自動人體紅外線感應開關論文正文

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　1.1 課題的背景與目的</p><p>　　目前傳統(tǒng)的按鍵式和拉線式開關仍然是照明開關的主體，憑借其較為簡單的結構、低廉的售價和方便的安裝使用方法，牢固地占領著市場。然而，現(xiàn)代電子技術的發(fā)展和人們對生活質量的需求變化，已使傳統(tǒng)的開關感受到產品更新?lián)Q代的威脅。特別是電能的大量浪費，按照國標，優(yōu)質燈泡在正

2、常使用情況下，平均壽命在壹千小時左右，而普通燈泡則更短。如果走廊是夜間常明燈，每年除燈泡損耗費用外還要有一百多度電的損耗，加上更換燈泡等人工費用，每年每個燈消耗近百元，這不僅浪費大量能源，而且由于頻繁更換燈泡造成維修工作量加大，有時有些場所走廊由于無人及時維修管理，許多樓梯晚上漆黑一片，給人們生活帶來許多不便，因此人們越來越關注其他有效的照明燈開關方式高，國家的有關規(guī)范及標準也不斷的加強，九九最新發(fā)布的《住宅建筑設計規(guī)范》中明確規(guī)定，

3、住宅公共部分應設人工照明，除高層住宅的電梯廳和應急照明外，均應采用節(jié)能自熄開關。</p><p>　　隨著大量采用電子技術的家用電器面市, 住宅電子化出現(xiàn)。近幾年樓宇智能化（智能家居是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網絡通訊、信息家電、網絡家電、自動化和智能化，集系統(tǒng)、結構、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的家居環(huán)境。）又飛速發(fā)展起來，其中實現(xiàn)自動照明系統(tǒng)可以減少電能浪費成為實現(xiàn)現(xiàn)代化住宅的

4、重要一筆。本課題從實際出發(fā)，準備對紅外線樓道自動照明系統(tǒng)進行探索隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,工業(yè),農業(yè),商業(yè),教育等等行業(yè)的用電量都大幅度增加,在這種情況下電能的浪費成為人們普遍關注的問題.</p><p>　　1.2 照明開關的發(fā)展過程</p><p>　　在遠古時代,人類利用自然光源,太陽給了人類及所有生物生存的機會,但對于夜晚人類卻無能為力.接著聰明的人類發(fā)現(xiàn)了火,用火照明應該是人類照明史上

5、的里程碑.中外歷史上蠟燭都起了重要作用,陪伴人類度過慢慢數(shù)千年,直到天才發(fā)明家愛迪生在照明史上添上精彩的一筆.電燈無疑已經成為現(xiàn)代生活中不可或缺的商品.</p><p>　　目前傳統(tǒng)的按鍵式和拉線式開關仍然是照明開關的主體,  傳統(tǒng)照明單控電路特點： a)控制開關直接在負載回路中。</p><p>　　b)當負載較大時，需相應增大控制開關的容量。</p><p

6、>　　c)當開關離負載較遠時，大截面電纜用量增加。</p><p>　　d)只能實現(xiàn)簡單的開關功能</p><p>　　e)傳統(tǒng)控制采用手動開關，必須一路一路地開或者關</p><p>　　f)傳統(tǒng)控制對照明的管理是人為化的管理。</p><p>　　傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)結構簡單、售價低廉和安裝使用方便,一直是照明燈具市場的主角,隨著技術的進

7、步,人民生活水平的提高,這種燈暴露出來許多不足:其一,由于是手動開關,人們在一片漆黑中不得不摸索電燈開關,給人們生活帶來很多不便.其二,電能浪費嚴重,特別是在學校,工廠等集體生活的地方,照明燈經常在光線充足的白天也工作,這不僅浪費電能,而且也造成燈泡常被燒壞,若不能及時修理又會產生其他不方便.其三,電子技術,自動控制技術,傳感器技術的快速發(fā)展使人們越來越傾向于照明設備的自動控制.</p><p>　　1.3 現(xiàn)

8、代照明開關簡述</p><p>　　現(xiàn)代電子技術的發(fā)展和人們對生活質量的需求變化，已使傳統(tǒng)的開關感受到產品更新?lián)Q代的威脅。目前傳統(tǒng)的按鍵式和拉線式開關仍然是照明開關的主體,但自從人們發(fā)現(xiàn)了無線電波，就開始用無線電來遙控了。航空愛好者用無線電收發(fā)裝置來操縱模型飛機，艦模愛好者用無線電來操縱模型艦艇。聲音、超聲波、無線電波都可以用作傳遞信號的媒體，傳遞命令，實現(xiàn)遠距離操縱。這些方法在一定程度上節(jié)省了電能。針對問題，市

9、場上的照明開關也是層出不窮，主要有聲光控開關、觸摸式延時開關、紅外開關，感應式開關等、經過多年的使用，就對其特點、價格、性能、市場品牌、使用效果、安裝、 壽命等進行了比較，其中觸摸式、聲光控在各方面表現(xiàn)非常一般，而紅外開關，感應式開關卻表現(xiàn)優(yōu)異。</p><p>　　走廊里的聲控電燈是一種遙控裝置。當人們走路的聲音，說話的聲音傳到燈頭上的聲控開關時，電路就被自動接通了。當然，聲控開關旁邊還要有個延時開關，就是使電

