被動式紅外(PIR)控制器及其應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):700
ht7610a/b和ht7611a/b是臺灣holtek公司推出的pir控制器,可用于家庭、辦公室及工廠中的安全報(bào)警系統(tǒng)、pir自動照明與自動門鈴控制以及移動(或行進(jìn))檢測等方面。
1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
ht7610a/b與ht7611a/bcmoslsi芯片內(nèi)含兩個差分運(yùn)算放大器(op1、op2)以及窗口比較器、輸出持續(xù)時(shí)間振蕩器、系統(tǒng)振蕩器、ac過零檢測器、4v穩(wěn)壓器、工作模式選擇電路、環(huán)境光(線)感測電路、控制電路、繼電器或三端雙向可控硅元件(triac)驅(qū)動輸出級等電路,內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其主要特點(diǎn)如下:
●ht7610a/b和mt7611a/b均采用16腳dip封裝,需要說明的是:ht7610a/ht7611a腳2上的輸出用于驅(qū)動triac,而th7610b/ht7611b腳2上的輸出則用來通過外部npn晶體管驅(qū)動繼電器,故它們的腳2名稱不同,其它引腳名稱與排列完全相同,圖2所示是其引腳排列。
●通過工作模式選擇輸入腳mode(7腳)可以選擇三種工作模式:開(on)、自動(auto)和關(guān)(off)。當(dāng)腳7連接vdd時(shí),ic輸出總是開通的;腳7接地,ic輸出總是關(guān)斷;若將該腳懸空,ic則進(jìn)入自動檢測模式。
●輸出持續(xù)時(shí)間可通過oscd腳(3腳)外部的電阻r和電容c來設(shè)定。輸出定時(shí)時(shí)間td為延時(shí)振蕩器周期toscd的215040倍,即:td=(1/foscd)×215040
●通過ac線路的過零檢測可產(chǎn)生過零脈沖,該脈沖同時(shí)與雙向可控硅驅(qū)動器同步。如果過零檢測信號消失超過3秒,芯片自動復(fù)位。
●具有越權(quán)(override)控制功能。
當(dāng)芯片在自動模式(腳mode開路)下工作時(shí),輸出被pir觸發(fā)信號激活,輸出持續(xù)時(shí)間由延遲振蕩器(oscd)周期決定。用戶可以超越自動模式而直接轉(zhuǎn)換到測試(test)模式,也可以手動接通開(on)模式或通過切換電源開關(guān)回復(fù)到自動模式。在芯片加電后的10秒內(nèi),過零檢測信號將迫使芯片進(jìn)入測試模式。在測試模式下,如果時(shí)間超過32秒沒有pir觸發(fā)信號輸入,芯片將進(jìn)入自動模式。
2工作條件及主要參數(shù)指標(biāo)
2.1推薦工作條件
ht7610a/b與ht7611a/b的工作條件如下:
●電源電壓vdd的工作范圍為5~12v(典型值是9v);
●輸入電壓:輸入高電平電壓vih≥0.8vdd,
輸入低電平電壓vil≤0.2vdd;
●系統(tǒng)振蕩器頻率fsys為16khz(在vdd=12v,roscs=560kω,coscs=100pf時(shí));
●工作溫度范圍-25~+70℃。
2.2主要參數(shù)指標(biāo)
pir控制器芯片在vdd=12v和ta=25℃時(shí)的主要參數(shù)指標(biāo)如下:
●電壓調(diào)整器輸出電壓vee為4±0.5v;
●電源電流idd在無載和振蕩器工作時(shí)的典型值為100ma;
●輸出電流:輸出源電流ioh在voh=10.8v時(shí)的典型值為12ma,輸出阱電流iol在vol=1.2v時(shí)的典型值為80ma;
●cds(腳)電壓高電平vth1=8v(典型值),低電平vtl1=4.7v(典型值);
●zc(腳)傳輸電壓高電平vth2為6.7v(典型值),低電平vtl2為1.8v(典型值);
●運(yùn)算放大器為輸入失調(diào)電壓vos為10mv(典型值),開環(huán)增益avo為80db(典型值);
●芯片內(nèi)部比較器的輸出pir觸發(fā)脈沖寬度tpw大于24ms。
3應(yīng)用電路及工作原理
3.1繼電器驅(qū)動電路
