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远红外照明控制器的设计发布日期：2015-11-09来源：中国LED照明灯网作者：[db:作者]浏览次数：316 阐述了被动红外探测与主动红外探测兼用的原理和作用，并讨论了系统软硬件的设计与实现方法。 随着各项事业的发展，用于照明的电能消耗越来越大，节约照明用电的问题倍受关注。除改进照明灯具外，开发照明自动控制器，根据人们在生产、生活和学习中对照明的实际需要自动地开闭照明灯，杜绝不必要的浪费，是降低照明能耗的重要途径。目前，对街道路灯和楼道路灯的自动控制技术已趋成熟，但用于学习、工作和公共场所的照明控制技术却嫌薄弱。在这些场所，人的活动情况很复杂，对照明的控制技术要求较高，路灯控制中的单纯的时控、声控、光控和一般意义上的人体感应控制都难于满足要求。以一般的人体感应控制为例，由于热释电传感器的被动特性（只有人体处于运动的情况下才能感应人体信号）用于路灯控制可行，但用于教室等处的照明控制却易产生关灯误动作，因为人们在学习、办公时，有时活动，有时则静止。 本文介绍一种由远红外探测人体，光敏电阻检测自然光照度并用单片机控制的照明控制器。由于采用了被动远红外探测与主动远红外探测兼用技术，较好地实现了照明灯的全自动控制：光线足够时，灯不亮；光线不足时，来人灯自动亮，无人灯不亮，人活动时灯亮，静止时灯也亮，有声音时亮，无声音时也亮；人走后，灯自动熄灭；打雷、闪电、车辆通过均不受干扰。该控制器可用于学校、机关和一些公众场所，能有效地消灭“长明灯”，节省电能。 1系统框图设计思路是以人体信息和自然光照信息作为照明灯开闭的依据，而照明灯开闭的具体执行则由单片机电路（即控制电路）控制。 自然光线强弱的检测采用光敏电阻（cds），人体信息的获取则使用热释电传感器，即远红外探头（PIR）。光线不足时，一旦人体进入其感应区，远红外探头将人体红外辐射转换成电信号并送入相关电路处理。为增强信息感应强度和扩大感测范围，必须在探头前加装菲涅尔透镜；为克服远红外探头的被动特性，拟增设电动机和传动机构，必要时让远红外探头作180*的来回旋转或水平来回移动，将被动式红外感应变成相对主动式红外感应，只要感应区内有人存在，不管他是否活动，都能准确地检测出人体信息。 控制电路对红外探头送来的信息进行判断和处理，并输出照明灯开闭和电动机启停的控制信号。控制电路应满足如下要求：为实现“人在灯亮，人离灯灭”，每感应一次人体信息，灯自动点亮并保持3min，若连续感应则灯连续点亮，并在*后一次感应到人体信息后延时3min熄灭；人活动时系统用被动式感测人体信息，人活动停止后启动电动机进行主动式探测，这样有条件间断地使用电动机，可节省电能，减少机械磨损，延长器件使用寿命。 远红外照明控制器整体方框图如所示。系统由电源电路、人体信号探测电路、电平转换电路、单片机电路、电动机双向驱动电路和照明灯驱动电路组成。电平转换电路将人体信号探测电路输出的+9V信号电压转换成单片机所能接纳的+5V电压。 人体信号探测电路产生的脉冲信号经电平转换后送入单片机进行处理，单片机根据处理结果控制电动机双向驱动电路和照明灯驱动电路、电源电路产生几种直流电压为整个系统供电。 2.1电源电路电源电路由变压器、整流滤波电路和稳压电路组成，如所示。 220V市电经变压后降为12V交流，通过桥式整流和电容滤波输出直流电，再经固定式三端稳压器78L09及78L05稳压后输出+9V和+5V直流电压。+9V电压为人体信号探测电路、照明灯驱动电路供电；+5V电压送单片机和电动机双向驱动电路使用。 2.2人体信号探测电路人体信号探测电路由红外探头（PIR）、放大与比较电路、控制（含光线检测及光控电路）与延时电路组成，其构架如所示。 放大与比较电路|控制与延时电路红外探头（配菲涅尔透镜）1光敏电阻人体信号探测电路框架该电路可用四运放LM324或人体感应专用模块设计。使用YB-2B专用模块改接而成的电路如所示。光谱而工作，当人体进入镜片前的感应区，红外探头将经镜片聚焦的人体红外信号转换成电信号送入IC1的脚10，IC1、IC2先后对信号进行放大、比较、延时等处理，剔除杂波，加入光控，然后将人体信号保值输出至IC2的脚11，并通过接线端子2送到后续电路。调节Rp1可改变IC1中放大器的增益从而改变信号的感应强度。RP2与C*构成延时电路，调节RP2可改变输出脉冲的宽度从而改变工作延时，因本系统的延时由单片机控制，故此处延时应尽量缩短。在IC2的脚2与脚9间接入光敏电阻，它与IC2的内部电路构成光线检测与光控电平跳变电路，可实现白天光线充足时不感应，夜晚或白天光线不足时才感应。根据灯控特点，本电路不设延时反应电路（设置方法是：在IC2的脚2与地之间，脚13与地之间分别接入电容），夜晚只要人在，一旦加电或断电后来电，系统立即启动，这一特性既较好地满足灯控的需要，又能方便地用于检查判断控制器的好坏。 红外探头选用SD02或其他双元探头，菲涅尔透镜可根据被控灯所置位置的不同，分别选用方形说明人已离去信号，灯灭，3.2程序流程程序流程或吸顶圆形镜片，红外探头可以装焊在人体专用模块电路板上，亦可使用屏蔽线引出另装。 2.3单片机控制电路单片机控制电路如所示。单片机选用美国Atmel公司生产的AT89C2051，该处理器功能强，引脚少，简单实用。其基本电路有晶体振荡电路（由Xi、Cl和C2构成）和自动复位电路（由C3和R3构成）。人体信号检测电路输出的脉冲经电平转换电路送至AT89C2051的脚2（即P3.0），电平转换电路由光耦合管G和电阻Ri、R2构成。二极管Di、继电器J、三极管Ti和电阻R4组成照明灯驱动电路。 当脚2为低电平时，单片机Pi.0送出低电平，驱动继电器点亮照明灯。在需要主动探测时，单片机从Pi.4和Pi.5两个I/O口输出信号控制电动机双向驱动电路。 2.4电动机双向驱动电路电动机及其驱动电路为系统能作主动红外探测而设置。红外探头通过减速装置或平移架与电动机转轴联动，为避免探头引线绞线，故设计使电动机作180*来回旋转。电动机双向驱动电路如所示。 当Pi.4为低电平而Pi.5为高电平时，Ki的常开接点闭合，K2不动作，通过电动机的电流方向如图中所示，电动机顺时钟方向转动。当Pi.4为高电平而Pi.5为低电平时，Ki不动作，K2的常开接点闭合，电动机的电流方向如图中I2所示，电动机逆时针方向转动。Pi.4、Pi.5的电平变化及电动机每次转动的时间（角度）由单片机控制。 3软件设计3.1单片机编程要求单片机上电复位后，扫描检测P3.0，一旦二电动机双向驱动电路检测到人体感应触发信号，Pi.0输出低电平并开始计时，照明灯亮且延续。 当第二次触发信号到达单片机的时间与**次触发的时间之差7