【优质文档】红外感应灯电路设计及原理.pdf
《【优质文档】红外感应灯电路设计及原理.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【优质文档】红外感应灯电路设计及原理.pdf(8页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、红外感应灯电路设计及原理 1、电路主要光学元件 (1)光敏电阻的应用 光敏电阻又称光导管 , 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻 没有极性 , 是一个电阻器件。制作光敏电阻的材料一般是金属硫化物和金属硒化 物,通常采用涂敷、喷涂等方法,在陶瓷基片上涂上半导体薄膜,经烧结而成。 光敏电阻的结构:在底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质,称为光导层。 半导体的两端装有金属电极与引出线端相连接,通过引出线端接入电路。 为了防 止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜,漆膜的成分应使它在光 敏层最敏感的波长范围内透射率最大。为了提高灵敏度, 光敏电阻的电极一般采 用梳状图案, 光敏
2、电阻结构, 光敏电阻电极, 光敏电阻接线图光敏电阻工作原理 - 内光电效应。光照射到本征半导体上, 材料中的价带电子吸收了光子能量跃迁 到导带,激发出电子、空穴对,增强了导电性能,使阻值降低。光照停止,电子 空穴对又复合,阻值恢复。亮电阻很小,暗电阻很大。要使价带电电子跃迁到导 带,入射光子的能量满足刚好发生内光电效应的临界波长。 常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器,它是由半导体材料制成的。 光敏电 阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化,在黑暗条件下,它的阻值 (暗阻)可达 1- 10M ;在强光条件( 100LX)下,它阻值(亮阻)仅有几百至 数 千 欧 姆 。 光 敏 电阻 器
3、对 光 的 敏 感 性 ( 即 光 谱 特 性 )与 人 眼 对 可 见 光 (0. 4-0. 76um)的响应很接近,只要人眼可感受的光,都会引起它的阻值变化。 本电路采用 MG42 型 CdS 光敏电阻, CdS 光敏电阻属半导体光敏器件,产 品经受强化老练实验,除具有灵敏度高,反应速度快,光谱特性好等特点外,在 高温、多湿的恶劣环境下, 仍能保持其高度的稳定性和可靠性,适合于将其用于 各种环境, MG42 型光敏电阻与其它型号相比具有:工作电压和额定功率比较低 的特点,其亮、暗电阻也适合于本照明电路的需要,所以在设计时选择了这个型 号。 (2)可控硅元件的工作原理 可控硅是 P1N1P2
4、N2 四层三端结构元件,共有三个PN 结,分析原理时,可 以把它看作由一个PNP 管和一个 NPN 管所组成,其等效图解如图1 所示 图 1 可控硅等效图解图 当阳极 A 加上正向电压时, BG1 和 BG2 管均处于放大状态。此时,如果从 控制极 G 输入一个正向触发信号, BG2 便有基流 ib2 流过,经 BG2 放大,其集 电极电流 ic2=2ib2 。因为 BG2 的集电极直接与BG1 的基极相连,所以 ib1=ic2。 此时,电流 ic2 再经 BG1 放大,于是 BG1 的集电极电流 ic1=1ib1 =12ib2。这 个电流又流回到BG2 的基极,表成正反馈,使ib2 不断增大
5、,如此正向馈循环 的结果,两个管子的电流剧增,可控硅使饱和导通。 由于 BG1 和 BG2 所构成的正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制 极 G 的电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态,由于触发信号只起触发作 用,没有关断功能,所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态,所以它具有开关特性, 这种特性 需要一定的条件才能转化,此条件见表1 表 1 可控硅导通和关断条件 状态条件说明 从关断到导通 1、阳极电位高于阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可 维持导通 1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可 从导通到关断 1、
6、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可 在控制极 G 上加入正向电压时因J3 正偏, P2 区的空穴时入 N2 区,N2 区 的电子进入 P2 区,形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用(见图2) 的基础上,加上IGT 的作用,使可控硅提前导通,导致图2 的伏安特性 OA 段 左移, IGT 越大,特性左移越快。 利用可控硅的触发导通性能就可实现对照明灯的控制,即相当于一个开关的 作用。单向可控硅具有一触即发实现自锁的功能。本电路选用单向可控硅, 其最 大工作电流( 1A)和最高工作电压( 400V)完全能满足本电路的需要,控制极 电流在 10uA30uA 之间,故
7、触发灵敏度很高。 (3)菲涅尔透镜的应用 所谓的菲涅尔透镜就是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜组,它与热释 电元件配合,可以提高传感器的灵敏度,扩大监视范围。实验证明,传感器加上 菲涅尔透镜后,其检测距离可以由原来的2 米而增加到 10 米。透镜的工作原理 是当移动物体或人体发射的红外线进入透镜的监视范围,就会产生一个交替的 “盲区”和“高敏感区” ,使传感器晶片的两个反向串联的热释电元件是轮流感 受到运动物体,所以人体的红外辐射以光脉冲的形式不断改变热释电元件的温 度,使它输出一串脉冲信号, 若人体静止不动地站在热释电元件前,它会无输出, 可提高热释电红外传感器的抗干扰性能 8 。 菲涅尔
8、透镜的主要作用就是将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。通 过分布在镜片上的同心圆的窄带(视窗) 用来实现红外线的聚集, 相当于凸透镜 的作用。这部分选择主要是看透镜窄带的设计及透镜材质。考虑透镜的参数主要 有:光通量、不同透镜同心度、 厚度不均匀性、 透镜光轴与外形同心度、 透过率、 焦距误差等。菲涅尔透镜窄带(视窗)的设计一般都是不均匀的,自上而下分为 几排,上面较多、下边较少,一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂 红外辐射较强, 正好对着上边的透镜; 下边较少, 一是因为人体下部红外辐射较 弱,二是为防止地面小动物红外辐射干扰。材质一般用有机玻璃。 2、系统及工作流程设计 整个
9、照明控制系统主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、 信号处理和执行电路等及部分组成。 在光学系统中菲涅尔透镜可以将人体辐射的 红外线聚焦到热释电红外探测元上, 同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和 盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性 9 ;热释电红外探测器是红 外感应灯的核心器件, 它可以把人体的红外信号转变为电信号以供信号处理部分 使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、比较、延时, 为照明功能的实现打下基础。 (1)双元热释电红外传感器工作原理分析 无论反向串联型传感器中的两个红外敏感元件的几何形状和相互位置关系 如何,都可以用图 2(a) 来表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 优质文档 优质 文档 红外 感应 电路设计 原理
链接地址:https://www.31doc.com/p-5301545.html