10、路只能接通幾分鐘，然后再自然地斷掉。這樣既可以省電，又可以延長電燈的壽命。聲控電燈，只有一個命令：接通！這很簡單。但其品種多，市場較亂，價格從幾元到二十多元不等，由于聲控本身感應元器件屬于機械式，所以易受機械疲勞影響，很難克服初裝時靈敏度較好而后期靈敏度低形象。因此，聲光控開關在使用的后期，只有靠人為制造噪聲才能觸發(fā)，如想要燈亮需要大聲咳嗽，或跺腳這顯然打擾了別人的安靜，特別是夜間往往影響睡覺的人。另外聲光控易響應于自然界所有較大聲響（

11、如雷聲、汽車喇叭聲、汽車經過時發(fā)動機聲、裝修房間的電鉆聲、開關防盜門聲等），誤動作較多。有的住戶在房屋裝修時就對開關有很大影響，人未住進就有開關損壞。由于部分價低質劣的聲光控開關混入市場，給用戶造成電子開關都壽命短，都不可靠的印象。而觸摸式除了易受損壞，不安全外，還有傳染病菌的弊病，很難在公關場所應用，特別是在醫(yī)院這樣人員復雜的場所。因此要真正用好自熄開關，改善人們居住條件，必須要在市場中尋求真正高效節(jié)電，方</p>&l

12、t;p>　　縱觀照明控制技術的發(fā)展，從原始的開關控制到接觸器繼電器控制，發(fā)展到PLC控制；隨著計算機及網絡的飛速發(fā)展，照明控制也跟隨著一起發(fā)展。在實際工程案例中出現(xiàn)了集散型控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，尤其是近幾年，國內外陸續(xù)開發(fā)出專業(yè)性強的智能型照明控制系統(tǒng)。例如：奇勝C-BUS智能照明控制系統(tǒng)，澳洲邦奇智能照明，美國路創(chuàng)智能照明系統(tǒng)；還有些像索恩、飛利浦等專業(yè)照明公司也推出自己的智能照明控制系統(tǒng)；國內也有很多智能照明的廠家，推出

13、智能家居、智能小區(qū)、智能辦公室、智能樓宇等專業(yè)控制系統(tǒng)。</p><p>　　現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視察條件，能利用燈具造型和光色協(xié)調營造出具有一定風格和美感的室內環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更要求。一個優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質，還必須做到充分利用和節(jié)約能源。</p>

14、<p>　　1.4 熱釋電紅外感應開關簡述</p><p>　　用熱釋電紅外探頭并對探頭接收到的微弱信號加以放大，然后驅動繼電器，可以制成熱釋電人體感應開關。它可應用于電燈的節(jié)能自動開關、自動門、安全防護、防盜等設備中。人體會發(fā)射特定波長紅外線. 用專門設計的傳感器就可以針對性的檢測這種紅外線的存在與否，當人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應將向外釋放電荷，后續(xù)電路經檢測處理后就能產生控制信號。這

15、種專門設計的探頭只對波長為10μm左右的紅外輻射敏感，人體都有恒定的體溫，一般在37度，會發(fā)射10um左右的特定波長紅外線，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。探頭內包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱

16、釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。人體是一特定波長紅外線的發(fā)射體，由紅外傳感器檢測到這種紅外線的變化并予以放大選頻處理后，可以推動適當?shù)呢撦d，此乃人體紅外自動開關。這一檢測技術較之超聲、啞聲、微波方式更為靈敏與準確</p><p>　　2 照明系統(tǒng)總體設計</p><p>　　2.1 照明系統(tǒng)的構成</p><p>　　傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)比如說,以前的工廠,

17、 公司,學校等. 是人為控制的。是以照明配電箱通過手動開關來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠距離控制。傳統(tǒng)的照明電路只是為燈提供一定的電壓使其發(fā)光,這種燈只,具有很大弊端,特別是在一些集體工作地。而今出現(xiàn)的建筑物自控(BA)系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。</p><p>　　2.2 人體紅外線樓道自動照明系統(tǒng)電路</p><p>　　該電路

18、的主要元件是熱釋電紅外傳感器，因其抗干擾性好、探測靈敏度高、工作溫度范圍寬等優(yōu)點被廣泛應用于防盜報警、自動門、 感應燈、自動水閥、自動馬達控制等工業(yè)和生產領域 。BISS0001是專為熱釋電紅外傳感器（PIR）配套設計的集成電路，采用 CMOS工藝制造，具有性能指標高、一致性好、功耗低、外圍電路簡單、安裝調試方便、工作可靠性高等優(yōu)。</p><p><b>　　外圍電路元件說明：</b>&l

19、t;/p><p>　　PIR感應信號經濾波進入芯片內部進行放大，與基準電壓比較,如果判斷有觸發(fā)，運放輸出高電平。這時候計時檢測電路開始計時，計滿一定內部時鐘周期，跳變?yōu)楦撸杀苊庹`觸發(fā)）。上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經由電壓比較器COP1和COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經晶體

20、管T1放大驅動繼電器去接通負載。</p><p>　　上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當SW1與2端連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調整，值為Tx≈24576xR9C7；觸發(fā)封鎖時間

21、Ti由外部的R10和C6的大小調整，值為Ti≈24xR10C6。</p><p>　　3 熱釋電紅外感應開關系統(tǒng)</p><p><b>　　3.1 傳感器</b></p><p>　　傳感器簡介：傳感器是將感受的物理量、化學量等信息，按一定規(guī)律轉換成便于測量和傳輸?shù)男盘柕难b置。電信號易于傳輸和處理，所以大多數(shù)的傳感器是將物理量等信息轉換成

