基于人体感应照明灯的设计

关键词:人体感应模块光敏电阻信号处理
Design for human body induction latury, the people's living standards gradually improved, along with the rise of environmental protection awareness of the environment is gradually improving.Thedesign for human body induction lamp to turn the light on or off when humans come or go, which can prevent the waste of election.
1)改善工作环境，提高工作效率；
2)可观的节能效果。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，进行智能调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实现节能；
热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm-12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。
3)提高管理水平，减少维护费用。智能照明控制系统将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，并带来较大的投资回报。
1.2
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线。热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。
Key words:Human body sensing module;Photoresistor;Signal Processing
插图清单
表格清单
引
人体感应灯是一款利用红外线、热释电原理感应人体活动信息的新技术设计、研发而成的，专门用来检测和感应人体活动信息。当人或有温度的物体进入模块感应范围内时，感应模块就会输出一个高电平脉冲信号、或高电平延时信号，输出的感应脉冲或延时信号可以直接驱动LED灯指示灯、LED照明灯，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,可以实现以下几个功能：
（四)能在分辨白天和夜晚，只要在夜晚的时候电路才动作，大大降低了电能的损耗。
第1章
随着光电子技术的发展，照明系统越来越趋于智能化，而从节能的角度看，智能照明系统能过达到“人来灯自亮，人走灯自灭”的功能，从而实现便捷、节能的效果。目前馆内一些公共场所的“长明灯”,不仅浪费电能,也降低了灯具的使用寿命.虽然声控开关可以解决这一现象,但在图书馆这种不能大声喧哗的场所,使用这种开关不合适.所以设计就提出了使用热释电控制自动节能灯来实现人来灯亮、人去灯灭,来减少不必要的耗电开支。
人体感应照明灯设计
摘要
进入21世纪，人们的生活水平逐渐提高，伴随着环保事业的兴起，人们的环保意识也在逐渐的提高。节能减排成为了我们生产生活中必须要注意和重视的一个问题。人体感应照明灯设计通过对人体散发微量红外线的监控可以达到人至灯亮、人走灯灭的效果，避免灯具长时间工作对能源的浪费。
这样的好处在于，白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态，一到晚上，在黑暗中，该灯只要收到一个人体红外信号，灯就自动点亮，而后人离开时，自动熄灭，可以达到节电的目的，其装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。
There is good atdaytime,duetothelight,thelightisalwaysturned off,onenight,in the dark,thelightsjustreceiveda human bodyinfraredsignallightautomaticlights,thenleft,automatically turns off, you can achievethe purpose of saving,thedeviceeliminates the need forenergy consumption,heavy,easy to produceheatpower transformer,has a simple structure,consumablemild, stable performance, high sensitivity,versatile features.
1.2.2
它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，滤光窗能有效地滤除7.0-14um波长以外的红外线。例如，SCA02-1对7.5-14um波长的红外线的穿透量为70%，在6.5um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288的响应波长为6-14um，中心波长为10um。
物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k）（其中λm为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为36-37.5。C，即309-310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/（309--310.5）=9.67--9.64um，中心波长为9.65um。因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（7-14um）的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检验处理后即可产生报警信号。人体热释电红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。热释电传感器是对温度变化敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。
1.2.1
当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1-2表示了热释电效应形成的原理。能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）
（一)在生活智能化的现在，给人们的生活提供更舒适和便利的环境；
（二)在电力日益紧张的现在节能已经放在人们生活的首位，本设计从实际出发，当行人从楼道经过，自动点亮照明灯并延时一段时间后自动关闭，大大解决了，照明灯平时浪费电的问题；
（三)现在建筑中的照明不仅要求能为人民的工作，学习，能为生活提供良好的视觉条件，人们对生活质量的追求越来越高；
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、发光电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件。它们之间的构成框图如图1-1总体设计框图所示：
图11总体设计框图
处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出控制信号。驱动电路将控制信号放大并驱动发光设备完成相应动作。当发光延迟2min后自动解除，也可人工手动解除发光信号。
综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。
1.3
本设计包括硬件和软件设计两个部分，电路结构划分为：热释电红外传感器、单片机控制电路、发光器控制电路及相关的控制管理软件。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定等功能。
当有人进入红外探测区域时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成微弱的电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行发光器控电路使发光器发光，满足设计要求。