红外热释电感应灯课程设计(6)

2020-02-21 12:55

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在R12 、R13+RG 的分压中处于低电平,将lC2 置于强复位状态,电路处于等待状态。在夜晚,当lC2 被触发翻转后,③脚输出的高电平通过VD5 加至④脚,使④脚不致因灯亮后对RG 的照射而影响电路的工作。

电阻R9 、RI0 作为IC2 的②脚的偏置电路,在静态时将②脚偏置于高电平,使单稳态电路保持稳态。

6基于红外热释传感器的智能化照明系统环境防护

电子设备的使用环境多种多样。环境因素对电子设备性能的稳定、功能的实现、工作的可靠等诸多方面都有重大影响。为了提高电子设备的抗环境能力,合理地进行其环境防护设计是至关重要的。

电子设备或系统在工作、运输和储存过程中,受到各种环境因素的影响,可能导致性能降低、失效甚至损坏,必须采取防护措施。电子设备所处的环境,主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境等。对于卫生间的智能化照明系统主要受气候环境的影响。

气候环境是指温度、湿度、气压、风力、砂尘、雨雪、日辐射等各种自然气候因素。

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在气候因素中,以温度(高温、低温和循环变化)对电子设备的影响为最严重。许多实例表明,设备的故障率随温度的升高呈指数关系增加。因此,为了保证电子元件、器件或整机在允许的温度范围内工作,应采取各种有效的热控制措施。

6.1 智能化照明系统的气候防护措施

电子设备在高湿环境中工作时,设备的金属材料和非金属材料会产生腐蚀、老化和霉烂现象,从而影响设备工作的可靠性。因此,应采取抵御生物、化学环境影响的防护措施(其中主要是防腐蚀、防潮湿、防霉菌)。 (1)防腐蚀

卫生间电子设备的腐蚀以大气腐蚀为主,非金属材料,在潮湿环境条件下受到霉菌的侵蚀,会使机械强度降低,并使其物理性能和电学性能改变,严重时使其霉烂脆裂。腐蚀会导致一系列不良后果:金属零件、部件的电气性能和机械性能发生变化;开关、连接器的接触不良;紧固件的强度减弱;元器件的参数发生变化等。此外,腐蚀产物还将造成电气短路、绝缘材料漏电等许多故障。

防腐蚀的内容主要包括以下几个方面。

(a)选择耐蚀材料:按设备的工作环境要求,根据设备的接触介质选取耐蚀材料,另外,在选用耐蚀材料时宜选用非金属材料,尤其是工程塑料。对于相互接触的金属构件,应注意它们之间的电位差(通常应低于0.5伏),按低于金属材料在介质中的腐蚀电位进行设计。

(b)采用耐蚀覆盖层。

(c)设计合理的构件:在设计构件时应尽量避免存在机械应力、热应力、滞留水或水汽的空间,以防造成金属表面电化学的不均匀性,从而加快金属的腐蚀。 (2)防潮

工作于潮湿地带的电子设备,受到潮湿空气的侵蚀,会在元件或材料表面凝聚一层水膜或渗透到材料的内部,从而造成材料表面电导率增加、体积电阻率降低、介质损耗加大,从而产生电气短路、漏电或击穿等故障。同时,潮湿气候引起覆盖层起泡、脱落,使其失去保护作用。由于卫生间气候比较潮湿,所以要特别注意电子设备的防潮措施。防潮的主要方法有两种。

(a)密封:将电子器件封闭,不与外界的空气、水或其他腐蚀介质接触。在密封时,应特别注意转动件、接插件、连接导线等处的密封设计。另外,还应消除设备内部可能引起腐蚀的其他因素,如将密封的元件、器件预先干燥,或将设备内部抽成真空后充填惰性气体(氮气和氩气),或采用化学干燥剂排除设备中的湿空气。经过处理后的组件,除可防潮、防腐之外,还可防振缓冲。

(b)涂覆或浸渍防潮涂料:将电子设备的零件、部件(如线圈绕组、变压器等)喷涂或浸渍环氧绝缘清漆、环氧聚酰胺绝缘清漆、有机硅改性聚氨酯绝缘漆等各种防潮绝缘漆。 (3)防霉

卫生间为霉菌的生长和繁殖提供的有利的环境,霉菌能在多种有机或无机材料的表面上滋生和繁殖。卫生间潮湿的气候(相对湿度大于65%)和合适的温度(20~30℃)是霉菌

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生长的有利条件。霉菌能靠自身分泌的酶从有机材料中摄取营养成分,从而使结构材料的物理性能和电性能遭到破坏。霉菌新陈代谢过程中分泌的二氧化碳及其他酸性物质,会引起金属腐蚀并降低材料的绝缘性能。而卫生间电子设备的电性能一旦遭到破坏器件就无法正常工作。另外,电子设备的组件或结构件长霉,还有碍于设备的美观及装饰,对人体健康也有一定影响。

