CN201616816U - 一种热释电红外人体感应开关电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热释电红外人体感应开关电路。包括电源单元、红外探测及信号放大单元、延时单元和执行单元。电源单元设有两组电源电路及一组以上的热释电红外探测元件，两组直流电源分别为执行单元和其余部分提供工作电源；所有热释电红外探测元件输出信号叠加后输入放大单元；所述延时电路由设有RC充电支路控制延时时间的单稳电路构成，所述RC充电支路中的充电电容并联在一个放大三极管的集电极和基极之间使放大三极管构成充电电容的充电旁路，所述红外探测及信号放大单元的输出控制延时电路。本电路使得充电电容的充电电流仅是三极管集电极电流的hFE分之一，延迟时间为原来1.1RC的hFE倍，即1.1hFE RC秒，即达到了以小容量的电容得到长的延时，并且延时精度不下降。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热释电红外人体感应开关电路。
背景技术
热释电红外人体感应开关电路由于能接收人体散发出的微弱远红外，检测得到一定范围内的人体存在，因此被广泛地应用在对人体检测的场合，如防盗报警器、设备安全保护装置以及住宅公共部位的照明控制等场合。特别是住宅公共部位如楼道的照明，如果采用热释电红外人体感应开关控制，在有人经过时会自动点亮，并延时一段时间，等人离开后又自动熄灭。这样就会节省许多能源，符合环保的理念，而且使用方便。因此有越来越多住宅的公共部位照明都采用热释电红外人体感应开关控制。现有的热释电红外人体感应开关电路一般都包括电源单元、红外探测及信号放大单元、延时单元和执行单元。当红外探测装置探测到人体红外信号后经信号放大单元放大，触发延时单元开始延时，经过设定的时间后，输出信号至执行单元将照明灯关闭或控制其他电器动作。其中延时单元基本都是采用由充电电容和充电电阻组成的RC充电电路的时间常数作为基准的，这种方式由于受到电容容量及体积的限制，无法提供较长的延时，同时，电容器的容量超过200μF时，定时精度就会变差，这使得现有的热释电红外人体感应开关应用场合受到了一定的限制。此外，现有的热释电红外人体感应开关中电源单元通常都是采用单一的电源为整个开关提供电源，常见的电路形式一种是采用阻容降压的方式，优点是成本低，体积小，但是电源提供的功率较小；另一种是采用变压器降压的方式，这种方式虽然相对来说工作较可靠，可以提供比较大的功率，但是电源体积较大，成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用电压范围宽，功耗小，检测角度宽广，可得到高精度长延时且成本低的热释电红外人体感应开关电路。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术解决方案是：一种热释电红外人体感应开关电路，包括电源单元、红外探测及信号放大单元、延时单元和执行单元，所述红外探测及信号放大单元的输出控制延时单元的延时启动，所述延时单元的输出控制执行单元，其特征在于：所述电源单元包括两组电源电路，每组电源电路均为交流经阻容降压后再经全波整流和滤波及稳压得到直流电源，一组直流电源为执行单元提供工作电源，另一组为热释电红外人体感应开关电路的其余部分提供工作电源；所述红外探测及信号放大单元中设有一组以上的热释电红外探测元件，所有热释电红外探测元件输出信号叠加后输入放大单元；所述延时电路由设有RC充电支路控制延时时间的单稳电路构成，所述RC充电支路中的充电电容并联在一个放大三极管的集电极和基极之间使放大三极管构成充电电容的充电旁路。
与现有技术相比较，本实用新型由于设置有多个热释电红外探测元件，几个热释电红外探测元件可以朝向不同的方向，增大了探测角度；此外，执行单元由专门的一组直流电源提供工作电源，电路结构可以简单些；本实用新型的还有一个突出特点是将充电电容并联在放大三极管的集电极和基极之间，放大三极管构成充电电容的充电旁路，充电电容的充电电流仅是三极管集电极电流的hFE分之一，所以对同样的充电电流，被三极管集电极分流了极大部分，延迟电容的电压上升速度也就是原来无三极管的hFE分之一，单稳延迟时间也就是原来1.1RC的hFE倍.即1.1hFE RC秒，即达到了以小容量的电容得到长的延时，并且延时精度不下降。
