.13 2013.05.21 指导教师：张 伟 杜留峰邵 锋 完成日期： 2013 年 05月 21 日 1 热释电红外自动节能灯设计任务书 1设计目的与要求 设计一个热释电红外自动节能灯控制电路，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系 统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （ 1）人在灯亮，人走后延时灯灭； （ 2）采用热释电红外传感器，进行人员检测； （ 3）光源负载为白炽灯。 2设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参
2、数； （3）电路仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； （5）PCB文件生成与打印输出。 3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，有总结体会。 4答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。 2 目 录 1 引言3 2 总体设计方案3 2.1 设计思路3 2.2 总体设计框图3 3 设计原理分析4 3.1 元器件的选择5 3.2 功能演示7 3.4 电路的分析数据9 4 总结与体会10 参考文献12 3 RDP-18 热释电红外自动节能灯 摘要 热释电人体红外传感系统, 由热释电人体红外传感器、匹配温度放大器、 比较器及光学系统组合而成。 热释电红外自动节灯，利用人体发出的红外线
3、，通过热释电红外传感器的接收与放大形成具有 一定电压幅度的控制信号，并用其去触发可控硅导通。人体都有恒定的体温，一般在37 度左右，所 以会发出特定波长10M左右的红外线， 当人到来时， 控制系统接收到人体的红外线时灯自动开启， 人走后灯自动延迟关闭，这种控制电路不但节能而且可靠方便，同时又延长灯的使用寿命。 关键词热释电节能灯RDP-18模块 1. 引言 热释电节能灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源 浪费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射 （波长为 9.5 m ）传感控制电路。当人体在灯的范围内时，自动感应开灯；当人体太靠 近
4、桌面时，灯自动感应，当人离开时则自动延迟关灯，达到节约能源的目的。 2 总体设计方案 采用型热释电红外传感模块控制照明灯，光源负载为白炽灯，外 接 12V直流电压，真正实现人在灯亮，人走后延时灯灭。 2.1 设计思路 电路由 RDP-18热释电红外传感模块、晶体管VT、单向晶闸管、触发电流和电源电 路、照明灯 EL 组成，实现无人时灯具自动关闭，有人时灯具自动照亮，人走后灯具自 动延迟熄灭，可以真正做到照明的节能省电。 由此红外传感器将大举进入LED 照明领域。 2.2 总体设计框图 图 2.2 4 3 设计原理分析 图 3 本电路采用的热释电红外传感模块控制照明灯，原理图如所 示， 交流电经
5、桥式整流、R3降压、稳压与输出 电压供模块供电。当有人进入模块的探测范围时，利用人体发 出的红外线，其输出端蓝线输出下拉灌电流，三极管导通。单向晶体管获 得正向触发电流而导通，电灯点亮。只要有人在该探测区域活动，电灯可做到长亮 不熄。当人离去时，电灯过一会儿会自行熄灭。由于本电路中没有设置光控电路，故此 装置可全天候不间断进行工作，本电路设计特别适合于白天需要开灯的光线较暗的走道 或楼梯等场合使用。 3.1 元器件选择 图 3.1 5 热释电红外传感模块选择由浙江金华市江南无线电厂生产的，该模块 集成了热释电红外控制的全部电路、PIR 传感头及菲涅耳透镜，高灵敏的热释电红外传 感元件、电压放大
