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根据对人体运动特点以及传感器的特性的长期研究，用固定时间内计脉冲个数和测脉冲宽度的方法来甄别有效的人体信号，这里由系统振荡器提供时钟源（16kHz）。
经过上述三步处理后就能准确、可靠地判断人体信号。根据具体应用场合实现既定控制。[14]
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，尤其可以进行非接触式测量使其在卫生间照明领域有诸多优点。
本电路采用的是P228型红外传感器，P228正是利用锆钛酸铅（PZT）材料制成的敏感元件来感知红外线的温度变化，从而输出微弱的电信号。P228采用了用红外滤光片选取7.5~14um波长的红外线信号，这就能有效地选取人体辐射的红外线，排除其它物体的干扰红外线，P228还利用场效应管的阻抗变换有效地引出信号。P228为双元型，其中的一对敏感元无对称地做在同一基体上，因此在元件的自身温度变化时，产生的电信号是相互抵消的。因为P228的性能参数都符合电路要求，所以可将其用于此照明电路中。
使用P228时应把握以下几个特点：
(1)它的工作电压范围为2．2～10V，尤以4—5V电压下工作最好; (2)工作水平视角<900，垂直方向视角<1000; (3)红外线敏感波长在2.5～14um;
(4)P228输出电信号频率为0.1～10Hz，幅值电平仅0.1mV左右; (5)P228传感器不宜置于环境温度变化大的地方工作。
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5基于红外传感器的智能化照明系统硬件设计
5.1 系统及工作流程设计
整个照明控制系统主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和执行电路等及部分组成。在光学系统中菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；热释电红外探测器是卫生间智能化照明系统中的核心器件，它可以把人体的红外信号转变为电信号以供信号处理部分使用；信号处理主要是把传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、比较、延时，为照明功能的实现打下基础。 5.1.1 双元热释电红外传感器工作原理分析
图5-1 传感器工作原理示意图
无论反向串联型传感器中的两个红外敏感元件的几何形状和相互位置关系如何，都可以用图5-1(a)来表示（假设a为检测元件，b为噪声补偿元件）。现在假设有人体从传感器前沿着两个敏感元件反向串联的方向从左向右经过，则根据人体与敏感元件相对位置的不同可对传感器信号产生作出分析。如图5-1(b)所示，当人体刚刚进入传感器视野的时候，由
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于人体到两个敏感元件的距离及角度不同而造成入射到两敏感元件上的能量变化速率不同，具体是a>b，因此传感器输出信号应以a的信号为主，可设符号为“＋”。如图5-1(c)所示，当人体运动到传感器视野中央位置附近时，对于两个敏感元件来说一个是离开一个是接近，于是各自产生的信号符号不同，但由于两元件反向串联，因此传感器输出信号应是二者信号的反向迭加的结果，其值比任一元件单独产生的信号都要大，故符号为“－”。如图5-1(d)所示，当人体运动到即将离开传感器视野时，两敏感元件上的能量变化情况是b>a，因此传感器输出信号应该以b为主，由于对于b来说人体离开且它的串联方式与a相反，故符号为“＋”。由于传感器输出信号波形是连续的，再根据以上分析，可以得出传感器输出波形大致如图5-1(e)所示，波形的第二个正峰值低于第一个正峰值是由于敏感元件b为噪声补偿元件，蒸有红外反射膜，因此它产生的输出信号较小。如果人体运动方向相反，则分析也可类似进行，而得到的结果恰好相反，如图5-1(f)所示。这样，根据上面的分析就可将人体运动通过传感器的输出信号波形检测出来。 5.1.2 信号处理电路设计
通过前面对双元型传感器对人体运动判断工作原理的分析，已经知道从传感器的输出信号波形来看是可以判断出人体的运动。但是，从传感器输出的信号显然是不可以直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于控制照明灯的信号。 （1）放大电路
