太阳能楼道感应照明系统研究与设计.doc

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1、 毕 业 设 计（论文）题 目：太阳能楼道感应照明系统研究与设计系 ：信息工程系目 录第一章引言11.1 课题的背景与目的11.2 太阳能楼道感应照明系统简述1第二章照明系统总体设计22.1 照明系统的构成22.2 太阳能楼道感应照明系统电路2第三章太阳能楼道感应开关的组成43.1 传感器43.1.1 太阳能传感器43.2集成控制电路113.2.1 概述113.2.2 运算放大器133.2.3 振荡器133.2.4 电压比较器153.3 可控硅183.3.1 单向可控硅简介183.3.2 双向可控硅19第四章电路制作224.1 整体电路制作问题224.1.1 元件的散热问题224.1.2 电子

2、电路的静电保护22结 论24参考文献25第一章 引言1.1 课题的背景与目的目前，国内的楼宇楼道照明都是采用传统的220V的白炽灯或节能灯，每层楼道装上手控或声控等控制开关，加上时间控制器。论文参考网。这种楼道照明系统使用已经几十年了，现在还在被广泛采用。但这种楼道照明系统存在着其与生俱来的缺点：1、电费分摊难，一个楼道有好多住户，楼道灯的电源接在哪一户都不合理。2、白炽灯或节能灯使用寿命短，尤其是楼道灯需要经常启闭的情况下，灯的使用寿命更短。3、损坏了没人修，因为是公共使用，修理的责任不明确；这样，有些楼道灯随着时间的延长，损坏了没人修，成了盲道，没有起到楼道灯的作用，给住户带来很大的不便。

3、节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素。由于我国在新能源研发方面处于落后局面，目前市场上的普通船型开关、拉线开关占据着灯具开关市场的主要位置。然而由于许多不可控因素的出现及人们日常习惯所限，造成了大量的电能的浪费。这种现象在我们的生活中随处可见。空无一人的教室十多盏日关灯依然亮着，非常安静的楼道内灯火通明，卫生间无人使用却不熄灭灯光全国每年因此而损耗的电能可以以亿度计量，同时因灯具使用时间的过长，也缩短了灯具的使用寿命，频繁的更换灯具也造成了人力，财力的大量浪费。所以通过这种直接和间接的损耗，每年电能的损失就达数亿元。近十年以来，我国建筑体系的不断发展，也对照明系统提出了更高的要求。随着

4、大量采用电子技术的家用电器面市, 住宅电子化出现。近几年楼宇智能化（智能家居是以家为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化，集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。）又飞速发展起来，其中实现自动照明系统可以减少电能浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。本课题从实际出发，准备对红外线楼道自动照明系统进行探索，随着现代化的发展,工业,农业,商业,教育等等行业的用电量都大幅度增加,在这种情况下电能的浪费成为人们普遍关注的问题.由此观之，如何有效的减少照明用电的浪费和更好的管理照明系统已成为一个不可忽视问题。1.2 太阳能楼道照明感应

5、系统的简介太阳能楼道感应照明系统是由太阳能电池板供电。整栋住宅楼道照明采用整体布局、安装集中供电方式。白天屋顶太阳能电池把光能转换为电能，储入大容量可充放的免维护的蓄电池。通过光的亮度和声音震动开关控制着楼道照明灯的开关。晚上光线亮度不足时，声、光感应系统自动开启，有声音时启动亮灯装置，当在设定的时间过后，自动关闭装置。第二章 明系照统总体设计2.1 照明系统的构成传统照明控制系统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。传统的照明电路只是为灯提供一定的电压使其发光,这种灯只是人为控制,具有很大弊端,特别是在一些集体工作地,比如说,工厂,公司,学校