6、器、电压比较器、低频带滤波器、延时电路及输出电路组装在一起， 形成一个完整的电路组件，功能十分齐全，具有从信号接收至控制输出的全部功能，在 它的输出端可接上晶体管或单稳态电路，具有灵敏度高、抗干扰能力强、耐低温、使用 方便、探测距离远的优点。主要用来探测人体发射出的红外线能量，适用于热释电自动 节能灯电路。 该模块对外有 6 根彩色引线，各引线的功能为：红色线为电源正端，使用电压范围 应为 6V12V;黄色线为外延迟电容端， 当黄色端悬空时， 模块被触发输出脉冲宽度为电 路内定的 30s， 如在黄色与绿线之间并联电容器可以加大输出脉冲宽度，即使输出延迟时间增加； 绿色线为外接延迟电阻端，当黄、
7、绿线间加接延迟电容时，需绿色线与地之间加接延迟 电阻，则输出脉冲宽度由外接延迟电容于延迟电阻共同决定，如果短接模块的黄、 绿线， 则一旦模块被触发，输出端一直有输出，直到切断电源为止；白色线为指示输出端，可 以直接驱动发光二极管；蓝色线为输出端，因模块内部为集电极开路输出，故下拉式灌 电流输出，可以直接驱动小型继电器工作；黑色线为接地端，接电源负极。 型热释电红外传感模块的主要电参数由下图3.11 所示 图 3.11 3.12100-8 小型单向晶体管、 9012三极管 VS选用 M 100-8 小型单向晶体管，可直接驱动白炽灯泡工作，而不用加装 散热器。且具有以用于检波、整流、放大、稳压、
8、信号调制功能。 VT选用 9012或 3型硅 PNP 中功率三极管，要求电流放大系数贝塔大于100。 V6、 一. 9012 三极管 （TO-92封装）管脚图 1、发射极2、基极3、集电极 6 图 3.12 9012 三极管管脚图 二.9012 三极管 （SOT-23 封装）管脚图 1、基极2、发射极3、集电极 图 3.121 9012 三极管参数 集电极 -发射极电压 -30V 集电极 -基电压 -40V 射极- 基极电压 -5V 集电极电流 0.5A 耗散功率 0.625W 结温 150 特怔频率最小 150MHZ 放大倍数： D64-91 E78-112 F96-135 G122-166
9、 H144-220 I190-300 7 3.3 功能演示 由于计算机机房无本电路设计所必须的型热释电红外传感模块，故此 模块由 1K的滑动变阻器进行代替，以此进行电路的仿真。 用滑动变阻器代替型热释电红外传感模块的功能，当热释电红外自动 节能灯系统周边无人活动时， 此时由于型热释电红外传感模块没有感受到 人体所发射的红外线感应刺激。故此时模块，即滑动变阻器处于高阻状态，灯处于熄灭 状态，以此来实现无人活动时节能和节约资源的目的。 图 3.31 当人走近热释电红外自动节能灯系统时，热释电红外传感模探测人体发射出的红外 线能量，即滑动变阻器处于低阻状态，此时，电流和电压达到了LE 灯的工作条件，
10、灯 亮，整个电路的功能得以实现。 图 3.32 8 3.4 电路的分析数据 电路完成之后运用仿真软件分析的的结果如图3.41 3.42 3.43所示 图 3.41 图 3.42 9 图 3.43 4. 心得体会 在这次实习过程中，我查阅了大量关于热释电传感器和相关元器件结构功能资料， 懂得了热释电工作的基本原理及应用，对热释电的相关领域有了基本的了解，通过设计 电路，调试和组装，加深了我元件的操作和使用。我明白了设计电子电路的一般过程， 既是设计、仿真、组装、调试的过程，我们需要运用我们所学的电路，模电，数电等各 种相关知识，只有充分扎实、系统的掌握相关的知识，理论联系实际，才能完成设计任 务
11、的过程。 通过这次实习，我学到了许多，我对课本上的知识我更加充分的了解，我在电子电 路设计反面有了更深的认识，学到的知识只有用到实践中才能体现出知识的价值，才能 体现出知识的重要性，也只有这样，我们才能很好的发挥我们的能力。在这次实习中， 学到了很多东西也认识了很多自身的不足。在以后的学习中， 我应当好好学习专业知识， 哪怕是不知道用在什么地方，将来也许就用上了，我还应当注重培养自己的动手能力， 培养自己自我学习的能力，为将来毕业答辩，包括未来从事电子设计方面的工作打下坚 实的基础。 10 参考文献 1 叶挺秀 . 应用电子学 . 杭州：浙江大学出版社， 1994 2 阎石. 数字电子技术基础（第三版） . 北京：高等教育出版社， 1989 3 康华光 电子数字技术基础（第五版） 数字部分 4 实用电子电路设计制作300 例中国电力出版社 5 康华光 电子数字技术基础（第五版） 模拟部分