《红外感应开关的设计》专业课程设计分析(2)

b. 可观的节能效果。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对

大多数灯具进行智能调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实现节能。

c. 提高管理水平，减少维护费用。智能照明控制系统将普通照明人为的开

与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，并带来较大的投资回报。

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2. 红外感应开关电路原理

功能特点：基于红外线感应技术的自动控制产品，当有物体进入开关感应范围时，专用传感器探测到人物体红外光谱的变化，开关自动接通负载。物体不离开且在活动，开关持续导通；物体离开后，开关延时自动关闭负载，亲切方便，安全节能。

具有探测功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。安装调试，因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与物体的运动方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。安装好开关后加电，当红外感应开关探测到环境中物体运动，开关就会自动开启。

红外感应开关由红外发射电路和红外接收、控制电路组成。

2.1红外感应开关电路图

工作电压：12V

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2.2元件图表

元件名称 PCB板 CD4093直插 14脚IC插槽 KF301-2P接线座 12V继电器 1N4007二极管 1N4148二极管 3MM发光二极管 红色 940红外发射光（白色） 940红外接收管（黑色） 9012三极管 47UF25V电解电容 100UF25V电解电容 数量 1 1 1 2 1 2 3 1 1 1 4 1 1 元件名称 9013三极管 100欧 1W电阻 33欧 1W电阻 105蓝白电位器 1K电阻 10K电阻 22K电阻 82K电阻 220K电阻 5.1M电阻 10M电阻 104独石电容 数量 1 1 1 1 3 3 1 2 2 1 1 3

2.3注意事项：

对照原理图，印刷电路板及元件，整理元件清单分清各元件，不要急于动手。 1.电阻不分正、负极，但是注意电阻值；电容和发光二极管有极性，长正、短负，不要弄错。

2.一个焊点的焊接时间尽量控制在2秒内，力求做到不虚焊，短路，焊点圆润光滑。

3.认真分析电路，注意元器件的接放位置，认真构思电路，布好线路。 4.在进行元器件焊接时，要注意安全，防止烫伤。

5.调试时人体尽量远离感应区域，有时虽然人体不在模块的正前方，但是人体离模块太近时模块也能感应到，还有调试时人体不要触摸电路部分也会影响模块工作.

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3.1红外光波谱

通常，将电磁波波谱中间间隔为0.76到1000μm的波段曾称为红外光谱区。一般把红外光谱分为即近红外、中红外、中远红外和远红外区四个区域。

采用近红外光作为红外遥控的光源，其原因主要如下：

一般的接收用的光电二极管、光敏三极管大都采用硅半导体材料制作而成，这类管子对波长为780到1550nm的红外光的探测灵敏度最高。红外光发射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs等半导体材料制作的红外发光二极管，发射波长在880到1700nm范围内，这与硅光电接收器件的相应波长相匹配，使探测灵敏度高，提高了工作效率。

3.2 红外收发系统

a. 驱动方式

红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外光，投入到实践当中。驱动方式除直流电流驱动方式外，发光二极管还有交流电流驱动方式和脉动电流驱动方式等。

在红外遥控系统中，通常采用脉动电流驱动方式，即脉冲式红外光发射方式，而不采用恒定直流驱动方式，即平均发射方式， b. 红外接收系统的组成

红外光遥控接收系统主要由红外发射电路和红外接收电路组成。

在红外发射电路中，脉冲信号由波形发生器产生，经驱动级放大后驱动红外发光二极管，使红外发光二极管发射出一段等频率的红外光脉冲信号。

c． 红外遥控系统的控制方式

红外光遥控系统分为单通道红外遥控开关方式、单通道步进式红外遥控

方式、双光束红外遥控方式、多通道红外遥控方式。

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4.红外控制和传统开关控制的比较

4.1传统开关的缺陷

没有简单的方法实现全开全关的操作，离家前还得检查一遍是否所有的灯已经关闭，非常麻烦。双控开关布线复杂，更无法实现三控和多控。在装修好的房子里增加灯和开关，就会破坏装修，房间越大就越不方便。关灯原理不合乎节能的要求。因力，由于关灯不方便，造成关灯不及时而且浪费电，而不能像红外感应开关那么方便，只有更换灯泡才能解决问题。

4.2红外线感应开关的优势

集中控制和多种操作功能：在任何一个地方的终端均可控制不同地方的灯；或者是在不同地方的终端可以控制同一盏灯。开灯时，灯光由昏暗变明亮，关灯时，灯光由亮渐渐变暗，避免亮度的突然变化刺激人眼，给人眼一个缓冲，保护眼睛。而且避免大电流和高温的突变对灯丝的冲击，保护灯泡，延长使用寿命。

4.3方案设计

采用一种单通道的控制方式,此方式是最简洁的红外线遥控方式。执行机件可以是继电器或可控硅器件，达到控制对象开、关的目的。

下图给出了单通道红外感应控制开关电路的组成及控制原理：。

① 感应电路 信号放大电路 开关控制电路

红外发射 ② 单片机 开关控制 红外接收

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5.设计调试

控制电路板的安装与调试在整个电路的设计中占有重要位置，它是把理论付诸实践的过程，也是把纸面设计转变为实际产品的必经阶段。对试验阶段的电路板的安装一般有两种方式即焊接方式和面包板插接方式。使用面包板焊接更加方便，容易更换线路和器件，而且可以多次使用。本设计常用的调试仪器有：万用表、稳压电源、信号源等。

5.1 调试前不加电源的检查

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