22、電信號輸出的。例如傳聲器(話筒)就是一種傳感器，它感受聲音的強弱，并轉換成相應的電信號。又如電感式位移傳感器能感受位移量的變化，并把它轉換成相應的電信號。</p><p>　　3.1.1 傳感器定義及發(fā)展</p><p>　　傳感器感受一種量并把它轉換成另一種量，這種轉換也可以看成是能量的轉換，因此在某些領域如生物醫(yī)學工程等中，也稱為換能器。</p><p>　　

23、傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。在自動測量過程或控制系統(tǒng)中，首先由傳感器感受被測量，而后把它轉換成電信號，供顯示儀表指示或用以控制執(zhí)行機構。如果傳感器不能靈敏地感受被測量，或者不能把感受到的被測量精確地轉換成電信號，其他儀表和裝置的精確度再高也無意義。</p><p>　　電子計算機應用于測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)時，也必須由傳感器提供準確可靠的信息，如果傳感器的水平與電子計算機的水平不相適

24、應，電子計算機便不能充分發(fā)揮應有的作用和效益。因此，傳感器是測量、控制系統(tǒng)中的一種關鍵裝置。</p><p>　　3.1.2 傳感器的選用原則</p><p>　　現(xiàn)代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度

25、上取決于傳感器的選用是否合理。</p><p>　　a)根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型 </p><p>　　要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對

26、傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。 </p><p><b>　　b)靈敏度的選擇 </b></p><p>　　通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器

27、的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號。</p><p>　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要

28、求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 </p><p><b>　　c)頻率響應特性 </b></p><p>　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。 傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較

29、大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。 在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應特性，以免產生過火的誤差 </p><p><b>　　d)線性范圍 </b></p><p>　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量

30、精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。 </p><p>　　3.1.3 熱釋電紅外傳感器原理與應用</p><p>　　人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列

31、，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光光波長更短的光叫紫外線，比紅光波長更長的光叫紅外線。紅外線簡介，其波長比可見光長的電磁波，波長在1毫米到770納米之間，在光譜上位于紅色光外側。具有很強熱效應，并易于被物體吸收，通常被作為熱源。透過云霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫(yī)療等方面有廣泛的用途。 俗稱紅外光。熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅

32、外線而輸出電信號的傳感器。早在1938年，有人提出過利用熱釋電效應探測紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代，隨著激光、紅外技術的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應的研究和對熱釋電晶體的應用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測器，它可以作為紅外激光的一種較理想的探測器。它正在被廣泛的應用到各種自動化控制裝置中。除了在我們熟知的摟道自動開關、防盜報警上得到應用外，在更多的領域應用前景看好。比如：在房間無人時會自動停機的空

33、調機、飲水機。電視機能判斷無人觀看或觀眾已經睡覺后自動關機的機構。開啟監(jiān)視器或自</p><p>　　3.1.3.1 熱釋電人體紅外線傳感器的基本結構和原理</p><p>　　最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件，紅外傳感器就是其中的一種。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，紅外線傳感器的應用已經非常廣泛，下面結合幾個實例，簡單介紹一下紅外線傳感器的應用。人體熱

34、釋電紅外傳感器和應用介紹</p><p>　　一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經檢驗處理后即可產生報警信號。熱釋電人

35、體紅外線傳感器（以下簡稱：傳感器）由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。熱釋電效應同壓電效應類似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面荷電的現(xiàn)象。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極，在傳感器監(jiān)測范圍內溫度有ΔT的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上產生電荷ΔQ，即在兩電極之間產生一微弱的電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產生的電荷ΔQ

36、會被空氣中的離子所結合而消失，即當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，ΔT=0，則傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產生ΔT，則有ΔT輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，</p><p>　　由實驗證明，傳感器不加光學透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學透鏡后，其檢測距離可大于7m。</p><p><b>　　1) 熱釋電效應</b

37、></p><p>　　當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應。通常，晶體自發(fā)極化所產生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。當溫度變化時，晶體結構中的正負電荷重心相對移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會產生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，圖3.1表示了熱釋電效應形成的原理。能產生熱釋

38、電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶(LiTaO3 等)、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）</p><p>　　熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監(jiān)測范圍內溫度有ΔT的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷ΔQ，即在兩電極之間產生一微弱電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效

39、應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產生的電荷ΔQ會跟空氣中的離子所結合而消失，當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，ΔT=0，傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)時，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產生ΔT，則有信號輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路見圖3.2所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應管FET等組成。其中，濾光片設置在窗口處，組成紅外線

40、通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對太陽光和熒光燈光的短波長（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長在8mm-12mm之間的紅外信號的微弱變化轉變?yōu)殡娦盘?，為了只對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。</p><p>　　對不同的傳感器來說，敏感單元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成；P2288由LiTaO3 制

41、成。這些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容 ，例P1、P2。因為這兩個小電容是做在同一硅晶片上的，而它們形成的等效小電容能自身產生極化，極化的結果是，在電容的兩端產生極性相反的正、負電荷。但這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨特設計之處，因而使得它具有獨特的抗干擾性。 當傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時， 由于P1、P2自身產生極化，在電容的兩端產生極性