6、等.而今出现的建筑物自控(BA)系统，是以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。本课题研究的太阳能楼道感应照明系统是由太阳能电池板供电。整栋住宅楼道照明采用整体布局、安装集中供电方式。白天屋顶太阳能电池把光能转换为电能，储入大容量可充放的免维护的蓄电池。通过光的亮度和声音震动开关控制着楼道照明灯的开关。晚上光线亮度不足时，声、光感应系统自动开启，有声音时启动亮灯装置，当在设定的时间过后，自动关闭装置。太阳能楼宇楼道照明系统，不仅可应用在普通的住宅，也可应用在学校、机关、工厂、商厦等所有的楼道照明上；它不仅仅能解决传统楼宇照明系统中存在的普遍问题，使所有楼道灯真正起到楼道照明的作用，

7、还能节约大量的人力、物力；尤其是提倡低碳经济的现在，它还是真正意义上的节能环保、安全可靠的照明系统；一旦市电系统出现故障，它也能保证楼道照明的正常。这种照明系统如果在全国推广，它的经济价值是无法估量的，它的社会价值是不可低估的。2.2 太阳能楼道感应照明系统电路太阳能电池板将光能转换成电能供给蓄电池进行存储，并控制太阳能电池向蓄电池的过充电，达到保护的目的。在灯具照明时向其提供低压的直流电力，为了避免灯具的过度用电，控制电路又能实施对蓄电池的欠匿保护，以防止蓄电池的过放电，以延长蓄电池的使用寿命。声、光控制并延时照明的开关电路。电路在白天由光电传感器控制灯不工作，当夜晚来临时才启动电路，由声音

8、控制灯的开启并延时一段时间后关闭。电源控制电路由双电压比较放大器LM393组成上限电压和下限电压双迟滞电压比较器，上限电压。比较器是由A1、R1、R2、R6和c1组成蓄电池的高电压检测和比较，经三极管VT1、VT3，电阻R8、R10和继电器；Kl来控制太阳能电池对蓄电池的电源；输入，以实现蓄电池过充电的保护；下限电压比较器是由A2、R3、R4、R7和：C2组成蓄电池的低电压检测和比较，再由三极管VT2、VT4和电阻R9、R1 1与继电器K2来控制蓄电池对照明负载；的电源输出，也使其达到蓄电池过放电i保护的目的。为了使电压比对电路能够i有一个基准的比较电压，由三端稳压电：路7809提供稳定的电源

9、电压，并由电阻R5和稳压管VD2在两个比较放大器的反相输入端提供基准电压，使上、下限的电压值与之比较，而反馈电阻R6和R7适当的调整就可以改变电压振荡的条件，并限制其比较振荡器的振荡。为了达到上、下限电压调整的目的，调整；电阻R2的值可设定蓄电池的充电电压值，而调整电阻R4的值可设定蓄电池的放电电压值，本文所设置的蓄电池的：充电终止电压值为152V左右，放电的终止电压值为J08v左右。外围电路元件说明：PIR感应信号经滤波进入芯片内部进行放大，与基准电压比较,如果判断有触发，运放输出高电平。这时候计时检测电路开始计时，计满一定内部时钟周期，跳变为高（可避免误触发）。，运算放大器OP1将声音震动

10、输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器。根据不同高度、大小的楼道需要的照明灯数量不一样，为此根据数据的分析有以下关系。以南京的“昌升”太阳能为例列出配置表第三章 太阳能楼道感应开关的组成3.1 传感器传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的电信号的装置。电信号易于传输和处理，所以大多数的传感器是将物理量等信息转换成电信号输出的。3.1.1 太阳能传感器低温薄膜硅太阳能传感器 1、结构和制备方法 低温薄膜硅太阳能传感器的整个制备过程是在5

11、50C的温度下进行。首先在玻璃基片上形成背反射器，然后用等离子体化学蒸镀法在其上依次淀积一层n型硅膜和一层本征（i）多晶硅膜，后者的作用类似于激活层。然后，通过淀积p 型硅膜形成PN结，透明电极是淀积的ITO，在传感器的顶端形成Ag栅电极。应当指出“本征（i）”的含意是i层Si不含任何杂质，也是用等离子体化学蒸镀法淀积的，而且i层也是n型的，多晶硅i层的杂质为氧。用二次离子质谱仪研究4m厚多晶硅中磷原子的深度分布，约为21015/cm3，以上述方法制造的太阳能传感器的结构，称为具有背反射器增强吸收型自然表面纹理结构。 2、多晶硅太阳能传感器的特性 （1）特征参数 具有上述结构的多晶硅太阳能传感

