程 波 蔣記望 吳平輝

（湖州師范學(xué)院 浙江 湖州 313000）

0 引言

當(dāng)今照明消耗約占全部電力消耗的五分之一，降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑，為實現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)內(nèi)人士已研究開發(fā)出許多節(jié)能照明器具，并達(dá)到了一定的成效[1]。然而，目前市場上的很多照明工具都是人工控制的、非自動化的，這不僅會給人們的生活帶來不便而且還會造成能源的損失，尤其是在教學(xué)樓、廣場等公共場所?，F(xiàn)研制了一種感應(yīng)式的LED照明燈，通過系統(tǒng)對信號的一系列的處理，實現(xiàn)對燈亮或燈滅進(jìn)行準(zhǔn)確且及時的控制，該系統(tǒng)具有探測靈敏度高、作用范圍大、可靠性能好等優(yōu)點。

1 工作原理

這種照明工具我們可以稱它為基于微波探測模塊的感應(yīng)式LED照明燈。現(xiàn)在以TX982的探測模塊為例，工作原理圖如下方圖一所示，它是由探測模塊IC1、數(shù)字電路IC2、光控電路、雙向晶閘管開關(guān)以及電源等部分電路組成。探測模塊IC1自身帶有發(fā)射和接收微波信號的天線，它的基本工作原理是模塊產(chǎn)生的微波信號由其自帶的環(huán)狀天線向空間發(fā)射，隨即產(chǎn)生了一個立體空間微波防范區(qū)，該防范區(qū)沿軸心方向是一個橢圓形的半徑為2至6米且可調(diào)的空間微波探測場。根據(jù)電磁波的多普勒效應(yīng)，人體會對IC1環(huán)狀天線所發(fā)射的微波產(chǎn)生反射作用[2]。當(dāng)人或者其它的物體在該防范區(qū)移動時，環(huán)狀天線就會接收到反射回來的微波信號，根據(jù)微波的開普勒效應(yīng)可以知道此微波信號會與原來發(fā)射的信號產(chǎn)生頻移（或相移）。這一變化量經(jīng)由模塊內(nèi)部電路檢測、放大、整形、多重比較以及延時處理后，由模塊白色輸出線輸出下拉灌控制電流信號，以控制后級電路工作，該電信號的頻率與人體或物體移動的快慢有關(guān)，而幅度的大小與人體或物體距環(huán)狀天線的距離成正比。此外，環(huán)狀天線軸芯方向的探測能力較強(qiáng)，我們應(yīng)使環(huán)軸芯指向被探測的區(qū)域。這樣便會提高配有該微波探測模塊的感應(yīng)式LED照明燈的工作效率。

圖1 LED感應(yīng)式照明燈電路原理圖

2 電子電路基本功能

如上圖所示，與二極管VD1、VD2組成簡單的降壓穩(wěn)壓電路，向模塊IC1與模塊IC2提供12V的直流工作電壓。當(dāng)模塊IC1探測到有人活動時，IC2的與非門F1輸入端變?yōu)榈碗娖?，反相后輸出高電平?/p>

R4和光敏電阻RG組成光控制電路。白天RG因受自然光照射，其電阻值較小，所以使IC2的與非門F2的輸入端即5腳電低于電源電壓值的1/2，為低電平，與非門F2封鎖輸出高電平通過R5向電容器C4充電，并充至電源電壓。夜晚RG上無光照射，電阻值變大，與非門F2輸入端即5腳位高電平，如果此時有人進(jìn)入監(jiān)控范圍，與非門F1輸出高電平，共同使與非門F2導(dǎo)通輸出低電平，由VD3再經(jīng)并聯(lián)的與非門F3和與非門F4反相后變成高電平，通過電阻R6是雙向晶閘管VS導(dǎo)通照明燈HW點亮。

如果人離開了其探測范圍，IC1模塊停止輸出與非門F1輸入端因為上拉電阻而恢復(fù)高電平，反相后變成了低電平，與非門F2封鎖，輸出高電平再通過R5向C4緩慢充電，約近30s后，C4上的電壓大于電源電壓值的1/2時，從而實現(xiàn)與非門F3、與非門F4的翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，晶閘管VS失去觸發(fā)電流，HW照明燈熄滅。

