红外线感应灯的应用及相关问题的解决

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科技信息 ０高校讲台０ ＳＣＩＥＮＣＥ ＩＮＦＯＲＭ＿ＡＴＩＯＮ ２００６年第１期

红外线感应灯的应用及相关问题的解决

沈梁锋

（浙江工商大学信电学院浙江杭州 ３１００３５）

摘要：本文简要阐述了红外线的工作原理，面对能源危机的严峻时刻，提出了节能这一概念，并设计了集红外线、声控、触摸延时为一体的

多功能开关，简单分析了该电路的工作原理厦优缺点，并对其进行了改进和完善。

关键词：节能；红外线；热释电；声控；触摸延时

一

、

引言

众所周知，中国的用电紧张已经到ｌ『十分迫切的程度，专家测算，

如果从２０００年开始的缺电计算，５年来“电荒”给国民经济的直接和间

接损失已超过１万亿人民币。人们的生产劳动和生活都离不开电，特别

是在巾国这个发展上中国家，用电量一直在激增。节能技术势在必行。

照明系统与人民生活息息相关，特别在楼道里的电灯，由于没人负

责，整晚都开在那里，极大的浪费了电能。随着建设和谐社会步伐的不

断推进，节能技术越来越受到电了技术领域的重视，所以迫切需要设计

＿一

种能自动控制的开戈。基于这种思路，本人找了一些相关资料设计ｒ

一

种新型红外线光控延时开关，下面就其熏要组成部分作一详细介绍。

二、红外线原理和它的历史

红外技术是现代物理和电子学的一部分，它包括电磁波红外波段

内的辐射、传播和波形记录及其在科学、技术、国民经济和军事中的实

际应用。红外技术是现代无线电电子学和物理学中的霞要方向之一，它

对于促进国民经济各部门采用先进技术以及加强基础科学和应用科学

的研究都有极其重要的作用。今天，红外技术正被广泛地川于解决国民

经济中的各种不同的问题。

红外技术无沧在科学研究、生物学、医学和工程应用方面都具有是 时，照明灯会自动点亮，并延时一段时间（可自行设定）后自动熄灭。从

益重要的意义。

早往１６６６年，著名的英国物理学家伊沙克・牛顿便证明，太阳光如

用玻璃棱镜加以分解，即形成由各种颜色的光——从紫外到红外所组 下面是红外光与自然光双光控延时节电开关。电路原理如图所示

成的光谱。但在 ｊ：世纪初以前，还没有人认为，太阳光巾除了可见光以

外还包含不可见光。

电磁波光学波段中的红外部分，是英国学者赫胥乐于１８０ｏ年在研

究太阳辐射光谱中的能量分布时发现的。红外波段位于可见光与无线

电波之间，其波长范围从０．７５微米到７５０微米。由于辐射与物质之问存

在着相互作用这一特性，因此引起了学者们对红外波段的兴趣。

在１８５３年，著名的法园物理学家安德列・马 ・安培提出光线和红

外线是同一性质的假设。但由于许多研究者所花的精力和时问，才彻底

证明．『各种形式的电磁振荡在本质上的同一性。现已证明，决定各种电

磁辐射的不同物理特性的只有振荡频率。

所有的物体都能产生红外辐射。红外辐射因物质分子的运动而产

生，所以，从原则上来说，凡温度高于绝对温度零度的任何物体都会产

生红外线，因为分子的运动只有当温度为ＯＫ时才会停ｌ 红外辐射是

一

种热辐射，它是非相干性的，并且具有宽的光 范围。当原子和分子

从一种能态跃迁到另一种能态时，也同时产生宽波段的红外辐射。根据

这种现象，红外辐射在科学与技术中主要用于光谱学、信息传输和定

位。

在二十世纪的后半期，由于制出了 Ｉ．作波长为１．５微米到ｌ０微米

的有效红外探测器，红外波段在现代科学与技术中开始获得了广泛的

廊用。红外光谱中这一部分的电磁辐射能量的利用，显著地扩大了科学

与技术在多方面应用的可能性。

红外线用于现代科学与技术，有其自身的局限性。这是因为红外线

与无线电波不同，它在大气中传播时。由于大气的吸收和散射作用，会

明显地衰减。大气的吸收对于红外光谱中的各个波段并不是完全一样

的。因此，在地面条件下使用红外仪器时，选择红外线在大气中衰减较

小的波段是最为有利的 红外光谱中的这些波段叫做红外大气透过窗。