42、相反、電量相等的正、負電荷，而這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。當人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內時，照射到P1、P2上的紅外線光能能量相等，且達到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號輸出。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動的速度非常緩慢，P1、P2上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應頻率很低（一般為0.1~10Hz），

43、即傳感器對紅外光</p><p>　　當環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時，因P1、P2做在同一硅晶片上的，它所產生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無輸出。從原理上講，任何發(fā)熱體都會產生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導致電信號的產生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內部結構決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應

44、（一般為0.1~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為5~15um）的響應決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抵抗可見光和大部分紅外線的干擾。</p><p>　　2) 濾光窗 </p><p>　　它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有

45、效地濾除7.0~14um波長以外的紅外線。例如，SCA02-1對7.5~14um波長的紅外線的穿透量為70%，在6.5um處時下降為65%，而在5.0um處時陡降為0.1%；P2288的響應波長為6~14um，中心波長為10um。</p><p>　　物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強波長和溫度的關系滿足λm*T=2989（um.k）（其中λm為最大波長，T為絕對溫度）。人體的正常體溫為36~37.5。C ，即309

46、~310.5K，其輻射的最強的紅外線的波長為λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波長為9.65um。因此，人體輻射的最強的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應波長（7~14um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。</p><p>　　綜上所述，傳感器只對移動或運動的人體和體溫近似人體的物體起作用。<

47、;/p><p>　　菲涅爾透鏡 根據(jù)菲涅耳原理制成，把紅外光線分成可見區(qū)和盲區(qū)，同時又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器 (PIR) 靈敏度大大增加。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上；二是將檢測區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產生變化電信號。不使用菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑

48、不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑可達到10米。例如，一些傳感器對遠在20米處快速行駛的汽車里的人體也能可靠地檢測到。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。圖3為它的平面圖。從圖中可以看出，透鏡在水平方向上分寸成3個部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。最上面部分的每一等份為一個透鏡單元，它們由一個個同心圓構成，同心圓圓心在透鏡單元內。中間和下半部分的每一等份也為分別一個透鏡單元，同樣

49、由同心圓構成，但同心圓圓心不在透鏡單元內。當光線通過這些透鏡單元后，就會形成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。由于每一個透鏡單元只有一個很小的視角，視角內為可見區(qū)，視角外</p><p>　　菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦點一般為5厘米左右，實際應用時，應根據(jù)實際情況或資料提供的說明調整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方1~5厘米的地方。</p><p&g

50、t;　　菲涅爾透鏡一般采用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對波長為10um左右的紅外線來說卻是透明的。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　表3.1熱釋電人體紅外線傳感器SCA02-1的主要電參數(shù)</p><p>　　3.1.3.2 熱釋電紅外線傳感器的優(yōu)缺點</p><p>

51、;　　不同于主動式紅外傳感器，被動紅外傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，隱蔽性好，器件功耗很小，價格低廉。但是，被動式熱釋電傳感器也有缺點，如： </p><p>　　1）信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾；</p><p>　　2）被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；</p><p>　　3）易受射頻輻射的干擾；</p>&

52、lt;p>　　4）環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈；</p><p>　　5）被動紅外探測器的主要檢測的運動方向為橫向運動方向，對徑向方向運動的物體檢測能力比較差</p><p><b>　　抗干擾性能： </b></p><p><b>　　1）防小動物干擾</b></p>

53、;<p>　　探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內地面上地小動物，一般不產生報警。</p><p><b>　　2）抗燈光干擾</b></p><p>　　探測器在正常靈敏度的范圍內，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產生報警。</p><p>　　紅外線熱釋電傳感器的安裝要求：</p><p>　　紅

54、外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關系.。正確的安裝應滿足下列條件： </p><p>　　1）紅外線熱釋電傳感器應離地面2.0-2.2米。</p><p>　　2）紅外線熱釋電傳感器遠離空調, 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。</p><p>　　3）紅外線熱釋電傳感器探測范圍內不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。<

55、/p><p>　　4）紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。</p><p>　　紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應最不敏感, 而對于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感. 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報

56、、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。</p><p>　　3.1.4 CDS傳感器</p><p>　　硫化鎘（Cds）光敏電阻器，這是目前最常見的光敏電阻器。光敏電阻器是利用半導體光致導電的原理制造的。這種光敏電阻器的基座是陶瓷片，上面涂有硫化鎘多晶體，再經燒結制成。光敏電阻器的表面還涂有防潮樹脂。光敏電阻器的光譜特性曲線與人眼對可見光的響應曲線比較接近。光敏電阻器的電阻值隨光照強度而

57、變化。在暗光條件下它的電阻值可達10MΩ，在強光下它的電阻值僅為數(shù)百歐姆或數(shù)千歐姆。光敏電阻器的光照特性在多數(shù)情況下是非線性的，只有在微小區(qū)域內呈線性。光敏電阻器的電阻值有較大的離散性。光敏電阻器的靈敏度是指光敏電阻器不受光照時的電阻值(暗阻)和受光照時的電阻值(亮阻)的相對變化值。在一般情況下，照度越低，單位照度改變時的電阻值變化越大。即在低照度下光敏電阻器的靈敏度較高。</p><p>　　光敏電阻器是電路的