12、器的重要性质之一，是其自然表面纹理结构，实验测得的表面粗度级约为0.12m。用X射线衍射法测量的多晶硅结构是柱状的，最优取向为（110）。有关实验结果表明，对于2.0m厚的传感器，当光窗为10.10.5% 时，固有效率为10.70.5%，开路电压Voc=0.5390.005V，短路电流密度Jsc=25.80.5mA/cm2。当元件厚度为1.2m时，对于具有较大填充因子的多晶硅元件，Voc可获得最大值为0.549V。（2）对长波长光的收集 多晶硅太阳能传感器设计中的一个关键问题是，如何增加对光的吸收率来获得最大的能量转换效率，使元件即使只有几微米也能获得足够大的短路电流密度。实验表明，使元件表面

13、纹理最佳化及增加元件厚度可以有效地提高量子效率，并使长波长光也获得较大的量子效率。图1是元件厚度为2.1m时的量子效率曲线。由图1中的曲线所计算的元件短路电流密度分别为：光滑表面Jsc=18.5mA/cm2，粗糙表面Jsc=22.1mA/cm2，表面纹理最佳化Jsc=17.2 mA/cm2。由图看出，背反射器表面纹理最佳化后的元件没有界面效应，且800nm波长的光的量子效率大于60%。 （3）温度依赖性 对于地面应用的太阳能传感器，温度系数非常重要。元件温度是将热电偶直接固定在元件上测量的。在I-V曲线扫描过程中,环境温度的变化基本保持不变(10cm2）的多晶硅层淀积：有实验表明，用等离子体化

14、学蒸镀技术可在300400mm2的面积上淀积，其淀积层的均匀性很好，厚度偏差约为5%。 3 如何进行单片相互串联：对于5050mm2的元件面积，10个单片相互串联的a-Si/多晶硅模块的效率为11.3%，Voc为13.5V，短路电流为30.4mA，填充因子为68.8%。 （6）a-Si/多晶硅混合型太阳能传感器的应用 利用多晶硅太阳能传感器Jsc较大的优点，可制作a-Si/多晶硅混合型元件。对于这种传感器应当注意的是效率的稳定化问题，因为a-Si存在着光子损伤问题，而多晶硅是稳定的。对于a-Si/多晶硅/多晶硅三重结构，a-Si层较薄可减少光子损伤。这种三重结构的太阳能传感器的光威化效率在60

15、0小时内为12%，低电阻率硅太阳能传感器 高压金属-绝缘体-N-P太阳能传感器是一种低电阻率硅太阳能传感器，它在技术上是一次突破。由于这种元件发射的表面复合速度可以控制，使暗饱和电流的发射分量Ioe显著减少，电压可高达700mV。表1给出了不同结构的高压、低电阻率硅太阳能传感器元件的暗饱和电流分量的值。饱和电流的基区分量Iob差异较大的原因是元件基区少子迁移率高低不同造成的。 目前，少子迁移率的主要测量技术是交流移相技术。调制激光束的调制频率范围为0.13.5MHz，用于元件后表面欧姆接触层内产生载流子，实验用太阳能传感器是用0.1cm的材料制造的。 扩散长度可用贯穿辐射（X射线）技术测量，其

