一、电路组成及工作原理
该装置由红外探测单元和单片机控制单元两部分组成,如图1和图2所示。红外探测单元负责检测室内是否有人,并把检测结果传送给单片机。单片机控制单元负责接收红外探测单元和开关控制信号,通过程序判断,控制照明灯的亮灭。人员在室内工作时,可通过开关K1和K2控制灯L1和L2的亮灭,这和普通灯控开关一样。当人员离开又忘记关灯,传感器探测室内无人并启动定时器开始计时,若超过15分钟室内仍无人活动时,该装置将关闭所有的照明灯,达到节电的目的。
1.红外探测单元
电路如下图所示。红外探测单元由红外热释电传感器RE200B和红外线传感信号处理电路BISS0001组成。这一单元能及时探测人体发出的红外信号并从V。输出室内有人或无人信号。
T1为热释电传感器RE200B,该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射。探测波长7—14m。人体在正常体温下会发出特定波长10μm左右的红外线,通过菲泥尔滤光片增强后聚集到T1上。当有人员在室内活动时,T1的S端会不断地输出变化的电压信号,通过ICl的14引脚送入BlSS0001处理。R1、C1和C2组成电源滤波电路,给T1提供一个稳定的工作电压;R2是T1的负载电阻,改变它的阻值可改变T1的灵敏度;C3是滤波电容,可滤除信号中的高频干扰。
lCl是一款高性能的传感信号处理集成电路,型号是BISS0001。它由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成。T1送来的信号先经过IC1的两级运算放大器放大,再经过电压比较器、状态控制器和定时器处理,去除干扰信号,输出室内人员活动信号。IC1的第1级放大器的正负输入端分别是14脚和15脚,输出端是16脚。R8、R9之比,决定第一级放大器的放大倍数,C6是滤波电容,可降低高频干扰,C4、C7是隔直电容。第2级放大器的负输入端是13脚,输出端是12脚。R7、R6之比,决定第二级放大器的放大倍数,C5是滤波电容,可降低高频干扰。
IC1的9脚是触发禁止端,R3、R4分压,使该脚电压为2.5V,IC1正常工作。R5连接IC1的第10脚给运算放大器提供偏置电压。IC1的1脚接+5V使IC1工作在重复触发工作方式,在该方式下,只要输入有信号,输出就为高电平。R11、C8的大小决定输出信号的延迟时间Tx,值越大Tx越长。R10、C9的大小决定触发封锁时间Ti,因IC1工作在重复触发工作方式,所以R10、C9的大小对电路的工作无影响。IC1的第2脚Vo是信号输出端和单片机IC2的P3.7脚相连,输出高电平时表示室内有人,长时间为低电平时表示室内无人。
2.单片机控制单元
该单元的核心是AT89C2051单片机。电路如下图所示。
Kl、K2是室内照明灯的开关,分别控制灯L1和L2。Cl0和R12、C11和R13是输入去抖动电路。C14和R14是单片机复位电路。R15和R18是T2、T3的输入限流电阻。T2和T3是光电耦合器,型号是MOC3021,它把单片机的控制电路与外部照明电路隔离开来,隔离电压为7.5kV。为提高驱动功率,输出又加了一级可控硅电路,可控硅的型号为BT139,使输出电流能达到16A。R16、R17、R19、R20是可控硅T4和T5触发端的限流电阻,C15和C16可防止T4和T5误导通。
当开关闭合时,同时室内又有人,单片机将从P1.5、P1.6输出低电平,使光电耦合器内的可控硅导通,进而驱动T4、T5导通,使灯点亮。
当开关断开时,单片机将从P1.5、P1.6输出高电平,使光电耦合器内的可控硅关闭,进而使T4、T5关闭,使灯熄灭。
当开关闭合,同时室内又无人时,单片机检测P3.7脚为低电平的时间超过15min后,将从P1.5和P1.6输出高电平,使光电耦合器内的可控硅关闭,进而使T4和T5关闭,使灯熄灭。当有人进入室内活动时,灯会自动点亮。
详细的器件清单见下表。
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