58、關鍵元件，它對光線的強弱有敏感的反應，在本電路中要求光敏電阻器受到光照時的阻值應小于5kΩ，在暗光情況下阻值應大于1MΩ，可選符合要求的MG41-22光敏電阻器。</p><p><b>　　集成控制電路詳解</b></p><p><b>　　3.2.1 概述</b></p><p>　　雖然被動式熱釋電紅外探頭有些缺

59、點，但是利用特殊信號處理方法后，仍然使它在某些領域具有廣闊的應用前景。因此，有很多生產商根據(jù)PIR傳感器的特性設計了專用信號處理器，比如HOLTEK HT761X、PTI PT8A26XXP、WELTREND WT8072,BISS0001。圖3.4陰影部分是PIR信號處理部分，有兩個運算放大器、一個窗口比較器、一個穩(wěn)壓器、一個系統(tǒng)振蕩器和一個邏輯控制器。其它是依賴處理結果的控制部分，這里重點介紹PIR信號處理部分，控制部分就簡單略過。

60、  </p><p>　　由于PIR 信號變化緩慢、幅值小，針對該特點，專用信號處理器一般分為三步處理，具體處理步驟如下：</p><p><b>　　a）濾波放大</b></p><p>　　普通PIR傳感器輸出信號幅值一般都很小，大約幾百微伏到幾毫伏，為了后續(xù)電路能作有效的處理，考慮到傳感器的信噪比，通常取增益72.5dB，通帶0

61、.3Hz~7Hz。同時，由于是處理模擬小信號，所以為了保證放大器的工作穩(wěn)定可靠，電路中特別集成了一個穩(wěn)壓器用于給傳感器、放大器和比較器供電。</p><p><b>　　b）窗口比較器</b></p><p>　　經過放大后的信號通過窗口比較器后檢出滿足幅值要求的信號后，再轉換成一系列數(shù)字脈沖信號。</p><p>　　c）噪聲抑制數(shù)字信號處理

62、</p><p>　　根據(jù)對人體運動特點以及傳感器的特性的長期研究，用固定時間內計脈沖個數(shù)和測脈沖寬度的方法來甄別有效的人體信號，這里由系統(tǒng)振蕩器提供時鐘源（16kHz）。</p><p>　　3.2.2 運算放大器</p><p>　　集成運算放大器（簡稱運放）是一種高電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器。它工作在放大區(qū)時，輸入和輸出呈線性關系，所以它又被稱為線性集成電

63、路</p><p>　　集成運放是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路</p><p>　　3.2.2.1 集成運放的性能指標</p><p>　　1）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aod</p><p>　　它是指集成運放在無外加反饋回路的情況下的差模電壓的放大倍數(shù)。</p><p>　　2）最大輸出電

64、壓 Uop-p</p><p>　　它是指一定電壓下，集成運放的最大不失真輸出電壓的峰--峰值。</p><p>　　3）差模輸入電阻rid</p><p>　　它的大小反映了集成運放輸入端向差模輸入信號源索取電流的大小。要求它愈大愈好。</p><p><b>　　4）輸出電阻 rO</b></p>&l

65、t;p>　　它的大小反映了集成運放在小信號輸出時的負載能力。</p><p>　　5）共模抑制比 CMRR</p><p>　　它放映了集成運放對共模輸入信號的抑制能力，其定義同差動放大電路。CMRR越大越好</p><p>　　3.2.2.2集成運放的組成</p><p><b>　　它有四部分組成：</b>&l

66、t;/p><p>　　1）偏置電路:偏置電路是提供各級靜態(tài)工作電流的;</p><p>　　2）輸入級：其作用是提供與輸出端成同相關系和反相關系的兩個輸入端,為了抑制零漂，采用差動放大電路</p><p>　　3）中間級：其作用是提供較高的電壓放大倍數(shù);為了提高放大倍數(shù)，一般采用有源負載的共射放大電路。</p><p>　　4）輸出級：其作用是提

67、供一定的電壓變化和電流變化;為了提高電路驅動負載的能力，一般采用互補對稱輸出級電路</p><p>　　3.2.3 振蕩器</p><p>　　振蕩電路在測量,自動控制,通信,無線電廣播和遙控等許多領域中有著廣泛的應用,甚至在收音機 電視機 和電子表等日常生活用品中也離不開它.振蕩電路包括正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路,它們不需要輸入信號便能產生各種周期性的波形,如:正弦波,方波,三角

68、波和鋸齒波等.因為本課題涉及到系統(tǒng)時鐘和定時電路,所以現(xiàn)介紹一下非正弦波振蕩電路:矩形波振蕩電路</p><p>　　矩形波有兩種,一種是輸出電壓處于高電平時時間TH和輸出電壓處于低電平的時間TL不相等,另一種是二者相等.人們常把TH= TL的矩形波稱為方波.下面介紹方波發(fā)生電路.</p><p><b>　　方波發(fā)生電路的構成</b></p><

69、p>　　我們可選擇滯回比較器作為開關，用電阻與電容相串聯(lián)的RC電路作為具有延遲作用的反饋網絡，構成如圖3.6所示。它的右邊是滯回比較器，起開關作用；他的左邊是RC電路，起反饋和延時作用。</p><p>　　滯回比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩(wěn)定的狀態(tài)。設接通電源時刻電容兩端的電壓UC=0，滯回比較器的輸出電壓U0=+UZ，則集成運放同相輸入端此時的電位為 U+ =R2/R2+R3（+UZ）而U0=+U