16、变化对扩散率（或迁移率）的影响较小。例如当元件扩散长度由250m变为125m时，迁移率仅改变2%。 扩散率与基区宽度的关系曲线见图5。可以看出D随位置变化而变化，接近PN结时D增加较快，这种变化是由于扩散点阵应力引起的，这种应力效应可穿越PN结传递到基区。因为Si是一种压阻材料，它对机械应力的响应表现为扩散率的变化，因此可得出这样的结论：起源于发射区的扩散感应应力引起靠近PN结的基区中的少子扩散率的局域扰动。 这些数据有利于制备具有最佳基区的低电阻率硅太阳能传感器。利用低温低掺杂浓度扩散过程，可以避免发射区的扩散感应应力，获得高压低电阻率太阳能传感器。 1、结构和制备方法 多晶硅薄膜是以SiF

17、4和H2作为混合气体源，利用电容耦合并联电极反应器，通过极高频（100MHz）化学蒸镀生产的。为了增加多晶硅的生产率，可将少量的SiH4加入到混合气体中，反应器压力和高频功率密度分别为200mTorr和0.5W/cm2，电极间距离约为2cm。 n/i/Pt肖特基二极管在制备过程中，其n层和i层淀积气流比SiF4/H2/SiH4是相同的（即30/90/1.0sccm），生长率为0.15nm/s，与生长温度无关。在300C温度下将掺Pt的n层淀积在掺Ga的ZnO或涂有NiCr的耐热玻璃基片上。i层的生长温度范围是100300C，半透明Pt顶部电极用电子束蒸镀法淀积在i层表面。 利用X射线衍射、扫描

18、电子显微镜和二次离子质谱仪对元件结构和淀积薄膜进行研究，用Raman光谱分析法确定晶体体积百分比。输运性质是由测量的电流-电压特性曲线计算的，光生电压特性是在功率密度为100mW/cm2的白光照射下由IV特性曲线确定的。实验测量了太阳能传感器的光谱响应。开路电压Voc的无规误差为3%，短路电流Jsc的随机误差为3%，填充因子FF误差为5%，这些误差对应于能量转换效率的误差为11%。 扫描电子束显微镜的扫描图像包括淀积膜颗粒大小随生长温度的变化。当i层生长温度为100C时观察到颗粒大小约为60nm；而当i层的生长温度为200C时，颗粒大小约为200nm。当i层的生长温度大于280C时观察到（22

19、0）取向颗粒的三角形表面特征。 当i层的生长温度150C时，暗I-V反向饱和电流约为10-6A/cm2。当i层的生长温度为100C时，反向饱和电流和结晶体增加一个量级，这是由i层中较大的缺陷密度引起的。Voc随i层生长温度的增加而增加；基片温度范围为100250C时，用等效电路分析法确定的i层串联电阻RS随i层生长温度的增加而减小，当温度为250C时，RS=1.1/cm2，而当温度高于250C时，RS有随温度的增加而增加的趋势。在所有的温度下，FF都大于45%，但当温度高于250C时，FF有随温度增加而减小的趋势。 n/i/P太阳能传感器与n/i/Pt太阳能传感器区别在于基片的纹理结构不同，最

20、佳化的n/i/P太阳能传感器的基片是具有纹理结构的ZnO/Ag/SUS基片，更加有助于光的吸收，其n层和i层与n/i/Pt的相同，P层是在空气中淀积的。表4给出了n/i/P太阳能传感器的相关特性1、结构和制备方法 栅型硅太阳能传感器前表面由细栅覆盖，如果栅线间距小于基区材料的一个少子迁移率，栅线间产生的大多数载流子的存在时间足以被收集。特别地，如果栅线间基片表面的表面复合速度较低，光谱响应将优于传统的扩散结构。栅型传感器最重要的设计参数是栅线宽、栅线间隔以及栅线间表面的载流子复合速度。 栅型硅太阳能传感器的制造采用离子注入技术，元件的光生电压效率随PN结的深度而增加，硼离子注入系统的结深极限值

