红外感应楼道灯电路的设计解析

一、设计说明

设计一个款可以用于直流24V（一般用蓄电池供电或有低压供电要求的工作情况下）的红外感应式的楼道灯电路，要求在白天或者楼道的光线亮时电路不工作，在光线暗时能工作。该电路由红外感应探头、红外控制芯片、光敏控制电路、电源电路组成，负载可以为10瓦16伏LED灯供电。其原理框图如图1所示。

图1红外感应楼道灯电路原理框图

二、技术指标

1．电源电压为：直流24V。

2．每次通电持续时间20秒。

3．红外感应范围3—4米。

4. 为了给LED灯供电，要求恒流源输出电流控制在660mA。

三、设计要求

1.在选择器件时，应考虑成本。

2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

四、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。

2．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料

1．童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

2．谭博学主编. 集成电路原理与应用. [M]北京：电子工业出版社，2003年3．谢自美主编. 电子线路设计、实验、测试.[M]武昌：华中科技大学出版社，1992年

4．戴伏生主编.基础电子电路设计与实践，[M]北京：国防工业出版社，2002年

5.张庆双主编.全新实用电路集粹上、下册，[M]北京：机械工业出版社，2006年

六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师年月日

负责教师年月日

学生签字年月日

成绩评定表

红外感应楼道灯电路的设计

摘要:红外感应楼道灯主要采用热释电红外探头将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动进行相应的输出，在夜晚时，只要人体进入探测区域，开关会自动开启，起到“人来灯自亮，人走灯自灭”的作用，既新颖方便又节约用电。该设计除了应用于楼道，还可用于电梯间、卫生间、库房等处。

本设计电路共分为四个个模块，即放大比较模块、光电开关模块、延时模块、恒流源输出模块，结构简单，本身不发任何类型的辐射，器件功耗较小，价格低廉，隐蔽性好，应用范围广，所以可通过扩展而达到实际的应用。

关键字：热释电红外感应放大器光电开关延时恒流源

一、概述

在传统的照明系统中，一般都是综合布线，使用刀开关来控制，灯具的寿命短且较费电。但近年来随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在商品房的建设热潮中，各大楼盘和房地产商也意识到了智能照明的重要性。使用智能照明控制系统，更能体现其在节能和管理方面的优势。红外感应楼道灯由于触发的时候不需要人发出任何声音，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具的开启，当人离开后，经过一定时间的延时，自动熄灭。因为不同于声光控灯，不需要声音和开关控制，从而避免了声控噪音的侵扰，同时因为它是感应人体热量控制开关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能的效果。

本设计采用热释电红外传感器来判断是否有人经过，当有人经过时，传感器会输出一定频率的脉冲信号。用LM358运放来对传感器输出的低频信号进行放大比较，用555定时器构成单稳态触发器，其中暂稳态高电平持续时间设置为19.8s，用光敏电阻及三极管2N2222A构成光电开关以控制555定时器的RST端，进而实现白天555定时器不工作，晚上时才开始工作的功能，最后采用LED驱动芯片构成恒流源，本设计采用的是ZXLD1362芯片，通过调节变位器分压控制ADJ端的电压值使输出电流控制在660mA,进而驱动16伏10瓦的LED灯。

二、工作原理说明

首先介绍一下热释电红外传感器的工作原理，由于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涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应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，后续电路再进行检测处理。菲涅尔透镜利用透镜的光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断的交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使得接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量辐射。

本设计电路的工作原理框图：

图 1 电路的原理框图

供电电源采用蓄电池24伏，红外感应传感器采用被动式热释电红外传感器，当有人走近时，输出为一定频率的脉冲信号。然后经过放大比较电路，放大、比较电路采用运放LM358，其中阈值控制电压为4伏。光电开关采用光敏电阻及三极管2N2222A，利用光敏电阻特性及三极管特性，当有光时光电开关模块输出为低电平（约为0.3伏），当光线暗时，输出为高电平。单稳态电路采用555定时器及RC组成，其中光电开关控制555定时器的RST触发端，电压比较器的输出接在555定时器的TRI端，当电压比较器输出低电平（TRI端为低电平），且光电开关输出的是高电平（RST端为高电平）时，单稳态触发器进行触发，输出一个暂稳态的高电平，持续时间为19.8s，此高电平经过ZXLD1362芯片搭的恒流源电路，实现恒流660mA输出，然后驱动16伏，10瓦的LED灯。

三、电路设计

1.放大模块

放大模块电路如图2所示，用LM358运放对热释电红外感应传感器输出的脉冲信号进行放大，由于传感器输出的信号频率一般为几赫兹，所以设计的前置放大采用低通放大。LM358运放芯片与R1、C1、R2 、C2组成低频放大器，C4为高频旁路电容，该级放大器的增益取决于R1、R2的比值，即R1/R2=100。