70、Z時電容充電，使集成運放反向輸入端的電位U-（它等于UC）由零逐漸上升。在U-低于U+以前，U0=+UZ不變。當U-上升到略高于U+時，U0從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑醋優(yōu)?UZ。</p><p>　　當U0=-UZ時，U+=R2/R2+R3（-UZ），同時電容經R1放電，使U-逐漸下降。在U-高于U+以前，U0=-UZ不變，當U-下降到略低于U+時，U0從-UZ跳變?yōu)?UZ，又回到初始狀態(tài)。如此周而復始，產生振蕩，

71、輸出方波。</p><p><b>　　振蕩周期</b></p><p>　　由圖可知，UC的值從T1時刻的R2/R2+R3（UZ）下降到T2時刻的-R2/R2+R3（UZ）所需要的時間就是振蕩周期的一半，即而UC的變化規(guī)律就是簡單的RC充放電規(guī)律。不難看出這里RC充放電的三要素是：</p><p>　　1）時間常數(shù)=R1C</p>

72、<p>　　2）在T1時刻UC的初始值是R2/R2+R3（UZ）</p><p>　　3）若T=∞，UC的終了值是-UZ。</p><p>　　根據(jù)一階RC電路的三要素法可得</p><p>　　UC=（-UZ-R2/R2+R3（UZ））（1-e（-Δt/R1C））+R2/R2+R3（UZ）</p><p>　　其中ΔT=T-T

73、1，且T1≤T≤T2。</p><p>　　當ΔT=T/2時，UC=-R2/R2+R3（UZ），將這些條件代如上面的式，得</p><p>　　-R2/R2+R3（UZ=（-UZ-R2/R2+R3（UZ））（1-e（-Δt/R1C））+R2/R2+R3（UZ）解之可得：</p><p>　　T=2R1Cln(1+2R2/R3)</p><p>

74、;　　通常將矩形波為高電平的時間與周期時間之比稱為占空比。方波的占空比為50%。如果需要產生占空比小于或大于50%的矩形波，可以利用電容充電的時間常數(shù)與放電的時間常數(shù)不相等。利用二極管的單向導電性可以使電容充電與放電回路不同，因而可使電容充電與放電的時間常數(shù)不同。</p><p>　　內部振蕩器外接振蕩電阻器引腳，個別需外接RC振蕩元件，此時外接的電阻器或電容器便可作為時間的調整元件。也有的集成電路將振蕩元件全部

75、集成在芯片內部，不需要外接元器件，這時振蕩頻率就無法外調節(jié)。

76、 </

77、p><p>　　3.2.4 電壓比較器</p><p>　　電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關系)。電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產生和變換電路等。</p><p>　　注：電壓比較器中的集成運放通常工作在非線性區(qū)。及滿足如下關系：</p><p>　　U-

78、>U+ 時  UO=UOL U-<U+ 時  UO=UOH</p><p>　　簡單電壓比較器： 我們把參考電壓和輸入信號分別接至集成運放的同相和反相輸入端，就組成了簡單的電壓比較器。</p><p>　　圖3.7 電壓比較器及輸出特性</p><p>　　下面我們對它們進行分析一下（只對圖3.7（1）所示的電路進行分析）&l

79、t;/p><p>　　它的傳輸特性如圖3.7(3)所示：</p><p>　　它表明：輸入電壓從低逐漸升高經過UR時，uo將從高電平變?yōu)榈碗娖健Ｏ喾?，當輸入電壓從高逐漸到低時，uo將從低電平變?yōu)楦唠娖健?lt;/p><p>　　閾值電壓：我們將比較器的輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平時對應的輸入電壓的值。它還被稱為門限電壓。簡稱為：閾值。用符號UTH表示簡單的電壓比較器結

80、構簡單，靈敏多高，但是抗干能力差，因此我們就要對它進行改進。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。下面著重介紹窗口比較器:</p><p>　　簡單比較器和回滯比較器有一個共同的特點,即U1單方向變化時,U0只跳變一次,因而只能檢查一個電平.如果要判斷U1是否在某兩個電平之間,則應采用窗口比較器.</p><p>　　電路構成 窗口比較器的主要特點是輸入信號單方向變化(例如從足夠低

81、單調升高到足夠高)可使輸出電壓跳邊兩次。</p><p>　　他形似窗口,故具有這種傳輸特性的比較器,成為窗口比較器.將他與反相簡單電壓比較器,同相簡單電壓比較器比較,我們發(fā)現(xiàn),可用兩個閥值不同的簡單比較器構成窗口比較器,閥值小的簡單比較器采用反相輸入接法,閥值大的簡單比較器采用同相輸入接法,再用具有單向導電性的二極管將兩個簡單比較器的輸出引到同一點,作為窗口比較器的輸出端.。</p><p&

82、gt;　　3.2.5 集成電路芯片</p><p>　　BISS0001熱釋電紅外控制集成電路采用標準的 DIP16腳塑封結構，內部由系統(tǒng)時鐘、兩級運放、電壓比較器、檢測器、計時器、過零檢測器及輸出控制電路等組成。BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構成被動式的熱釋電紅外傳感器。廣泛用于安防、自控等領域能。特點:</p><

83、;p>　　a）靈敏度高，內置兩級增益可調運放電路及溫度補償電路，這種電路能抑制如熱氣團流所產生的紅外干擾，誤報率低，探測距離達10ｍ以上。</p><p><b>　　b）控制時間可調。</b></p><p>　　c）有兩種輸出信號，可驅動雙向可控硅或繼電器。</p><p>　　d）內置穩(wěn)壓器輸出 3.1Ｖ基準電壓直接驅動PIR。&l