作为本实用新型的进一步设置，热释电红外人体感应开关电路还设有单键双稳态单元，所述单键双稳态单元的工作电源由延时单元的输出控制，所述单键双稳态单元的输出与延时单元的输出经过线与后共同控制执行单元。
由于此项设置，其中的单键按钮可以作为普通开关使用，可以在红外探测装置探测到人体红外信号的条件下同时控制执行单元工作，增加了开关电路的功能。其中单键双稳态单元和延时单元最好是由555时基电路及其外围元件组成，这样的话电路结构比较简单，且工作可靠。
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
附图1为本实用新型具体实施例电原理框图。
附图2为本实用新型具体实施例电原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的热释电红外人体感应开关电路仍然包括电源单元、红外探测及信号放大单元、延时单元和执行单元。如图2所示，其中电源单元设置了两组直流电源电路，一组直流电源为执行单元提供工作电源，由电阻R29、电容C14组成阻容降压，再经二极管D5-8全波整流和电容C15滤波及稳压二极管D15稳压得到直流电源；另一组由电阻R28、电容C13组成阻容降压，再经二极管D1-4全波整流和电容C12滤波及稳压二极管D14和三端稳压器稳压得到直流电源为热释电红外人体感应开关电路的其余部分提供工作电源；为了有较大的探测角度，红外探测及信号放大单元中可以设有一组以上的热释电红外探测元件，所有热释电红外探测元件输出信号叠加后输入放大单元，通常根据情况有2-4组热释电红外探测元件已经足够，在本实用新型中共设置了2组热释电红外探测元件，2组热释电红外探测元件的输出端S端分别经过电阻R4和电阻R5后连接在一起使热释电红外探测元件输出信号叠加后输入放大单元；信号放大单元应该能对热释电红外探测元件检测到的信号进行放大，并且最好是要在达到一定的信号强度后输出控制延时单元的延时启动，以提高抗干扰的能力。本实用新型中采用两个运算放大器A1和A2及其外围元件分别组成放大电路和比较器电路，放大电路输出连接至比较器的反相输入端，比较器的正相输入端与一参考电压连接，参考电压从由电阻R10、电阻R12及可变电阻W1组成的分压支路得到。在本热释电红外人体感应开关电路中的延时单元可以是各种由设有RC充电支路控制延时时间的单稳电路构成，所述RC充电支路中的充电电容并联在一个放大三极管的集电极和基极之间使放大三极管构成充电电容的充电旁路，所述红外探测及信号放大单元的输出信号控制所述延时单元工作。本具体实施例中，延时单元由555时基电路IC2及其包括放大三极管Q2的外围元件组成的单稳电路构成，放大三极管Q2选用NPN型，放大三极管Q2的集电极和发射极分别连接在555时基电路IC2的放电端和阈值端与电源负极之间，三极管Q2的集电极通过负载电阻R14和电阻W2连接到电源正极，负载电阻R14和电阻W2同时提供充电通路，充电电容C8并联在放大三极管Q2的集电极和基极之间，基极和发射极之间并联有放电二极管D9，放大三极管Q2构成充电电容C8的充电旁路，本电路中还设有连接放大电路和延时单元的触发支路，触发支路包括由串接在电源正负两极之间的电阻R15、电阻R13和电容C7以及NPN开关三极管Q3和限流电阻R16，开关三极管Q3发射极经限流电阻R16与电源负极相连，开关三极管Q3的集电极与电容C7的正极连接，比较器电路的输出与开关三极管Q3的基极连接，电阻R15与电阻R13的连接点与555时基电路IC2的触发端连接，使所述红外探测及信号放大单元的输出信号控制所述延时单元工作。为了避免来人因某种原因在热释电红外探测元件检测范围内停留的时间超过设定的延时时间而出现照明灯熄灭的现象，本电路中在555时基电路IC2的触发端与开关三极管Q3基极之间还连接有电容C9。555时基电路IC2的输出端连接由放大三极管Q4和放大三极管Q5组成的复合放大电路控制光电耦合器，进而通过控制开关三极管Q6的开通与否达到控制继电器J工作电源动作，实现对照明灯(或其它电器)的控制。
