热释电和光敏传感器在智能照明中的应用(2)

2021-02-21 13:27

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现代建筑电气篇

前主要采用热释电红外传感器,它是一种检测物体辐射红外能量的传感器,利用PzT等晶体结构

的表面电荷的极化会随其温度变化而变化的特

性,当红外线照射热释电元件时,其内部极化作用有很大变化,变化部分作为电荷被释放出,从外部取出该电荷就变成传感器的输出电压。其主要特点是灵敏度与波长无关,敏感原件不需要冷却,使

用方便。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,与各种电路相配合广泛应用于生活。

热释电传感器的内部结构由窗口、具有热释

电效应的PZT板以及高阻抗、低噪声的FET组合而成,将其封入壳内,保持密封性,并防止外来噪

声的混入。PZT板表面吸引红外线,并在受光面的里外各自安装,取出电荷的一对电极,通过改变

电极对数与接线方式进行各种量的检测。

图l所示为热释电传感器的内部结构。采用了4个热释电元件,每两个元件的电极采用反向

串联的结构,可有效进行温度补偿,并且可以有效防止背景波动的影响,以及干扰光照射时的误动作。当人体移动时就有信号输出,由于受光电极多,能够精确地检测到人体移动的情况。热释电传感器可安装于墙壁开光面板处、室内天花板中央或者房间高处的角落,适用于使用状况不规则和不易预期的区域。

图l热释电传感器的内部结构图

1.2光电传感器

光电传感器是把光信号转换为电信号的一种传感器。作为光电传感器的检测对象有可见光、不可见光,不可见光有紫外线、红外线等。光的波长和电磁波的性质也各不相同,也就是说要根据

被检测光的性质,即光的波长和响应速度来选用

相应的光电传感器。光电传感器主要有光敏二极

管、光敏晶体管、光敏电阻CdS、集成光电传感器、

一32~

万 

方数据 照明控制

太阳能电池、图像传感器等。在智能照明控制中主要使用的是光敏传感器,光敏传感器主要用于

天然光的补偿或利用。若能从窗外或天空获得充足的自然光,则可以关闭电灯或降低电力损耗。

光敏传感器包括光敏二极管和光敏晶体管。光敏晶体管的性能较优,应用更广泛。

光敏晶体管是光电传感器中响应特性良好、

测光范围最广、利用价值最高的一种传感器。惟

一的缺点是输出电压较小,几乎不能单独使用,一般要与放大器结合使用。光敏晶体管可以认为是光敏二极管与晶体管一体化的结构,其特性是光

敏二极管的输出特性再加上晶体管的特性。图2所示为光敏晶体管的等效电路。

图2光敏晶体管的等效电路

若流经光敏二极管VD的光电流为L,则晶体管VT的发射极电流,。为

,E=,。(1+h兀)

(1)

式中^兀——晶体管VT的直流电流放大系数

一般来说,光敏晶体管的响应速度比光敏二极管小一个数量级,这是由于密勒效应使晶体管的集电极一基极间结电容C。。显著增大,影响了光敏晶体管的响应特性。若从负荷向光敏晶体管

内看电容为C,则

C=CcBh兀

(2)

由此可见,结电容C邙经晶体管放大了h兀倍。若负载电阻为吼,则光敏晶体管的响应时间

t=CcBhFERL

(3)

可见,光敏晶体管响应速度慢了』Il陬倍。光敏

晶体管的电流放大系数越大,则输出电流越大,响应特性越差。另外,响应特性与负载有直接的关系,因此,在输出电压允许的限度内,尽可能选用

小一些的负载电阻。

实际应用与设计

现代办公空间是由多种视觉作业组成的工作


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