84、t;/p><p>　　e）外接CDS傳感器，白天抑制輸出。</p><p>　　f）工作電壓4.0-5.5V，工作電流1ｍＡ。</p><p>　　g）對于交流供電的控制電路設計有過零檢測控制，使被控負載的接通與斷開均處于交流電的過零點，這不僅可以減弱對負載的電流沖擊，同時也消除了開關器件對電源的干擾，降低對電源的污染。</p><p>　　h）

85、外接RC振蕩元件，便于調整輸出控制的時間長短。</p><p><b>　　圖3.8 管腳圖</b></p><p><b>　　表3.2管腳說明</b></p><p>　　工作原理:　　BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)模混合專用集成電路。</p

86、><p>　　以下圖所示的不可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 不可重復觸發(fā)工作方式下的波形。</p><p>　　圖3.9不可重復觸發(fā)方式</p><p><b>　　3.3 可控硅</b></p><p>　　3.3.1 單向可控硅簡介</p><p>　　可控硅是一種無觸點可控開

87、關,它將半導體器件的應用從弱電領域擴展到強電領域,在自動控制電路如調光,調溫,調速,調頻中都有廣泛應用.</p><p>　　可控硅是硅晶體閘流管的俗稱,簡稱晶閘管.可控硅常用的類型有:單向型,雙向型.</p><p>　　單向可控硅由P型和N型半導體四層交替疊合而成.他有三個電極:陽極A(從外層P型半導體引出),陰極K(從外層N型半導體引出),門級G(從內層P型半導體引出)導通。<

88、/p><p>　　讓門極相對陰極成正極性，使產生門極電流，閘流管立即導通。當門極電壓達到閥值電壓VGT，并導致門極電流達到閥值IGT，經過很短時間tgt（稱作門極控制導通時間）負載電流從正極流向陰極。假如門極電流由很窄的脈沖構成，比方說1μs，它的峰值應增大，以保證觸發(fā)。當負載電流達到閘流管的閂鎖電流值IL 時，即使斷開門極電流，負載電流將維持不變。只要有足夠的電流繼續(xù)流動，閘流管將繼續(xù)在沒有門極電流的條件下導通。這

89、種狀態(tài)稱作閂鎖狀態(tài)。注意，VGT，IGT 和IL 參數(shù)的值都是25℃下的數(shù)據(jù)。在低溫下這些值將增大，所以驅動電路必須提供足夠的電壓、電流振幅和持續(xù)時間，按可能遇到的、最低的運行溫度考慮。靈敏的門極控制閘流管，如BT150，容易在高溫下因陽極至陰極的漏電而導通。假如結溫Tj 高于Tjmax ,將達到一種狀態(tài)，此時漏電流足以觸發(fā)靈敏的閘流管門極。閘流管將喪失維持截止狀態(tài)的能力，沒有門極電流觸發(fā)已處于導通。要避免這種自發(fā)導通，可采用下列解決辦

90、法中的一種或幾種：</p><p>　　1）確保溫度不超過Tjmax。</p><p>　　2）采用門極靈敏度較低的閘流管，如BT151，或在門極和陰極間串入1kΩ或阻值更小的電阻，降低已有閘流管的靈敏度。</p><p>　　3）若由于電路要求，不能選用低靈敏度的閘流管，可在截止周期采用較小的門極反向偏流。這措施能增大IL。應用負門極電流時，特別要注意降低門極的功

91、率耗散。</p><p><b>　　截止（換向）</b></p><p>　　要斷開閘流管的電流，需把負載電流降到維持電流IH 之下，并歷經必要時間，讓所有的載流子撤出結。在直流電路中可用“強迫換向”，而在交流電路中則在導通半周終點實現(xiàn)。（負載電路使負載電流降到零，導致閘流管斷開，稱作強迫換向。）然后，閘流管將回復至完全截止的狀態(tài)。假如負載電流不能維持在IH 之下足

92、夠長的時間，</p><p>　　在陽極和陰極之間電壓再度上升之前，閘流管不能回復至完全截止的狀態(tài)。它可能在沒有外部門極電流作用的情況下，回到導通狀態(tài)。注意，IH 亦在室溫下定義，和IL 一樣，溫度高時其值減小。所以，為保證成功的切換，電路應充許有足夠時間，讓負載電流降到IH 之下，并考慮可能遇到的最高運行溫度。</p><p>　　3.3.2 雙向可控硅 </p><

93、;p>　　結構如圖3.10，由NPNPN五層半導體疊合而成。它實質上也可看成是由一個控制極的兩只反向并聯(lián)的單向可控硅構成。它有三個電極：控制極G、主電極T1 和T2 ，T1 和T2 無陰陽極之分。 符號如圖5： </p><p>　　工作特點：雙向可控硅的主電極T1 、T2 無論加正向還是反向電壓，其控制極G的觸發(fā)信號無論是正向還是反向，它都能被觸發(fā)導通。 </p><p>　　圖3

