專利名稱：無(wú)源熱釋紅外線全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種全自動(dòng)開(kāi)關(guān)，無(wú)源熱釋紅外線全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)。
目前已有電子器開(kāi)關(guān)大部分是半自動(dòng)的開(kāi)關(guān)，如氣動(dòng)半自動(dòng)開(kāi)關(guān)，液動(dòng)半自動(dòng)開(kāi)關(guān)，電子半自動(dòng)開(kāi)關(guān)；也有自動(dòng)的如光電式自動(dòng)開(kāi)關(guān)，感應(yīng)式自動(dòng)開(kāi)關(guān)。這些自動(dòng)或半自動(dòng)開(kāi)關(guān)大部份是用于控制公共場(chǎng)所的照明，電風(fēng)扇等電器設(shè)施，當(dāng)人離開(kāi)后自動(dòng)熄滅或關(guān)閉。但是全自動(dòng)開(kāi)關(guān)尚沒(méi)有，即開(kāi)啟、關(guān)閉全部自動(dòng)化，因此也造成了某些場(chǎng)合使用不便。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種全自動(dòng)化的電子開(kāi)關(guān)，人到自動(dòng)開(kāi)啟，人離開(kāi)自動(dòng)關(guān)閉，以滿足一些特殊場(chǎng)合的需要。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)內(nèi)容是，該無(wú)源熱釋紅外線全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，是利用菲涅爾透鏡和熱釋紅外線傳感器作探頭，以非接觸形式檢測(cè)由人體體溫釋放出7－10μm熱釋紅外線，做為觸發(fā)脈沖的信號(hào)源，經(jīng)過(guò)高阻抗運(yùn)放器的一系列的放大后，來(lái)帶動(dòng)電子開(kāi)關(guān)控制照明燈或其他電器設(shè)施的開(kāi)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化，人到燈自亮，人走燈自熄。
該電子開(kāi)關(guān)由透鏡、探頭、放大電路、比較電路、驅(qū)動(dòng)電路、電子開(kāi)關(guān)電路、光控電路、延時(shí)電路、供電電路、執(zhí)行電路組成；透鏡N為菲涅爾透鏡，探頭A由熱釋紅外線探測(cè)器P2288、電阻R1組成，透鏡N位于探頭A的前方；放大電路B由預(yù)放電路，第一級(jí)運(yùn)放，第二級(jí)運(yùn)放組成，預(yù)放電路由三級(jí)管BG19014、電容C2、C3、電阻R2、R3構(gòu)成，第一級(jí)運(yùn)放由運(yùn)放集成電路IC1CA3140、電阻R4、R5構(gòu)成，第二級(jí)運(yùn)放由運(yùn)算集成電路IC2CA3140、電容C6、C7、電阻R6、R7構(gòu)成；比較電路C由運(yùn)放集成電路IC3CA3140、電阻R8構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路D由三級(jí)管BG2、BG39014、電阻R9構(gòu)成；電子開(kāi)關(guān)F由時(shí)基電路IC4NE555、電阻12構(gòu)成；延時(shí)電路M由電阻R10、C8構(gòu)成；光控電路G由光敏電阻RL、電阻R11構(gòu)成；執(zhí)行電路H由燈泡J、可控硅SCR構(gòu)成，可控硅SCR與燈泡J串聯(lián)，SCR的控制極通過(guò)電阻R12與IC4的3連接，實(shí)現(xiàn)控制燈泡自動(dòng)開(kāi)啟，關(guān)閉；供電電路E由變壓器B1、整流橋Z、穩(wěn)壓管DW、三端穩(wěn)壓器7809、7806、電容C10、保險(xiǎn)絲FR構(gòu)成，供給各電路的工作電源。