由ht7610a或ht7611apir控制器組成的繼電器驅(qū)動電路如圖3所示。圖中,當(dāng)繼電器吸合時(shí),燈點(diǎn)亮,在繼電器釋放后,燈熄滅。燈點(diǎn)亮持續(xù)時(shí)間由ic延遲振蕩器(oscd)的振蕩周期來確定。調(diào)節(jié)ic腳3外部電阻r7和電容c5可獲得所需要的輸出持續(xù)時(shí)間。
控制器芯片的工作電壓vdd、繼電器線圈(連接晶體管q1的集電極)和pir傳感器(sd622型)d腳的偏置電壓由交流市電電源經(jīng)c1、r1降壓、d1與d2整流和c2濾波等電路提供。施加到繼電器線圈的電壓約12v,而控制器ic和pir傳感器的工作電壓則被齊納二極管穩(wěn)定在9v。
墻上開關(guān)電路的關(guān)鍵元件是pir傳感器。在人體行進(jìn)時(shí),pir傳感器能檢測到感應(yīng)的紅外功率變化,并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號施加到控制器ic中的第一級差分放大器。但是,pir輸入受ic腳cds(腳6)輸入電平的控制。該腳外接光敏電阻(ldr)或其它c(diǎn)ds元件,其阻值對環(huán)境光非常敏感。在白天,光敏元件阻值很小,cds腳輸入低電平,pir輸入截止;而在夜間,cds腳則輸入高電平,pir輸入被使能。
從pir輸入失效到使能的延時(shí)為5秒。
由于傳感器pir的感測信號是通過ic的腳11輸入到內(nèi)部第一個運(yùn)算放大器的非反相輸入端,而且第一級放大器的反相輸入端(腳12)是通過r12(22kω)和c10(22μf)連接到vee端(腳9)。因此,放大器的低頻響應(yīng)可由r12和c10(截止頻率是0.33hz)來決定。r11(1mω)和c9(0.02μf)組成的低通濾波器(lpf)的截止頻率是7hz。第一級放大器的增益為:
av1=(r12+r11)/r12≈46.5
ic第一級放大器在13腳上的輸出經(jīng)r10和c9通過15腳輸入到第二級放大器的反相輸入端。第二級放大器的增益可由r9和r10的比值確定。其低端和高端的截止頻率分別為: fl=1/2πr10 c8 fh=1/2πr9 c7
第二級放大器輸出在內(nèi)部直接連接
ht7610a/b和ht7611a/b是臺灣holtek公司推出的pir控制器,可用于家庭、辦公室及工廠中的安全報(bào)警系統(tǒng)、pir自動照明與自動門鈴控制以及移動(或行進(jìn))檢測等方面。
1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
ht7610a/b與ht7611a/bcmoslsi芯片內(nèi)含兩個差分運(yùn)算放大器(op1、op2)以及窗口比較器、輸出持續(xù)時(shí)間振蕩器、系統(tǒng)振蕩器、ac過零檢測器、4v穩(wěn)壓器、工作模式選擇電路、環(huán)境光(線)感測電路、控制電路、繼電器或三端雙向可控硅元件(triac)驅(qū)動輸出級等電路,內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其主要特點(diǎn)如下:
●ht7610a/b和mt7611a/b均采用16腳dip封裝,需要說明的是:ht7610a/ht7611a腳2上的輸出用于驅(qū)動triac,而th7610b/ht7611b腳2上的輸出則用來通過外部npn晶體管驅(qū)動繼電器,故它們的腳2名稱不同,其它引腳名稱與排列完全相同,圖2所示是其引腳排列。
●通過工作模式選擇輸入腳mode(7腳)可以選擇三種工作模式:開(on)、自動(auto)和關(guān)(off)。當(dāng)腳7連接vdd時(shí),ic輸出總是開通的;腳7接地,ic輸出總是關(guān)斷;若將該腳懸空,ic則進(jìn)入自動檢測模式。
●輸出持續(xù)時(shí)間可通過oscd腳(3腳)外部的電阻r和電容c來設(shè)定。輸出定時(shí)時(shí)間td為延時(shí)振蕩器周期toscd的215040倍,即:td=(1/foscd)×215040
●通過ac線路的過零檢測可產(chǎn)生過零脈沖,該脈沖同時(shí)與雙向可控硅驅(qū)動器同步。如果過零檢測信號消失超過3秒,芯片自動復(fù)位。
●具有越權(quán)(override)控制功能。