21、为0.8m。 2、结深效应 结深为0.3m到0.5m时，硅栅型太阳能传感器的表面层和基区的吸收效率。可以看出，基区对光的吸收是产生光电压的主要因素。表面层对短波长光的吸收随结深的减少而增加，类似于浅结硅太阳能传感器，而基区则正相反。因为短波长光子产生的载流子接近于表面，当结深增加时吸收面积增大，导致对光生载流子较高的吸收率；而对于长波长光子，光生载流子位于样品的深处，所以结越深，吸收率越高。然而同时，当结深增加时，通过表面层穿透到基区的光子数相应也减少了。这两种相对应的效应使得传感器对长波光子的吸收率随结深增加先增加到峰值，然后再减少。 对于给定的光谱输入，光谱响应可用来计算短路电流 对于给定

22、的传感器结构，JSC随结深的增加而增加，结深为8m时的峰值为52mA/cm2，理论极限值约为54mA/cm2。 3、结深效应的数值分析法 3.2集成控制电路3.2.1 概述虽然被动式热释电红外探头有些缺点，但是利用特殊信号处理方法后，仍然使它在某些领域具有广阔的应用前景。因此，有很多生产商根据PIR传感器的特性设计了专用信号处理器，比如HOLTEK HT761X、PTI PT8A26XXP、WELTREND WT8072,BISS0001。图3.2.1阴影部分是PIR信号处理部分，有两个运算放大器、一个窗口比较器、一个稳压器、一个系统振荡器和一个逻辑控制器。其它是依赖处理结果的控制部分，这里重

23、点介绍PIR信号处理部分，控制部分就简单略过。 由于PIR 信号变化缓慢、幅值小，针对该特点，专用信号处理器一般分为三步处理，具体处理步骤如下：a）滤波放大普通PIR传感器输出信号幅值一般都很小，大约几百微伏到几毫伏，为了后续电路能作有效的处理，考虑到传感器的信噪比，通常取增益72.5dB，通带0.3Hz7Hz。同时，由于是处理模拟小信号，所以为了保证放大器的工作稳定可靠，电路中特别集成了一个稳压器用于给传感器、放大器和比较器供电。b）窗口比较器经过放大后的信号通过窗口比较器后检出满足幅值要求的信号后，再转换成一系列数字脉冲信号。c）噪声抑制数字信号处理根据对人体运动特点以及传感器的特性的长期

24、研究，用固定时间内计脉冲个数和测脉冲宽度的方法来甄别有效的人体信号，这里由系统振荡器提供时钟源（16kHz）。3.2.2 运算放大器集成运算放大器（简称运放）是一种高电压放大倍数的直接耦合放大器。它工作在放大区时，输入和输出呈线性关系，所以它又被称为线性集成电路集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路3.2.2.1 集成运放的性能指标1）开环差模电压放大倍数 Aod它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。2）最大输出电压 Uop-p它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰-峰值。3）差模输入电阻rid它的大小反映了集成运放输入端向差模输入

25、信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。4）输出电阻 rO它的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。5）共模抑制比 CMRR它放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。CMRR越大越好3.2.2.2集成运放的组成它有四部分组成：1）偏置电路:偏置电路是提供各级静态工作电流的;2）输入级：其作用是提供与输出端成同相关系和反相关系的两个输入端,为了抑制零漂，采用差动放大电路3）中间级：其作用是提供较高的电压放大倍数;为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。4）输出级：其作用是提供一定的电压变化和电流变化;为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路 3.

26、2.3 振荡器振荡电路在测量,自动控制,通信,无线电广播和遥控等许多领域中有着广泛的应用,甚至在收音机 电视机 和电子表等日常生活用品中也离不开它.振荡电路包括正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路,它们不需要输入信号便能产生各种周期性的波形,如:正弦波,方波,三角波和锯齿波等.因为本课题涉及到系统时钟和定时电路,所以现介绍一下非正弦波振荡电路:矩形波振荡电路矩形波有两种,一种是输出电压处于高电平时时间TH和输出电压处于低电平的时间TL不相等,另一种是二者相等.人们常把TH= TL的矩形波称为方波.下面介绍方波发生电路.方波发生电路的构成我们可选择滞回比较器作为开关，用电阻与电容相串联的RC电路作为

