红外线非接触开关电路设计
目 录
中文摘要 ..................................................................................................................................... I 英文摘要 .................................................................................................................................... II 1引言 ............................................................................................................................................ 1
1.1 课题的背景与目的 ........................................................................................... 1 1.2 照明开关的发展过程 .................................................................................... 1 1.3 现代照明开关简述 ........................................................................................... 2 1.4 热释电红外感应开关简述 .............................................................................. 4 2 照明系统总体设计 ........................................................................................................ 5
2.1 照明系统的构成 ................................................................................................ 5 2.2 人体红外线楼道自动照明系统电路 ...................................................... 5 3 热释电红外感应开关系统 ....................................................................................... 7 3.1 传感器定义及发展 ........................................................................................... 7 3.2 传感器的选用原则 ........................................................................................... 7 3.3 热释电红外传感器 ........................................................................................... 9
3.3.1 热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 ................................... 9 3.3.2 热释电红外线传感器的优缺点............................................................. 14
3.4 CDS传感器 .......................................................................................................... 16 4集成控制电路详解 .......................................................................................................... 16
4.1 概述 ......................................................................................................................... 16 4.2 运算放大器 ......................................................................................................... 18 4.3振荡器 ..................................................................................................................... 19 4.4 电压比较器 ......................................................................................................... 21
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4.5 集成电路芯片 ................................................................................................... 22 4.6 可控硅 ...................................................................................................................... 24
4.6.1 单向可控硅简介 ........................................................................................ 24
5 电路制作 .............................................................................................................................. 28
5.1 PCB制作 ............................................................................................................... 28
5.1.1 PCB简介 ....................................................................................................... 28 5.1.2 PCB制作原则 ............................................................................................. 29
5.2 整体电路制作问题 ......................................................................................... 31
5.2.1 元件的散热问题 ........................................................................................ 31 5.2.2 电子电路的静电保护 ............................................................................... 32 5.3 整体电路测试与元件列表 .................................................................................. 33
5.3.1 元件的焊接 ................................................................................................. 33 5.3.2 元件及电路测试 ........................................................................................ 34
结 论......................................................................................................................................... 36 参 考 文 献 ........................................................................................................................... 37
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红外线非接触开关电路设计
1引言
1.1 课题的背景与目的
目前传统的按键式和拉线式开关仍然是照明开关的主体，凭借其较为简单的结构、低廉的售价和方便的安装使用方法，牢固地占领着市场。然而，现代电子技术的发展和人们对生活质量的需求变化，已使传统的开关感受到产品更新换代的威胁。特别是电能的大量浪费，按照国标，优质灯泡在正常使用情况下，平均寿命在壹千小时左右，而普通灯泡则更短。如果走廊是夜间常明灯，每年除灯泡损耗费用外还要有一百多度电的损耗，加上更换灯泡等人工费用，每年每个灯消耗近百元，这不仅浪费大量能源，而且由于频繁更换灯泡造成维修工作量加大，有时有些场所走廊由于无人及时维修管理，许多楼梯晚上漆黑一片，给人们生活带来许多不便，因此人们越来越关注其他有效的照明灯开关方式高，国家的有关规范及标准也不断的加强，九九最新发布的《住宅建筑设计规范》中明确规定， 住宅公共部分应设人工照明，除高层住宅的电梯厅和应急照明外，均应采用节能自熄开关。
随着大量采用电子技术的家用电器面市, 住宅电子化出现。近几年楼宇智能化（智能家居是以家为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化，集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。）又飞速发展起来，其中实现自动照明系统可以减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。本课题从实际出发，准备对红外线楼道自动照明系统进行探索随着现代化的发展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情况下电能的浪费成为人们普遍关注的问题.
1.2 照明开关的发展过程
在远古时代,人类利用自然光源,太阳给了人类及所有生物生存的机会,但对于夜晚人类却无能为力.接着聪明的人类发现了火,用火照明应该是人类照明史
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上的里程碑.中外历史上蜡烛都起了重要作用,陪伴人类度过慢慢数千年,直到天才发明家爱迪生在照明史上添上精彩的一笔.电灯无疑已经成为现代生活中不可或缺的商品.
