展览馆橱窗用LED光控电路的设计 推荐

本科生毕业设计报告

课题：展览馆橱窗用LED光控电路的设计作者：

2012年03月02日

展览馆橱窗用LED光控电路的设计

摘要

设计了一种用于展览馆橱窗的光控系统。系统由被动型热释电红外传感器、555时基电路、PT4115 LED恒流驱动电路组成。该设计具有造价低、重量轻、体积小、节省能源、延长灯具使用寿命、光强调整方便、便于维护的特点。

关键词：热释电红外传感器；BISS0001；PT4115；功率LED；555定时器

The Design for Exhibition Hall Display Windows of the LED

Electric Circuit

Abstract:

This design is for the exhibition hall windows of the electric system. The system is made up with passive pyroelectric infrared sensors, 555 and the LED constant flow drive circuit PT4115. This design has the characteristics of low cost, light weight, small size, save energy, prolong service life, easy to adjust the intensity of light and easy to maintain.

Keywords: Pyroelectric Infrared Sensors; BISS0001; PT4115; Power LED; 555 Timer

目录

第一章概述 (3)

一、本课题研究的主要内容 (3)

二、本课题研究的意义 (3)

第二章热释电红外传感器 (4)

一、热释电红外传感器的原理 (4)

二、热释电红外传感器的应用前景 (5)

第三章热释电红外传感器调理电路 (6)

一、BISS0001 (6)

二、BISS0001工作参数（Vss=0 V） (6)

三、热释电红外控制电路 (7)

第四章功率LED驱动电路 (8)

一、恒流驱动PT4115芯片简介 (8)

（一）PT4115概述 (8)

（二）PT4115特点 (10)

（三）PT4115工作原理 (10)

（四）PT4115参数 (11)

二、PT4115芯片使用的注意事项 (11)

第五章低光亮调光电路 (12)

一、555定时器 (12)

二、555多谐振荡器 (12)

第六章硬件制作及调试 (14)

第七章设计中容易出现的问题 (14)

一、555引脚编号顺序 (14)

二、二极管极性 (14)

三、三极管基极、集电极及发射极的位置 (14)

四、可调电阻的使用 (14)

五、PT4115芯片引脚 (14)

致谢 (15)

参考文献 (15)

附录 (15)

电路原理图 (15)

第一章概述

一、本课题研究的主要内容

设计了一种用于展览馆橱窗的光控系统。系统由被动型热释电红外传感器、555时基电路、PT4115 LED恒流驱动电路组成。该设计具有造价低、重量轻、体积小、节省能源、延长灯具使用寿命、光强调整方便、便于维护的特点。因为功能全部由硬件实现，无需编程，所以较之单片机控制调光的方案而言，构造成本和维修成本都较低。

主要设计思想是：当展位附近有参观者到来时，利用红外热释电传感器D203S，将人体接近信号转换成电压信号，通过专用集成电路BISS0001处理、放大，控制LED驱动电路使功率LED发出高亮光，便于观展；当展位附近没有参观者时，由555定时器构成占空比可调的多谐振荡器，控制LED驱动电路使功率LED发出低亮光，以提示远处的参观者，此处有展品展示。系统框图如图1-1：

图1-1系统框图

二、本课题研究的意义

随着时代的不断进步，LED照明成为全球节能的主流，而大功率LED照明更是今后世界的照明发光系统的主流趋势。大功率LED具有亮度高、节能环保、安全性和稳定性高等特点，比传统光源节电60%~70%。传统的光控延时控制器能实现对灯的控制，在光线黑暗或晚上来临时，有效实现“人来灯亮，人去灯熄”，但由于其开关用的是继电器之类的机械控制器，所以在人流量多的地方由于频繁的开关，较容易损坏。

本课题设计了可应用于展览馆橱窗等场所的智能照明系统。恒流驱动采用PT4115

芯片，LED作为新一代的照明光源有着极其光明的发展前景，因此对LED驱动电路的研究有重要的理论意义和应用价值。此外，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。用它制作的光控电路与目前市场上销售的相比，具有如下特点：（1）不需要用红外线或电磁波等发射源（2）灵敏度高、控制范围大（3）隐蔽性好，可流动安装。

第二章热释电红外传感器

一、热释电红外传感器的原理

热释电传感器的工作原理大致可以用以下三个部分来阐述：

1)将外界辐射转化为自身热能的吸收阶段。

2)将吸收的热能用以提升温度的升温阶段。

3)将热信号转化为电信号的测温阶段。

对于特定的响应元的热释电电流，若辐射的角频率为定值，那么。热释电电流的大小仅与感受的辐射功率大小成正比。同步变化于辐射功率。

从结构上来看，热释电传感器是利用两个特征一致的热电元反向串联接成差动平衡电路，那它引入场效应管的目的就是为完成相应的阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，所以要引入N沟道结型场效应管接成共漏形式，以完成阻抗变换。

热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。热释电红外传感器的热电系数高，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。

为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。

由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104 MΩ，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式（即源极跟随器）来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电，对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。

图2-1结构示意图