本电路使用的芯片IC1使用廉价的四运放LM324，用其中两个运放组成带通放大器。放大电路由R2、R3、IC1a和R6、R7、IC1b组成两级低频带通高增益放大器，增益取值应以能够将传感器的输出信号电压放大至便于处理的1.0～4.5 V为宜。第一级放大器增益为:AV1=R3/R2,第二级放大器增益为：AV2=R7/R6,总放大增益为：AV =AV1× AV2。当选择适当的电阻值后就可将增益设置到适当的值。 （2）电压比较器
电压比较器起到有无人体进入检测区的作用，同时也消除环境温度变化所产生的干扰。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送到窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，系统将输出低电平信号；无异常情况时则输出高电平信号。LM324另外两个运放组成电压比较检测窗口，在比较器中，两个电阻与两只二极管用作参考电压，将分压器的中点电压设定到电源电压（6V）的一半3V，经两只二极管分
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图5-1 热释电控制自动节能灯
压后将上下限电压分别设定到3.6V、2.4V。静态时第一级放大器输出的干扰信号电压 幅度在2.4～3.6V这个范围。 （3）延时电路
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延时电路使用IC2单时基电路NE555，延时时间T=1.1RC。选择适当的参数就可以控制延时时间。其作用有两个：一是为人离开检测区是提供一段延时时间；二是在人进入检测区后提供关断检测器所需的时间，延时电路工作是输出的高电平使可控硅导通，照明灯接通电源后就亮。
5.2 电路原理图
电路原理如图5-1所示
5.3 电路工作原理
热释电控制自动节能灯电路中的信号放大器由两部分组成，第一部分是由lCla 、lClb 组成的两级低频带通高增益放大器，第二部分是由lClc 和lCld 组成的双限电压比较器。
本电路采用的信号电压比较器称为双限式电压比较器，也称为窗口比较器。这个双限电压比较器由lClb~lCld 组成，其中lClc 用作上限比较， lCld 用作下限比较。上限比较器的参考电压加于lClc 的同相输入端，下限比较器的参考电压加于lCld 的反相输入端。上、下限比较器的两个参考电压是通过R5 ， R8 与VDl ， VD2 分压后取得的。由于R5 =1M?，R8=1M?，VDl 与VD2 的压降固定为O. 6~0. 7V。设压降为0.6V ，则这个分压器的中点电压(也就是lClb 的反相端电压)等于电源电压(6V) 的一半，即3V。该电压作为带通放大器lClb输出的正弦信号电压的中点。VDl 上端的电压作为上限比较器lClc 的参考电压加在它的同相端，其数值等于3.6V (即3V+0. 6V); VD2 下端的电压作为下限比较器lC1 d 的参考电压加在它的反相端，其数值等于2.4V (即3V一0.6V) 。
由电压比较器的工作原理可知，当同相输入端的电压高于反相输入端的电压时，比较器输出高电平;当同相输入端的电压低于反相输入端的电压时，比较器输出低电平。由于带通放大器的输出电压中点设在3V ，因此双限电庄比较器的门限电压分别设在3.6V 和2.4V。静态时，lCla 输出的干扰信号电压幅度在2. 4~3. 6V 这个范围，这时比较器lClc、lCld 均输出高电平，隔离二极管VD3 ，VD4 被反向偏置而截止。
当有传感信号输入时，带通放大器lCla 输出控制信号。在信号的正半周，当信号电压幅度大于3.6V 时，lClc 输出低电平;在信号的负半周，当信号电压幅度低于2.4V 时，lCld 输出低电平。这样，既保证了在信号的正负半周电压比较器都有触发信号输出，又抑制了干扰信号。
NE555 与Rll 、C7 组成一个脉冲启动的单稳态触发电路，一方面用来触发双向晶闸管VS，另一方面组成单稳态延时电路，使电灯在人离开时延时一段时间后自动关闭。该单稳态触发器由低电平或负向脉冲触发翻转。当lClc、lCld 输出低电平时， lC2 被触发翻转，它的输出端③脚输出高电平。该高电平通过R14 将双向晶闸管VS 触发，使其导通，电灯亮。lC2 翻转后，电源经Rll 向C7 充电，充电时间T = 1. lRl1C7 ,延时60s 后电路翻转，lC2 的③脚变为低电平，VS 关断，电灯灭。
在热释电控制自动节能灯电路中，可调电阻R12 、R13 、光敏电阻RG 与lC2 的④脚组成光控电路，使电路仅在夜间起控制作用。而在白天，由于RG 阻值变得很小，④脚