本热释电红外人体感应开关电路的工作原理如下：当2组热释电红外探测元件均没有探测到人体红外信号时，放大器A1的正相输入端为高电平，输出为高电平，即放大器A2的反相输入端为高电平，输出低电平，开关三极管Q3截止，因此555时基电路IC2的第2脚即触发端为高电平，输出为低电平，由放大三极管Q4和放大三极管Q5组成的复合放大电路截止，光电耦合器没有电流通过，开关三极管Q6截止，继电器J没有工作电源，外部照明灯(或其它电器)熄灭(不工作)，同时充电电容C8经过555时基电路IC2的第7脚及内部三极管和放电二极管D9放电。当2组热释电红外探测元件中的任意一个探测到人体红外信号后，放大器A1的正相输入端为低电平，输出为低电平，即放大器A2的反相输入端为低电平，输出成高电平，开关三极管Q3导通，因此555时基电路IC2的第2脚即触发端为低电平，输出为高电平，由放大三极管Q4和放大三极管Q5组成的复合放大电路导通，光电耦合器中有电流通过，开关三极管Q6导通，继电器J得电吸合，外部照明灯(或其它电器)点亮(工作)。在555时基电路IC2的第2脚即触发端为低电平，输出为高电平的同时，555时基电路IC2的内部三极管截止，电源电流经电阻R14及可变电阻W2和放大三极管Q2的发射极对充电电容C8进行充电，一直到555时基电路IC2的第6脚即阈值端上的电压高于2/3Vcc时，555时基电路IC2的输出端转换为低电平，外部照明灯(或其它电器)熄灭(不工作)，这个时间即是充电时间。由于放大三极管Q2构成充电电容C8的充电旁路，充电电容C8的充电电流仅是放大三极管Q2集电极电流的hFE(三极管Q2的放大倍数)分之一，所以对同样的充电电流，被放大三极管Q2集电极分流了极大部分，充电电容C8的电压上升速度也就是原来放大三极管Q2的hFE分之一，单稳延迟时间也就是原来1.1RC的hFE倍.即1.1hFE RC秒，即达到了以小容量的电容得到长的延时，并且延时精度不下降。
在有些场合下，还会有需要手动控制开关的情况，为了同时实现这种功能，在前述方案中增设了单键双稳态单元。单键双稳态单元的工作电源由延时单元的输出控制，单键双稳态单元的输出与延时单元的输出经过“线与”后共同控制执行单元。在本具体实施例中，单键双稳态单元由555时基电路IC3及外围元件电阻R24、电阻R25、电阻R26和电容C16、电容C17组成，电阻R24和电阻R25串联后接在电源正负极之间，电阻R26和电容C17连接在555时基电路IC3输出端与电源负极之间，555时基电路IC3的第2脚和第5脚即触发端和控制端相连接后连接在电阻R24与电阻R25的连接点上，电阻R26和电容C17的连接点与555时基电路IC3的第2脚和第5脚共同连结点之间设有按键AN，由此构成单键双稳态单元，每按一次按键AN，单键双稳态单元的输出端即555时基电路IC3的第7脚的电平就改变一次，555时基电路IC3的第7脚即放电端连接在延时单元的输出控制线路中达到共同控制执行单元的目的，本实施例中具体连接在电阻R22与电阻R23的连接点上构成“线与”的关系，即只要延时单元的输出和555时基电路IC3的第7脚只要有任何一个是低电平的话，光电耦合器中就没有电流通过，开关三极管Q6截止，继电器J没有工作电源，外部照明灯(或其它电器)熄灭(不工作)，而555时基电路IC3的第8脚即电源端连接在延时单元的输出控制线路中放大三极管Q5的集电极端，使得单键双稳态单元的工作电源由延时单元的输出控制，以确保按键AN只有在当热释电红外探测元件中的任意一个探测到人体红外信号后才能起作用。
Claims (5)
1.一种热释电红外人体感应开关电路，包括电源单元、红外探测及信号放大单元、延时单元和执行单元，所述红外探测及信号放大单元的输出控制延时单元的延时启动，所述延时单元的输出控制执行单元，其特征在于：所述电源单元包括两组电源电路，每组电源电路均为交流经阻容降压后再经全波整流和滤波及稳压得到直流电源，一组直流电源为执行单元提供工作电源，另一组为热释电红外人体感应开关电路的其余部分提供工作电源；所述红外探测及信号放大单元中设有一组以上的热释电红外探测元件，所有热释电红外探测元件输出信号叠加后输入放大单元；所述延时电路由设有RC充电支路控制延时时间的单稳电路构成，所述RC充电支路中的充电电容并联在一个放大三极管的集电极和基极之间使放大三极管构成充电电容的充电旁路。