當(dāng)芯片在自動模式(腳mode開路)下工作時(shí),輸出被pir觸發(fā)信號激活,輸出持續(xù)時(shí)間由延遲振蕩器(oscd)周期決定。用戶可以超越自動模式而直接轉(zhuǎn)換到測試(test)模式,也可以手動接通開(on)模式或通過切換電源開關(guān)回復(fù)到自動模式。在芯片加電后的10秒內(nèi),過零檢測信號將迫使芯片進(jìn)入測試模式。在測試模式下,如果時(shí)間超過32秒沒有pir觸發(fā)信號輸入,芯片將進(jìn)入自動模式。
2工作條件及主要參數(shù)指標(biāo)
2.1推薦工作條件
ht7610a/b與ht7611a/b的工作條件如下:
●電源電壓vdd的工作范圍為5~12v(典型值是9v);
●輸入電壓:輸入高電平電壓vih≥0.8vdd,
輸入低電平電壓vil≤0.2vdd;
●系統(tǒng)振蕩器頻率fsys為16khz(在vdd=12v,roscs=560kω,coscs=100pf時(shí));
●工作溫度范圍-25~+70℃。
2.2主要參數(shù)指標(biāo)
pir控制器芯片在vdd=12v和ta=25℃時(shí)的主要參數(shù)指標(biāo)如下:
●電壓調(diào)整器輸出電壓vee為4±0.5v;
●電源電流idd在無載和振蕩器工作時(shí)的典型值為100ma;
●輸出電流:輸出源電流ioh在voh=10.8v時(shí)的典型值為12ma,輸出阱電流iol在vol=1.2v時(shí)的典型值為80ma;
●cds(腳)電壓高電平vth1=8v(典型值),低電平vtl1=4.7v(典型值);
●zc(腳)傳輸電壓高電平vth2為6.7v(典型值),低電平vtl2為1.8v(典型值);
●運(yùn)算放大器為輸入失調(diào)電壓vos為10mv(典型值),開環(huán)增益avo為80db(典型值);
●芯片內(nèi)部比較器的輸出pir觸發(fā)脈沖寬度tpw大于24ms。
3應(yīng)用電路及工作原理
3.1繼電器驅(qū)動電路
由ht7610a或ht7611apir控制器組成的繼電器驅(qū)動電路如圖3所示。圖中,當(dāng)繼電器吸合時(shí),燈點(diǎn)亮,在繼電器釋放后,燈熄滅。燈點(diǎn)亮持續(xù)時(shí)間由ic延遲振蕩器(oscd)的振蕩周期來確定。調(diào)節(jié)ic腳3外部電阻r7和電容c5可獲得所需要的輸出持續(xù)時(shí)間。
控制器芯片的工作電壓vdd、繼電器線圈(連接晶體管q1的集電極)和pir傳感器(sd622型)d腳的偏置電壓由交流市電電源經(jīng)c1、r1降壓、d1與d2整流和c2濾波等電路提供。施加到繼電器線圈的電壓約12v,而控制器ic和pir傳感器的工作電壓則被齊納二極管穩(wěn)定在9v。
墻上開關(guān)電路的關(guān)鍵元件是pir傳感器。在人體行進(jìn)時(shí),pir傳感器能檢測到感應(yīng)的紅外功率變化,并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號施加到控制器ic中的第一級差分放大器。但是,pir輸入受ic腳cds(腳6)輸入電平的控制。該腳外接光敏電阻(ldr)或其它c(diǎn)ds元件,其阻值對環(huán)境光非常敏感。在白天,光敏元件阻值很小,cds腳輸入低電平,pir輸入截止;而在夜間,cds腳則輸入高電平,pir輸入被使能。
從pir輸入失效到使能的延時(shí)為5秒。
由于傳感器pir的感測信號是通過ic的腳11輸入到內(nèi)部第一個運(yùn)算放大器的非反相輸入端,而且第一級放大器的反相輸入端(腳12)是通過r12(22kω)和c10(22μf)連接到vee端(腳9)。因此,放大器的低頻響應(yīng)可由r12和c10(截止頻率是0.33hz)來決定。r11(1mω)和c9(0.02μf)組成的低通濾波器(lpf)的截止頻率是7hz。第一級放大器的增益為:
av1=(r12+r11)/r12≈46.5
ic第一級放大器在13腳上的輸出經(jīng)r10和c9通過15腳輸入到第二級放大器的反相輸入端。第二級放大器的增益可由r9和r10的比值確定。其低端和高端的截止頻率分別為: fl=1/2πr10 c8 fh=1/2πr9 c7
第二級放大器輸出在內(nèi)部直接連接
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