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，該全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)改變了傳統(tǒng)的利用繼電器或其他機(jī)械控制的方式，采用了非接觸形式，通過(guò)菲涅爾透鏡和熱釋紅外線探測(cè)器P2288攝取人體體溫釋放出的7－10μm的熱釋紅外線做觸發(fā)脈沖的信號(hào)源，經(jīng)過(guò)高阻抗運(yùn)放器的一系列放大后來(lái)帶動(dòng)電子開(kāi)關(guān)控制照明燈或其他電器設(shè)施的開(kāi)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制。另外由于熱釋紅外線探頭的檢測(cè)視角為120°、檢測(cè)距離為15米的立體空間區(qū)域，打破了傳統(tǒng)的一條線的檢測(cè)方式。因此；該電子開(kāi)關(guān)具有較高的遙測(cè)、遙感、遙控功能和高度的可靠性和靈敏度，適應(yīng)范圍廣，自動(dòng)化程度高。另外該電子開(kāi)關(guān)大部分采用了集成電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，可靠性強(qiáng)，安裝使用方便。


圖1為本實(shí)用新型的方框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型透鏡與探頭安裝位置的示意圖；N透鏡、A探頭、B放大電路、C比較電路、D驅(qū)動(dòng)電路、E供電電路、F電子開(kāi)關(guān)電路、G光控電路、M延時(shí)電路、H執(zhí)行電路、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12電阻、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10電容、BG1、BG2、BG3三極管9014、IC1、IC2、IC3運(yùn)放集成電路CA3140、IC4時(shí)基電路NE555、RL光敏電阻、DW穩(wěn)壓管、Z整流橋、7809、7806三端穩(wěn)壓器、B1變壓器、FR保險(xiǎn)絲、SCR可控硅、J燈泡。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的最佳方案如圖所示，該電子開(kāi)關(guān)由透鏡N、探頭A、放大電路B、比較電路C、驅(qū)動(dòng)電路D、電子開(kāi)關(guān)電路F、光控電路G、延時(shí)電路M、供電電路E、執(zhí)行電路H組成；透鏡N為菲涅爾透鏡、探頭A由熱釋紅外線探測(cè)器P2288、電阻R1組成，透鏡N位于探頭A的前面檢測(cè)人體體溫釋放出7－10μm熱釋紅外線，做為觸發(fā)脈沖信號(hào)經(jīng)電容C2送到放大電路B；放大電路B由預(yù)放電路、第一級(jí)運(yùn)放，第二級(jí)運(yùn)放組成，預(yù)放電路由三極管BG19014、電容C2、C3、電阻R2、R3構(gòu)成，將放大后的信號(hào)送到第一級(jí)運(yùn)放放大，第一級(jí)運(yùn)放由運(yùn)放集成電路IC1CA3140、電容C4、C5、電阻R4、R5構(gòu)成，后送到二級(jí)運(yùn)放，二級(jí)運(yùn)放由運(yùn)放集成電路IC2CA3140、電容C6、C7、電阻R6、R7構(gòu)成，放大后的信號(hào)由IC2的6送到比較電路C；比較電路C由運(yùn)放集成電路IC3CA3140、電阻R8組成，與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較放大后，由IC3的6送至驅(qū)動(dòng)電路D；驅(qū)動(dòng)電路D由BG2、BG39014兩支三極管和電阻R9構(gòu)成，比較信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后送至開(kāi)關(guān)電路F；開(kāi)關(guān)電路F由時(shí)基電路IC4NE555、電阻R12構(gòu)成，將信號(hào)由電阻R12送至執(zhí)行電路H；執(zhí)行電路H由燈泡J、可控硅SCR構(gòu)成，電阻R12一端與IC4的3連接，另一端與可控硅SCR的控制板連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制燈泡的，點(diǎn)燃和熄滅；光控電路G由光敏電阻RL、電阻R11構(gòu)成，與IC4的4連接以控制燈泡J白天有人時(shí)不點(diǎn)燃；延時(shí)電路M由電阻R10、C8構(gòu)成；供電電路E由變壓器B1、整流橋Z、穩(wěn)壓管DW、三端穩(wěn)壓器7809、7806、電容C10，保險(xiǎn)絲構(gòu)成，供各電路的工作電壓。