94、.10雙向可控硅工作原理圖</p><p>　　導通：和閘流管不同，雙向可控硅可以用門極和MT1 間的正向或負向電流觸發(fā)。（VGT，IGT 和IL 的選擇原則和閘流管相同，見規(guī)則1）因而能在四個“象限”觸發(fā)，如圖3.11 所示。</p><p>　　圖3.11 雙向可控硅觸發(fā)象限</p><p>　　在負載電流過零時，門極用直流或單極脈沖觸發(fā)，優(yōu)先采用負的門極電流，

95、理由如下。若運行在3+象限，由于雙向可控硅的內部結構，門極離主載流區(qū)域較遠，導致下列后果：</p><p>　　在負載電流過零時，門極用直流或單極脈沖觸發(fā)，優(yōu)先采用負的門極電流，理由如下。若運行在3+象限，由于雙向可控硅的內部結構，門極離主載流區(qū)域較遠，導致下列后果：</p><p>　　1）高IGT -> 需要高峰值IG。</p><p>　　2）由IG 觸

96、發(fā)到負載電流開始流動，兩者之間遲后時間較長–> 要求IG 維持較長時間。</p><p>　　3）低得多的dIT/dt 承受能力—> 若控制負載具有高dI/dt 值（例如白熾燈的冷燈絲），門極可能發(fā)生強烈退化。</p><p>　　4）高IL 值（1-工況亦如此）—>對于很小的負載，若在電源半周起始點導通，可能需要較長時間的IG，才能讓負載電流達到較高的IL。在標準的AC

97、 相位控制電路中，如燈具調光器和家用電器轉速控制，門極和MT2 的極性始終不變。這表明，工況總是在1+和3-象限，這里雙向可控硅的切換參數(shù)相同。這導致對稱的雙向可控硅切換，門極此時最靈敏。</p><p>　　這是從雙向可控硅的V/I 特性圖導出的代號。正的MT2相應正電流進入MT2，相反也是（見圖3.12）。實際上，工作只能存在1 和3 象限中。上標+和-分別表示門極輸入或輸出電流。</p>&l

98、t;p>　　圖3.12 雙向可控硅V/I特性曲線</p><p>　　本為零時，V1才截止。當電源為負半周時，重復上述過程。如此循環(huán)，電熱毯的溫度就逐漸升高。調節(jié)RP，改變C3充電快慢，即可改變V1的導通角，也即改變了RL的通電時間，因而實現(xiàn)了調溫。（ND指示燈、LC1高頻濾波、R2C2保護電路）。</p><p><b>　　4 電路制作</b></

99、p><p>　　4.1 PCB制作</p><p>　　PCB 是英文(Printed Circuit Board)印制線路板的簡稱通常把在絕緣材上按預定設計制成印制線路印制元件或兩者組合而成的導電圖形稱為印制電路,而在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導電圖形稱為印制線路,這樣就把印制電路或印制線路的成品板稱為印制線路板,亦稱為印制板或印制電路板PCB .幾乎我們能見到的電子設備都離不開它

100、,小到電子手表,計算器,通用電腦,大到計算機,通迅電子設備,軍用武器系統(tǒng),只要有集成電路等電子元器件,它們之間電氣互連都要用到PCB .它提供集成電路等各種電子元器件固定裝配的機械支撐,實現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣,提供所要求的電氣特性,如特性阻抗等.同時為自動錫焊提供阻焊圖形;為元器件插裝,檢查維修提供識別字符和圖形.隨著電于技術的飛速發(fā)展，PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大．因此，

101、有必要在自行設計電路時對PCB加以了解。</p><p>　　4.1.1 PCB簡介</p><p>　　家用電器上的印制電路板.它所用的基材是由紙基(常用于單面)或玻璃布基(常用于雙面及多層)預浸酚醛或環(huán)氧樹脂,表層一面或兩面粘上覆銅簿再層壓固化而成.這種線路板覆銅簿板材,我們就稱它為剛性板.再制成印制線路板,我們就稱它為剛性印制線路板.單面有印制線路圖形我們稱單面印制線路板,雙面有印

102、制線路圖形.再通過孔的金屬化進行雙面互連形成的印制線路板.我們就稱其為雙面板.如果用一塊雙面作內層,二塊單面作外層或二塊雙面作內層,二塊單面作外層的印制線路板通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進行互連的印制線路板,就成為四層,六層印制電路板了,也稱為多層印制線路板.現(xiàn)在已有超過100 層的實用印制線路板了.</p><p>　　為進一認識PCB 我們有必要了解一下單面雙面印制線路板的制作工藝

103、,加深對它的了解:</p><p>　　單面剛性印制板:單面覆銅板下料刷洗干燥網印線路抗蝕刻圖形固化檢查修板蝕刻銅去抗蝕印料干燥鉆網印及沖壓定位孔刷洗干燥網印阻焊圖形常用綠油UV 固化網印字符標記圖形UV 固化預熱沖孔及外形電氣開短路測試刷洗干燥預涂助焊防氧化劑干燥檢驗包裝成品出廠.</p><p>　　4.1.2 PCB制作原則</p><p>　　在進行PCB

104、設計時．必須遵守PCB設計的一般原則，并應符合抗干擾設計的要求。</p><p>　　4.1.2.1 PCB設計的一般原則：</p><p>　　要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設是很重要的。為了設計質量好、造價低的PCB．應遵循以下一般原則：</p><p><b>　　a）布局</b></p><p&g

105、t;　　首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后．再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。</p><p>　　在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：</p><p>　　1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁

106、干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。</p><p>　　2)某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。</p><p>　　3)重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