防霉的主要方法如下。

(a)控制环境条件:将设备密封,加入干燥剂,以保持设备内部空气的干燥和清洁。 (b)使用防霉材料:在设计设备构件时,根据工作环境的要求,选择具有防霉特性的材料,如热固性塑料、热塑性塑料、氯丁橡胶、云母制品等。

(c)应用防霉剂:对需要防霉的电子元件、组件或整机喷涂或浸渍防霉剂,如供浸渍漆用的酸性硫柳汞(C9H10O2Hg),供塑料和电缆灌胶用的可熔性8-羟基奎林酮,供电线、电缆保护层用的环烷酸酮等。

卫生间比较潮湿,所以在安装电灯、电线时要格外小心。灯具和开关最好使用带有安全防护功能的,接头和插销也不能暴露在外。

6.2卫生间的照明及通风防护

卫生间除了自然采光外,还必须辅以适当的灯光照明,灯光效果宜明亮柔和,不宜直接照射。顶部应设置主光源,一般采用防水防雾的灯具,或购买三合一带灯的浴霸。洗手台正面镜子的上方应安装镜前灯,但它的灯泡必须基本密封起来,以免溅水而触电。电线和电器设备的选用和设置应符合电器安全规程的规定,电灯开关及插座也要采用防水型。浴室里照明灯具以及电器的安装一定要注意按安装事项安装。安全的设置、良好的照明将使卫生间显得干净而舒适。

卫生间是较潮湿的空间,因此窗户的采光功能并不重要,其重点在于通风透气。浴室的门、窗应密封,以保持室内的热量和私密性。卫生间应尽量采用室内外空气直接交流,亦可辅助使用换气设备通风。一般的机械通风借助专用的换气扇调节,也可选择三合一带换气功能的浴霸。温湿的环境是细菌滋生的安乐窝,在最短的时间内让浴室重新回到干爽清洁的状态,是有效抑制细菌的必要手段。最理想的方法是采用空气对流。足够的通风换气可使室内迅速干燥,能避免卫生间滋生细菌。

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7结论与展望

7.1 总结

本文设计的这种人体感应自动灯的制作,它具有电路简单、制作容易、成本低廉、工作可靠和应用场合广泛等许多优点,另外本电路的可控硅可用继电器代替,还可将本装置改制成防盗报警器,自动门铃或其它自动控制装置。

本电路适用于简易场合,电路中还存在很多不足之处,如它的延时时间一旦确定后不能按人们的需求随时更改,通过分析有一种切实可行的改进方案—“运动计数”法。

该“运动计数”法采用热释电红外传感器中的“双元型”(或称“对偶型”)器件作为探头,利用后继的信号处理电路对传感器信号进行处理,实现对物体运动方向的判断,进而实现对进出门人数(次)的计数,通过比较进出门的人数(次)作出室内是否有人的判断,若进门人数(次)大于出门人数(次)则表明室内有人,控制照明;若进门人数(次)等于出门人数(次)则表明室内无人,控制停止照明。这样可使系统达到最理想的节能效果,又能给人带来最便捷的照明方式。

7.2 热释电红外传感器在卫生间智能化照明系统中的应用前景

热释电红外传感器因其价格低廉、技术性能稳定而在人体探测器领域中受到广大用户和专业人士的欢迎,其抗干扰性能强,能防小动物及电磁干扰等,不易产生误报信号,是卫生间智能化照明的好助手。

由于热释电传感器的性能稳定,并能十分容易的改变其中心波长,所以可以广泛地用于各种“开关型”控制电路中。但是如果用于“定量”的测量电路中,则应考虑精度问题。例如温度测量电路,则不能单纯性地采用菲涅尔透镜,还需要一套聚焦和峰值采样系统,另外还需将采样值“量化”。[15]

随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高,热释电红外传感器将会广泛的用于卫生间照明,如与各种型号的专用集成电路配套使用,则外围电路更为简单,安装调试更方便,工作更加稳定可靠。卫生间的照明将更具人性化,随着绿色照明的不断发展,卫生间照明也将更经济更能满足人们的需求。

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参 考 文 献

[1] Keller H.提高被动红外报警器的可靠性(上、下)[J].红外,1987,(4):8-12,36-38. [2] 方佩敏.热释电红外检测器及其应用[J]无线电,2000,(9):418-420. [3] 童诗白.模拟电子技术,第二版[M]. 北京:高等教育出版社,1999.

[4] 张广发.电路噪声的计算与测量(上、下)[M].长沙:国防科技大学出版社,1995.17-32


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