热电释红外感应灯是一种自动控制灯。它通过感应人体发出的红外线来实现灯的开关。人走到灯亮人离开灯灭。这种灯节约电能使用方便。本设计主要研究热电释红外感应灯的工作原理和制作方法。

热电释红外感应灯的核心部件是热释电红外传感器。这种传感器能够检测人体发出的红外辐射。人体体温大约三十七度会发出特定波长的红外线。传感器接收到这种红外线就会产生电信号。电信号很微弱需要放大处理。传感器前面通常装有菲涅尔透镜。菲涅尔透镜是一种塑料透镜。它由很多小透镜组成。菲涅尔透镜可以扩大探测范围。它把红外线聚焦到传感器上。这样传感器的灵敏度就提高了。探测距离更远探测角度更大。

传感器输出的信号需要经过放大。放大电路使用运算放大器。运算放大器是一种集成电路。它可以把小信号变成大信号。放大后的信号送到比较器。比较器的作用是判断信号大小。比较器设定一个参考电压。当信号电压超过参考电压比较器输出高电平。这个高电平表示检测到人体活动。

比较器的输出控制延时电路。延时电路使用定时器集成电路。常见的定时器是五五五定时器。五五五定时器可以构成单稳态触发器。单稳态触发器有一个稳定状态。当触发信号到来时它进入暂稳态。暂稳态维持一段时间后自动回到稳定状态。这个暂稳态的时间就是延时时间。延时时间可以通过电阻和电容调整。通常调整到一分钟左右。人离开后灯还会亮一分钟然后自动熄灭。

延时电路的输出控制继电器。继电器是一种电控开关。它用小电流控制大电流。定时器输出信号驱动晶体管。晶体管放大电流。放大的电流流过继电器线圈。继电器吸合它的触点闭合。触点是开关的一部分。触点闭合灯就通电发光。触点断开灯就断电熄灭。继电器可以控制交流二百二十伏的灯泡。这样整个系统就实现了自动控制。

本设计还需要电源电路。电源电路提供直流电。交流二百二十伏电压需要变成直流低电压。电源电路包括变压器整流桥滤波器和稳压器。变压器把交流二百二十伏变成交流十二伏。整流桥把交流变成直流。直流电还有波动需要滤波。滤波器使用大电容。电容储存电能平滑电压。稳压器把电压稳定在五伏。五伏直流电给传感器放大电路定时器供电。继电器使用十二伏直流电。所以需要两组电源。

制作热电释红外感应灯需要准备元器件。热释电红外传感器一个。菲涅尔透镜一个。运算放大器集成电路一个。五五五定时器集成电路一个。继电器一个。晶体管一个。变压器一个。整流桥一个。电容电阻若干。电路板一块。灯泡一个。灯座一个。外壳一个。电线若干。焊接工具一套。万用表一个。

首先制作电源电路。变压器输入端接交流二百二十伏。输出端接整流桥。整流桥输出接滤波电容。滤波电容正极接稳压器输入端。稳压器输出五伏直流电。五伏输出再接一个小电容进一步滤波。十二伏电源从滤波电容正极直接引出。电源电路制作完成。

接下来制作传感器电路。传感器有三个引脚。分别是电源正极电源负极和输出端。电源正极接五伏电源负极接地。输出端接一个电阻到地。这个电阻是负载电阻。传感器输出信号从负载电阻上取出。信号接到运算放大器的同相输入端。运算放大器接成同相放大电路。反相输入端通过电阻接地。反馈电阻连接输出端和反相输入端。放大倍数由反馈电阻和接地电阻的比值决定。通常放大一千倍左右。放大后的信号从运算放大器输出。

放大后的信号送到比较器。比较器使用另一个运算放大器。同相输入端接信号反相输入端接参考电压。参考电压由两个电阻分压得到。调整分压电阻改变参考电压大小。参考电压设置合适比较器才能正确判断。比较器输出接到五五五定时器的触发端。

五五五定时器接成单稳态模式。触发端接到比较器输出。电阻和电容决定延时时间。定时器的输出端通过晶体管驱动继电器。晶体管基极通过电阻接定时器输出。晶体管发射极接地集电极接继电器线圈。继电器线圈另一端接十二伏电源。继电器触点接入灯泡电路。灯泡一端接交流二百二十伏火线另一端接继电器常开触点。继电器常开触点另一端接交流二百二十伏零线。

所有电路安装在电路板上。焊接牢固避免虚焊。电路板固定在外壳内部。传感器和菲涅尔透镜安装在外壳前面。灯泡和灯座安装在外壳外面。电源线从外壳后面引出。接通电源进行测试。

人走到感应灯前方灯应该自动点亮。人离开后灯应该持续亮一分钟然后熄灭。如果灯不亮检查电源电路。用万用表测量五伏和十二伏电压是否正常。如果电压正常检查传感器信号。用万用表测量传感器输出是否有变化。人移动时输出电压应该变化。如果传感器正常检查放大电路。测量运算放大器输出是否有信号。如果放大电路正常检查比较器输出。人移动时比较器输出应该变高电平。如果比较器正常检查定时器。触发端收到信号后输出应该变高电平。如果定时器正常检查晶体管和继电器。晶体管导通时继电器应该吸合。继电器吸合时触点闭合灯亮。

调整参考电压可以改变感应灵敏度。参考电压太高灵敏度低。参考电压太低灵敏度高。容易误触发。调整定时电阻和电容可以改变延时时间。电阻变大电容变大延时时间变长。电阻变小电容变小延时时间变短。

热电释红外感应灯设计完成。它可以在楼道卫生间仓库等场所使用。这种灯节约电能延长灯泡寿命。使用方便不需要手动开关。本设计电路简单成本低易于制作。