該電子開(kāi)關(guān)的執(zhí)行電路H的燈泡J也可為其他的電器設(shè)施。
探頭位于透鏡的焦點(diǎn)上。
該機(jī)的工作原理是由于在探頭A的頭前設(shè)置了菲涅爾透鏡，透鏡的作用是產(chǎn)生一個(gè)交替的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，當(dāng)人進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體發(fā)出的紅外線不斷從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就產(chǎn)生大量的光脈沖進(jìn)入熱釋紅外傳感器。同時(shí)，透鏡有聚集作用，使來(lái)自各個(gè)角度的信號(hào)會(huì)聚在探頭上，從而大大地提高了靈敏度，增加了探測(cè)距離、不加透鏡時(shí)，探測(cè)距離只有3米左右、加透鏡后可使探測(cè)距離增至15米左右。
無(wú)源熱釋紅外線傳感器P2288作為探頭，它采用雙熱釋電元件、(LiTaO3)制成的熱釋電紅外傳感器，它具有較高的內(nèi)阻和低噪聲FET結(jié)構(gòu)，將溫度的變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓的相應(yīng)變化。探頭采用了硅濾光鏡、它可以切除掉背景光，即波長(zhǎng)小于7μm的背景光。探頭能在物體溫度的范圍內(nèi)，能穩(wěn)定地工作，而且特性穩(wěn)定，均勻，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，視場(chǎng)大、嘹望區(qū)120°、使用壽命長(zhǎng)、當(dāng)有突發(fā)信號(hào)時(shí)，才有信號(hào)輸出，室溫下工作，與其它熱量傳感器相比，有更高的靈敏度，它能檢測(cè)出由體溫而釋放出7－10μm的熱釋紅外線。當(dāng)探頭接收到由人體體溫而釋放出的熱釋紅外線的光脈沖信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)脈沖、輸出一個(gè)極微弱的0.3－10HZ的低頻信號(hào)通過(guò)C2耦和電容輸送到BG1基極進(jìn)行預(yù)放、為了減小失真和干擾，由R2C3組成反饋電路和C1濾波、預(yù)放后的信號(hào)經(jīng)IC1和IC2進(jìn)行直流放大，為了減小失、兩級(jí)運(yùn)放都加了很深的反饋電路，從IC2腳6輸出的總增益約為80－100dB，然后放大后的信號(hào)送進(jìn)由IC3組成的電壓比較器。本放大器能完成從人體移動(dòng)到運(yùn)動(dòng)全過(guò)程人體信號(hào)的放大、其低限截止頻率為0.3HZ，高限截止頻率為10HZ IC3構(gòu)成一個(gè)電壓比較器、IC3設(shè)定一個(gè)參考電壓、一旦有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域，傳感器有信號(hào)輸出、經(jīng)放大后、電壓高于比較器參考電壓、IC36腳便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。為了更靈敏地帶動(dòng)后續(xù)電路、特加了由BG2、BG3組成的驅(qū)動(dòng)電路，觸動(dòng)后邊的電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
由NE555 IC4時(shí)基電路組成電子開(kāi)關(guān)、延時(shí)電路、光控電路。本機(jī)有白天自鎖功能、白天、人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)、燈仍不亮、這是因?yàn)镽L受自然光照、呈現(xiàn)低阻值、使IC4的強(qiáng)復(fù)位端4處于低電位、IC4處于復(fù)位狀態(tài)、內(nèi)部導(dǎo)電管處于導(dǎo)通狀態(tài)，使C8不能充電、IC43腳輸出低電平、SCR截止，電燈J不亮。到晚上、RL呈現(xiàn)高阻值，使IC44腳處于高電位，當(dāng)驅(qū)動(dòng)級(jí)BG2、BG3輸出負(fù)跳變(下沿)脈沖時(shí)，觸發(fā)IC42腳時(shí)、則3腳輸出高電平、SCR導(dǎo)通、燈J點(diǎn)亮照明，此時(shí)、IC4內(nèi)放電管截止、C8經(jīng)R10電阻充電、延時(shí)(1分→10分可調(diào))后、IC4復(fù)位、其IC4腳3又恢復(fù)低電平、SCR截止、燈H自熄、改變R9、C8的值，即可改變延時(shí)時(shí)間。