27、具有延迟作用的反馈网络。它的右边是滞回比较器，起开关作用；他的左边是RC电路，起反馈和延时作用。滞回比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定的状态。设接通电源时刻电容两端的电压UC=0，滞回比较器的输出电压U0=+UZ，则集成运放同相输入端此时的电位为 U+ =R2/R2+R3（+UZ）而U0=+UZ时电容充电，使集成运放反向输入端的电位U-（它等于UC）由零逐渐上升。在U-低于U+以前，U0=+UZ不变。当U-上升到略高于U+时，U0从高电平跳变为低电平，即变为-UZ。 当U0=-UZ时，U+=R2/R2+R3（-UZ），同时电容经R1放电，使U-逐渐下降。在U-高于U+以前，U0=-UZ不变

28、，当U-下降到略低于U+时，U0从-UZ跳变为+UZ，又回到初始状态。如此周而复始，产生振荡，输出方波。振荡周期UC的值从T1时刻的R2/R2+R3（UZ）下降到T2时刻的-R2/R2+R3（UZ）所需要的时间就是振荡周期的一半，即而UC的变化规律就是简单的RC充放电规律。不难看出这里RC充放电的三要素是：1）时间常数=R1C2）在T1时刻UC的初始值是R2/R2+R3（UZ）3）若T=，UC的终了值是-UZ。根据一阶RC电路的三要素法可得UC=（-UZ-R2/R2+R3（UZ）（1-e（-t/R1C）+R2/R2+R3（UZ）其中T=T-T1，且T1TT2。当T=T/2时，UC=-R2/R2

29、+R3（UZ），将这些条件代如上面的式，得-R2/R2+R3（UZ=（-UZ-R2/R2+R3（UZ）（1-e（-t/R1C）+R2/R2+R3（UZ）解之可得：T=2R1Cln(1+2R2/R3)通常将矩形波为高电平的时间与周期时间之比称为占空比。方波的占空比为50%。如果需要产生占空比小于或大于50%的矩形波，可以利用电容充电的时间常数与放电的时间常数不相等。利用二极管的单向导电性可以使电容充电与放电回路不同，因而可使电容充电与放电的时间常数不同。 内部振荡器外接振荡电阻器引脚，个别需外接RC振荡元件，此时外接的电阻器或电容器便可作为时间的调整元件。也有的集成电路将振荡元件全部集成在芯片内

30、部，不需要外接元器件，这时振荡频率就无法外调节。 3.2.4 电压比较器电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)。电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。注：电压比较器中的集成运放通常工作在非线性区。及满足如下关系：U-U+ 时 UO=UOL U-U+ 时 UO=UOH简单电压比较器： 我们把参考电压和输入信号分别接至集成运放的同相和反相输入端，就组成了简单的电压比较器。 图3-2 电压比较器及输出特性下面我们对它们进行分析一下表明：输入电压从低逐渐升高经过UR时，uo将从高电平变为低电平。相反，当输

31、入电压从高逐渐到低时，uo将从低电平变为高电平。阈值电压：我们将比较器的输出电压从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压的值。它还被称为门限电压。简称为：阈值。用符号UTH表示简单的电压比较器结构简单，灵敏多高，但是抗干能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。下面着重介绍窗口比较器:简单比较器和回滞比较器有一个共同的特点,即U1单方向变化时,U0只跳变一次,因而只能检查一个电平.如果要判断U1是否在某两个电平之间,则应采用窗口比较器.电路构成 窗口比较器的主要特点是输入信号单方向变化(例如从足够低单调升高到足够高)可使输出电压跳边两次。他形似窗口,故具

32、有这种传输特性的比较器,成为窗口比较器.将他与反相简单电压比较器,同相简单电压比较器比较,我们发现,可用两个阀值不同的简单比较器构成窗口比较器,阀值小的简单比较器采用反相输入接法,阀值大的简单比较器采用同相输入接法,再用具有单向导电性的二极管将两个简单比较器的输出引到同一点,作为窗口比较器的输出端.。3.2.5 集成电路芯片BISS0001热释电红外控制集成电路采用标准的 DIP16脚塑封结构，内部由系统时钟、两级运放、电压比较器、检测器、计时器、过零检测器及输出控制电路等组成。BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式