3 電子電路元器件的選擇

IC1：宜選用TX982型微波探測模塊，該模塊采用塑料封裝，自帶圓環(huán)狀發(fā)射接收天線；模塊上設(shè)有兩個發(fā)射二極管指示燈和一個靈敏度調(diào)節(jié)孔，并設(shè)置安裝固定螺釘孔，所以安裝非常方便。模塊對外聯(lián)系僅通過1.2m的電纜線，紅色芯線為電源正端（12V），白色芯線為控制信號輸出端內(nèi)電路為集電極開路輸出，屏蔽層皮網(wǎng)為地端，接電源負(fù)端。模塊內(nèi)設(shè)有延遲電路，在模塊初次加電時，系統(tǒng)將閉鎖預(yù)熱60s，同時完成微處理器的初始化和建立電磁場，這時模塊殼體上紅色二極管照明燈點亮，延遲60s后熄滅，系統(tǒng)自動進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。此時若有人在監(jiān)控區(qū)域活動，模塊將有10s信號輸出，并由殼體上綠色發(fā)光二極管指示燈作同步點亮顯示。如果有人做持續(xù)活動，則信號會輸出不斷。

該電子電路的IC1選用TX982型微波探測模塊，而IC2可以選用CD4011、CC4011或MC140114—2輸入與非門數(shù)字集成電路 VD1。選用 1N4004型硅整流二極管，VD2選用1N4148型硅開關(guān)二極管；ZD1選用的是12V、1W硅穩(wěn)壓二極管如2CW110—12V或1N4724A等型號。VS宜選用觸發(fā)電流較小的BTA01小型雙向塑料封裝晶閘管，最大通態(tài)電流為1A。HW宜選用5W白光LED燈杯。C1要求選用的是CBB/3—400V 型聚丙烯電容，為 1uF；而 C2、C4選用的是 CD11—25V型電解電容，C2為470uF，C4為22uF且C4的漏電流盡可能小些，最好能夠采用鉭電容；C3為CT4型獨石電容，為10nF/630V。RG為MG68型光敏電阻，亮電阻小于1MΩ，亮電阻大于2MΩ。R1為51Ω1/2W，采用金屬膜電阻，其余電阻可以采用RTX—1/8W碳膜電阻，其中R2阻值為470kΩ，R3為12kΩ，R4為 680kΩ，R5為 1MΩ，R6為 410Ω。

4 調(diào)試結(jié)果及分析

加入微波探測模塊TX982，當(dāng)有人或者其他的可以動的物體出現(xiàn)在微波信號檢測的范圍內(nèi)的時候，反射回來的信號經(jīng)過模塊內(nèi)部的處理可以得到需要的信號。有人進(jìn)入的時候照明燈會發(fā)亮，當(dāng)人離開它的監(jiān)測范圍的時候，約經(jīng)三十秒后照明燈自動熄滅。

白天RG因受自然光照射電阻值較小，IC2的與非門F2的輸入端集五腳電平低于電源電壓值的1/2。通過R5向電容器C4充電。夜晚的時候，因為么沒有光照，RG的阻值變大，與非門F2是高電平，入這個時候有人或者是移動的物體進(jìn)入監(jiān)測范圍，與非門F1輸出高電平，使得與非門F2輸出低電平。經(jīng)過VD3使得并聯(lián)的與非門F3和與非門F4反相后變成高電平，然后經(jīng)過電阻R6使得VS導(dǎo)通，于是照明燈就發(fā)亮了。

5 結(jié)束語

微波探測模塊是設(shè)計和制作各種自動檢測、自動報警及自動控制產(chǎn)品的理想選擇[3]。通過引入微波探測模塊而形成的感應(yīng)式LED照明燈能夠改善人們的日常生活以及提高工廠的生產(chǎn)效率，鑒于現(xiàn)在電能供應(yīng)緊張的情況，研制此種類型的節(jié)能照明工具是非常有必要的。微波信號的發(fā)射與回收以及對信號的較為精確地處理都給該感應(yīng)式LED照明燈帶來了市場競爭力，所以說現(xiàn)在的LED市場是很有活力的，更需要一些新的更高效率的產(chǎn)品。

［1］馬振，劉志軍.關(guān)于 LED 發(fā)展趨勢的探討[J].科技資訊，2010（11）：132.

［2］張曉東.微波探測器 TX982 及其應(yīng)用：下[J].電子世界，2004（10）：51-53.

［3］張曉東.微波探測器 TX982 及其應(yīng)用：上[J].電子世界，2004（4）：47-49.