權(quán)利要求1.一種全自動(dòng)開(kāi)關(guān)，無(wú)源熱釋紅外線全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，由透鏡N、探頭A、放大電路B、比較電路C、驅(qū)動(dòng)電路D、電子開(kāi)關(guān)電路F、光控電路G、延時(shí)電路M、供電電路E、執(zhí)行電路H組成，其特征在于透鏡N為菲涅爾透鏡、探頭A由熱釋紅外線探測(cè)器P2288、電阻R1組成，透鏡N位于探頭A的前方，檢測(cè)體體溫釋放出7-10μm熱釋紅外線，做為觸發(fā)脈沖信號(hào)經(jīng)電容C2送到放大電路B；放大電路B由預(yù)放電線，第一級(jí)運(yùn)放、第二級(jí)運(yùn)放組成，預(yù)放電路由三極管BG19014、電容C2、C3、電阻R2、R3構(gòu)成，放大后的信號(hào)送到第一級(jí)運(yùn)放放大，第一級(jí)運(yùn)放由運(yùn)放集成電路IC1CA3140、電容C4、C5、電阻R4、R5構(gòu)成，后送到二級(jí)運(yùn)放；二級(jí)運(yùn)放由運(yùn)放集成電路IC2CA3140、電容C6、C7、電阻R6、R7構(gòu)成，放大后的信號(hào)由IC2的6送到比較電路C；比較電路C由運(yùn)放集成電路IC3CA3140、電阻R8構(gòu)成，與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較放大，由IC3的6送至驅(qū)動(dòng)電路D；驅(qū)動(dòng)電路D由BG2、BG39104兩支三極管和電阻R9構(gòu)成，比較信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后送至開(kāi)關(guān)電路F；開(kāi)關(guān)電路F由時(shí)基電路IC4NE555電阻R12構(gòu)成，將信號(hào)由電阻R12送至執(zhí)行電路H；執(zhí)行電路H由燈泡J、可控硅SCR構(gòu)成，電阻R12一端與IC4的3連接，另一端與可控硅SCR的控制板連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制燈泡的點(diǎn)燃和熄滅；光控電路G由光敏電阻RL、電阻R11構(gòu)成，與IC4的4連接以控制燈泡J白天有人時(shí)不點(diǎn)燃；延時(shí)電路M由電阻R10、C8構(gòu)成；供電電路E由變壓器B1、整流橋Z、穩(wěn)壓管DW、三端穩(wěn)壓器7809、7806、電容C10、保險(xiǎn)絲FR構(gòu)成，供各電路工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)開(kāi)關(guān)，其特征在于執(zhí)行電路H的燈泡J可為其他的電器設(shè)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述全自動(dòng)開(kāi)關(guān)，其特征在于探頭位于透鏡的焦點(diǎn)上。
專利摘要一種全自動(dòng)開(kāi)關(guān)，無(wú)源熱釋紅外線全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，是以人體體溫釋放出7-10um熱釋紅外線做為觸發(fā)脈沖信號(hào)、以控制電器設(shè)施的開(kāi)閉，由透鏡、探頭、放大電路、比較電路、電子開(kāi)關(guān)電路、光控電路、延時(shí)電路、供電電路、執(zhí)行電路構(gòu)成，能夠自動(dòng)控制，夜間人到燈亮、人走燈熄。
文檔編號(hào)H03K17/945GK2100058SQ9121769
公開(kāi)日1992年3月25日 申請(qǐng)日期1991年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月6日
發(fā)明者孟慶昌, 姜春霖, 孟繁博 申請(qǐng)人:孟慶昌, 姜春霖, 孟繁博