33、的热释电红外传感器。广泛用于安防、自控等领域能。特点:a）灵敏度高，内置两级增益可调运放电路及温度补偿电路，这种电路能抑制如热气团流所产生的红外干扰，误报率低，探测距离达10以上。b）控制时间可调。c）有两种输出信号，可驱动双向可控硅或继电器。d）内置稳压器输出 3.1基准电压直接驱动PIR。e）外接CDS传感器，白天抑制输出。f）工作电压4.0-5.5V，工作电流1。g）对于交流供电的控制电路设计有过零检测控制，使被控负载的接通与断开均处于交流电的过零点，这不仅可以减弱对负载的电流冲击，同时也消除了开关器件对电源的干扰，降低对电源的污染。h）外接RC振荡元件，便于调整输出控制的时间长短。表3

34、-5管脚说明引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VOO控制信号输出端。由VS的上跳前沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端1

35、1VDD-工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端 工作原理:BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 不可重复触发工作方式下的波形。3.3.1 单向可控硅简介可控硅是一种无触点可控开关,它将半导体器件的应用从弱电领域扩展到强电领域,在自动控制电路如调光,调温,调速,调频中都有广泛应用.

36、可控硅是硅晶体闸流管的俗称,简称晶闸管.可控硅常用的类型有:单向型,双向型.单向可控硅由P型和N型半导体四层交替叠合而成.他有三个电极:阳极A(从外层P型半导体引出),阴极K(从外层N型半导体引出),门级G(从内层P型半导体引出)导通。让门极相对阴极成正极性，使产生门极电流，闸流管立即导通。当门极电压达到阀值电压VGT，并导致门极电流达到阀值IGT，经过很短时间tgt（称作门极控制导通时间）负载电流从正极流向阴极。假如门极电流由很窄的脉冲构成，比方说1s，它的峰值应增大，以保证触发。当负载电流达到闸流管的闩锁电流值IL 时，即使断开门极电流，负载电流将维持不变。只要有足够的电流继续流动，闸流管

37、将继续在没有门极电流的条件下导通。这种状态称作闩锁状态。注意，VGT，IGT 和IL 参数的值都是25下的数据。在低温下这些值将增大，所以驱动电路必须提供足够的电压、电流振幅和持续时间，按可能遇到的、最低的运行温度考虑。灵敏的门极控制闸流管，如BT150，容易在高温下因阳极至阴极的漏电而导通。假如结温Tj 高于Tjmax ,将达到一种状态，此时漏电流足以触发灵敏的闸流管门极。闸流管将丧失维持截止状态的能力，没有门极电流触发已处于导通。要避免这种自发导通，可采用下列解决办法中的一种或几种：1）确保温度不超过Tjmax。2）采用门极灵敏度较低的闸流管，如BT151，或在门极和阴极间串入1k或阻值更

38、小的电阻，降低已有闸流管的灵敏度。3）若由于电路要求，不能选用低灵敏度的闸流管，可在截止周期采用较小的门极反向偏流。这措施能增大IL。应用负门极电流时，特别要注意降低门极的功率耗散。截止（换向）要断开闸流管的电流，需把负载电流降到维持电流IH 之下，并历经必要时间，让所有的载流子撤出结。在直流电路中可用“强迫换向”，而在交流电路中则在导通半周终点实现。（负载电路使负载电流降到零，导致闸流管断开，称作强迫换向。）然后，闸流管将回复至完全截止的状态。假如负载电流不能维持在IH 之下足够长的时间，在阳极和阴极之间电压再度上升之前，闸流管不能回复至完全截止的状态。它可能在没有外部门极电流作用的情况下，回到导通状态。注意，IH 亦在室温下定义，和IL 一样，温度高时其值减小。所以，为保证成功的切换，电路应充许有足够时间，让负载电流降