地面火气透过窗的位置足在进行了大量的研究工作之后才确定的。第

一

个大气透过窃的波Ｉ乏范围大约从０．７５微米（可见光波段的界限）到

１，７微米，称为近红外区。第二个和第三个窗口位于中红外区和部分的

远红外区，其波长范围分别为３到５微米和７到１４微米（远红外区由

１０微米波长开始）。

三、红外线感应灯简介

在一些控制距离不远且不需要多通道控制的场合，如红外线光电

检测（产品计数、物体转速及长度测量等）和近距离红外线光控等 这些

应用场合一 般距离较近，于扰影响不大，发射电路中红外发光二极管可

以采用恒定直流红色动。采用恒定直流驱动，发射及接受电路可得到大

大简化。这类电路一般不用于较远距离的遥控，通常，发射与接收部分

属同一整体电路系统。因此，我们不把这类电路称作红外遥控电路，而

称为简单红外线光控电路。

简单红外线光控电路如图所示（１）。

同一囡：：网一网一图一同

围（１）

简单红外线光电路结构非常简单，由直流电源直接驱动红外发光

二极管发出恒定的红外光，接收电路也不需要选频或解码电路，只有直

流放大器和记忆及执行电路。由于采用恒定直流驱动，电源利用率较

低，但可使整个系统结构大大简化，成本大大降低

简单红外线光控电路虽然简单，但应用较广，尤其在一些光电自动

控制及自动检测系统中得到了广泛的应用。

红外光控开关，可用于住宅、走廊等场所的自动照明，人来灯自亮，

人去灯自灭，既节约用电，义免去了夜晚开灯之不便。在白天，楼道和走

廊里不论有人或无人经过，照明灯都不会点亮。而在夜晚，当有人经过

而实现了方便生活和节约用电的目的。

四、工作原理

（２）。

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图（２）双光控延时节电开关

集成电路５５５与心、Ｃ 等构成单稳态电咱．稳念时，５５５输出端３

脚为低电平，当其触发端２脚有负脉冲作用或为低电平时，单稳态电路

进入暂稳态，其输出脚输出高电平。经一段时间，电路自动翻回初始稳

定状态，其３脚又变为低电平，暂稳态结束。５５，５电路的３脚输出高电平

的持续时间Ｔ 即为暂稳态时间。Ｔ 可按下式计算： 一１。１ Ｃｔ

（ｓ）。式中凡的单位为Ｍｎ，单位为 Ｆ，按图中参数计算Ｔ 一３０ｓ。若在

触发单稳态电路后的３０ｓ之内又有负脉冲作用于５５５的２脚，则５５５

的３脚输出高电平的时间从第二次触发后再过３０ｓ结束。

红外线发光二：极管ＶＤＩ与光敏三极管ＶＴ１构成一路光拧电路；光

敏三极管ＶＴ１构成一路光控电路；光敏在极管ＶＴ３与自然光构成另一

路光控电路。在白天，光照强度较大。ＶＴ３的Ｏ－ｅ极问呈现低电阻，在

ＶＴ４有较大的偏流而导通。其集电极也就是５５５电路的强迫复位端４

脚为低电平，５５５电路处复位状态，其３脚被强迫输Ｉ十Ｊ低电平，此时，双

向可控硅ＶＳ的控制极无触发电压处关断状态，灯泡ＨＬ不亮。

到了夜晚，光照强度明显减弱。ＶＴ３的ｃ—ｅ极问呈高电阻，使ＶＴ４

由导通变为截止。使５５５电路的强迫复位端４脚变为高电平，５５５电路

退出复位状态，其输出端３脚可以输出高电平。如果此时ＶＤ１发出的红

外光照射在光敏管ＶＴ１上，则ＶＴＩ的ｃ—ｅ极问呈现低电阻。它与分压

后使ＶＴ２的基极为低电平。ＶＴ２截止，其集电极也就是时基电路５５５的

触发端２脚为高电平，由于２脚为低电平或负脉冲触发。故５５５电路仍

处初始稳定状态，３脚为低电平，双向可控硅ＶＳ关断，灯泡ＨＬ仍不亮。

当有人经过而挡住ＶＤ１与ＶＴ１之间的光路时，ＶＴ１因受不到红外

光照射，其ｃ－ｅ极间呈现高电阻。它与分压后使Ｖ１、２基极为高电位，

ｖＴ２导通，其集电极也就是５５５的２脚变为低电平，触发时基电路５５５

进入暂稳态，其３脚输出高电平，３脚的高电平通过限流电阻Ｒ７触发

双向可崆硅ＶＳ，使其由关断变为导通，灯泡ＨＬ点亮。经过３０ｓ后，电路

暂稳态结束，５５５的３脚变为低电平，ＶＳ关断，ＨＬ熄灭。暂稳态时间也

就是ＨＬ点亮的时间，可根据不同场合的实际需要，通过改变Ｒ４和Ｃ，

的数值自行设定。