2.根据权利要求1所述的热释电红外人体感应开关电路，其特征在于：还设有单键双稳态单元，所述单键双稳态单元的工作电源由延时单元的输出控制，所述单键双稳态单元的输出与延时单元的输出经过线与后共同控制执行单元。
3.根据权利要求1或2所述的热释电红外人体感应开关电路，其特征在于：所述延时单元由555时基电路及其包括放大三极管的外围元件组成的单稳电路构成，放大三极管的集电极和发射极分别连接在555时基电路的放电端和阈值端与电源负极之间，放大三极管的集电极通过电阻连接到电源正极，所述电阻同时作为RC充电支路中的电阻，充电电容并联在放大三极管的集电极和基极之间，基极和发射极之间并联有放电二极管，放大三极管构成充电电容的充电旁路；本电路中还设有连接放大电路和延时单元的触发支路，触发支路包括由串接在电源正负两极之间的电阻(R15)、电阻(R13)和电容(C7)以及NPN开关三极管(Q3)和限流电阻(R16)，开关三极管(Q3)发射极经限流电阻(R16)与电源负极相连，开关三极管(Q3)的集电极与电容(C7)的正极连接，比较器电路的输出与开关三极管(Q3)的基极连接，电阻(R15)与电阻(R13)的连接点与555时基电路(IC2)的触发端连接，使所述红外探测及信号放大单元的输出信号控制所述延时单元工作。
4.根据权利要求3所述的热释电红外人体感应开关电路，其特征在于：所述555时基电路(IC2)的触发端与开关三极管(Q3)基极之间还连接有电容(C9)。
5.根据权利要求2所述的热释电红外人体感应开关电路，其特征在于：所述单键双稳态单元由555时基电路(IC3)及外围元件电阻(R24)、电阻(R25)、电阻(R26)和电容(C16)、电容(C17)组成，电阻(R24)和电阻(R25)串联后接在电源正负极之间，电阻(R26)和电容(C17)连接在555时基电路(IC3)输出端与电源负极之间，555时基电路(IC3)的第2脚和第5脚即触发端和控制端相连接后连接在电阻(R24)与电阻(R25)的连接点上，电阻(R26)和电容(C17)的连接点与555时基电路(IC3)的第2脚和第5脚共同连结点之间设有按键(AN)，由此构成单键双稳态单元，555时基电路(IC3)的第7脚即放电端连接在延时单元的输出控制线路中达到共同控制执行单元的目的。
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Huizhou confidence Electrical Appliance Manufacturing Co., Ltd. Assignor: Chen Gui Contract record no.: 2015440000184 Denomination of utility model: Pyroelectric infrared human body induction switching circuit Granted publication date: 20101027 License type: Exclusive License Record date: 20150601 Assignee: Huizhou confidence Electrical Appliance Manufacturing Co., Ltd. Assignor: Chen Gui Contract record no.: 2015440000184 Denomination of utility model: Pyroelectric infrared human body induction switching circuit Granted publication date: 20101027 License type: Exclusive License Record date: 20150601 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20101027 |
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| CX01 | Expiry of patent term |