目前传统的按键式和拉线式开关仍然是照明开关的主体, 传统照明单控电路特点： a)控制开关直接在负载回路中。
b)当负载较大时，需相应增大控制开关的容量。 c)当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加。 d)只能实现简单的开关功能
e)传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或者关 f)传统控制对照明的管理是人为化的管理。
传统的照明系统结构简单、售价低廉和安装使用方便,一直是照明灯具市场的主角,随着技术的进步,人民生活水平的提高,这种灯暴露出来许多不足:其一,由于是手动开关,人们在一片漆黑中不得不摸索电灯开关,给人们生活带来很多不便.其二,电能浪费严重,特别是在学校,工厂等集体生活的地方,照明灯经常在光线充足的白天也工作,这不仅浪费电能,而且也造成灯泡常被烧坏,若不能及时修理又会产生其他不方便.其三,电子技术,自动控制技术,传感器技术的快速发展使人们越来越倾向于照明设备的自动控制.
1.3 现代照明开关简述
现代电子技术的发展和人们对生活质量的需求变化，已使传统的开关感受到产品更新换代的威胁。目前传统的按键式和拉线式开关仍然是照明开关的主体,但自从人们发现了无线电波，就开始用无线电来遥控了。航空爱好者用无线电收发装置来操纵模型飞机，舰模爱好者用无线电来操纵模型舰艇。声音、超声波、无线电波都可以用作传递信号的媒体，传递命令，实现远距离操纵。这些方法在一定程度上节省了电能。针对问题，市场上的照明开关也是层出不穷，主要有声光控开关、触摸式延时开关、红外开关，感应式开关等、经过多年的使用，就对其特点、价格、性能、市场品牌、使用效果、安装、 寿命等进行了比较，其中触摸式、声光控在各方面表现非常一般，而红外开关，感应式开关却表现优异。
走廊里的声控电灯是一种遥控装置。当人们走路的声音，说话的声音传到灯
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头上的声控开关时，电路就被自动接通了。当然，声控开关旁边还要有个延时开关，就是使电路只能接通几分钟，然后再自然地断掉。这样既可以省电，又可以延长电灯的寿命。声控电灯，只有一个命令：接通！这很简单。但其品种多，市场较乱，价格从几元到二十多元不等，由于声控本身感应元器件属于机械式，所以易受机械疲劳影响，很难克服初装时灵敏度较好而后期灵敏度低形象。因此，声光控开关在使用的后期，只有靠人为制造噪声才能触发，如想要灯亮需要大声咳嗽，或跺脚这显然打扰了别人的安静，特别是夜间往往影响睡觉的人。另外声光控易响应于自然界所有较大声响（如雷声、汽车喇叭声、汽车经过时发动机声、装修房间的电钻声、开关防盗门声等），误动作较多。有的住户在房屋装修时就对开关有很大影响，人未住进就有开关损坏。由于部分价低质劣的声光控开关混入市场，给用户造成电子开关都寿命短，都不可靠的印象。而触摸式除了易受损坏，不安全外，还有传染病菌的弊病，很难在公关场所应用，特别是在医院这样人员复杂的场所。因此要真正用好自熄开关，改善人们居住条件，必须要在市场中寻求真正高效节电，方便照明，性能稳定，经久耐用，价格合理的产品来实现人来灯亮，人离灯灭，白天不亮这一基本功能。
纵观照明控制技术的发展，从原始的开关控制到接触器继电器控制，发展到PLC控制；随着计算机及网络的飞速发展，照明控制也跟随着一起发展。在实际工程案例中出现了集散型控制系统和现场总线控制系统，尤其是近几年，国内外陆续开发出专业性强的智能型照明控制系统。例如：奇胜C-BUS智能照明控制系统，澳洲邦奇智能照明，美国路创智能照明系统；还有些像索恩、飞利浦等专业照明公司也推出自己的智能照明控制系统；国内也有很多智能照明的厂家，推出智能家居、智能小区、智能办公室、智能楼宇等专业控制系统。
现代建筑中的照明不仅要求能为人们的工作、学习、生活提供良好的视察条件，能利用灯具造型和光色协调营造出具有一定风格和美感的室内环境以满足人们和心理和生理要求，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更要求。一个优秀的智能照明系统有仅可以提升照明环境的品质，还必须做到充分利用和节约能源。
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