红外线人体感应电路

会心一笑

         这是一个红外感应电路，其工作原理是利用本机发射的红外线光源照射到人体后反射回到本机的接收电路，通过单片机解码然后控制输出电路动作，实现原先设置的功能。
     原机不带电路图，下图是我利用“绘图助手”这样的简单绘图软件根据实物画出的电路图，如果用PROTEL SE99这样的专业软件来画会更规范一些，可惜那软件我正在学，还未上手，不敢献丑。

（看不清楚？点击图片！）

     本电路原本是应用在洗手盆、冲水马桶之类的卫浴设备上的，原板用的是贴片元件，双面板布局，体积只有1.5X3CM,小巧之至。电路设计合理，动作准确可靠。
     由于本机用的是COMS集成块，加上运放部分采用脉冲供电方式，整机静态电流仅20-70微安，即使用5#干电池作电源，也能用很长的时间。制作成本也很低，不计PCB板的话，不超过15元。
     此电路还可作为一个信号源扩展其应用范围，只要你有一定的理论基础、单片机编程知识和动手能力，就能把本电路完善为楼梯灯延时电路、防盗报警器、非接触式安全开关、流水线计数器.........

首先声明：原机单片机（PIC16F684)是已经烧录了程序的，如果自制，不能使用市售的空白芯片哦！所以，要成功制作本电路，你必须玩得转单片机才行。

     本帖简单介绍该电路的工作原理，希望能让做惯家电的朋友熟悉一下这个不常见的电路，更希望抛砖引玉，有人能给出它的扩展应用实例。

供电电压检测电路：单片机的7脚被定义为电压检测功能，它主要检测的是+3.3伏供电是否正常。+6伏通过两个1M电阻分压，取得3伏的取样电压输入到单片机，单片机内部电路会自动将此电压与其1脚的3.3伏供电进行运算对比，如果单片机1脚的电压高于或低于3.3伏，机器都会通过指示灯显示故障信息。


状态指示电路：本电路很简单，通过单片机的5、6脚输出控制信号，使两个LED灯闪亮，指示机器的工作状态。这个电路非常简单，不多介绍了。原机的设置是：机器通电进入自检，红灯闪一下；人体接近，红灯闪烁；输出电路每动作一次，灯红闪一下；供电过/欠压，红灯常亮；电路不复位，黄灯常亮；发射红外信号，黄灯闪。


红外发射电路：其原理也非常简单，不多介绍。原机设置是：通电后，单片机13脚输出发射信号，5秒内接收不到回波（即前面没有人）的话，进入待机状态，每6秒发射一个信号检测是否有人接近。1分钟后，如果还没有人接近的话，改为每10秒发射一次红外信号。这样的工作方式是为了尽可能地节电。


红外接收/放大电路：本电路以双通道运放MCP602为核心的电路来完成。红外发射管发出的红外光经人体反射传回到红外接收管，红外接收管把接收到的信号通过一个180P电容、200K电阻组成的整形电路耦合到MCP602的5脚，信号被放大了约60倍左右（由其负反馈电阻阻值计算可知），然后再由一个0.01的电容将信号耦合到另一通道的3脚，再经过5倍放大，最后通过两个1K电阻把已完成放大的红外信号输出到单片机的11、12脚。由于红外接收管接收到的是反射光，随着人体与接收管距离的变化，它接收到反射回来的红外光强度是不同的（用示波器可以清晰地观察到红外信号幅值的变化，其峰-峰值在0-3.3伏之间浮动），机器正是根据这个信号的差异来判断应该输出哪个工作指令。
     需要注意的是，运放两个通道的负反馈元件都分别有一个20P的电容，这个电容的取值很关键。由于红外信号是一个个脉冲波形，这个电容（包括整个负反馈通道）对信号的正确还原起着至关重要的作用。
     放大电路的增益取决于接地的可变电阻，其阻值越小，电路增益越高，也就是说机器可探测的距离约远。改变该电阻的阻值，探测距离可在10-80CM范围调节。如果使用遥控器（本机带遥控器）调节，该电阻可取10K固定值。


运放供电电路：这是一个简单的单管开关电路。由于要实现节电效果，运放的供电采用了脉冲供电方式。
单片机的10脚是运放的供电控制端口。待机时，它与红外发射电路同步向运放供电，也就是说，供电方式是间歇的；当电路进入工作状态（有人接近），电路正式向运放供电，此时单片机10脚输出一个个负向脉冲到8550的B极，8550导通，+3.3伏得以进入MCP602的8脚，运放得电工作。


执行电路：无论什么指令，都必须有一个执行元件，HT6751B就是这样一个元件。它其实是一个优秀的电机驱动IC,
静态电流低于50微安，输出电流可达850毫安，厉害吧？
单片机收到运放送来的代表“有人接近”的红外信号，符合设定条件后，会从8、9脚输出开/关信号（原机的负载是一个脉冲电磁阀，相应也就是开/关阀信号），此信号经过外围几个电阻的整形、阻抗匹配之后送到HT6751B的5、7脚，集成块内部进行放大，最后从6751的2、8脚输出经放大的脉冲信号。


2、8脚脉冲信号的幅值部分取决于1脚的供电电压（当然与驱动电平也有关系），而HT6751B的供电电压最高可达12伏！这里头就有许多文章可做，帖子开头提到的功能扩展的话题，也聚焦在这里。由于它是一个脉冲信号，而非直流或正弦波信号，让它来驱动脉冲阀、步进电机没问题，但让它直接驱动继电器、小灯泡之类的线性负载显然是不行的。目前我设想了几个方案，等有空时再一一实验验证一下，到时再与大家分享实验结果。
不过，我还是想先听听你的！

炫舞

谢谢分享，楼道开关可以直接使用。

会心一笑

炫舞 发表于 2013-1-2 19:49

                               
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谢谢分享，楼道开关可以直接使用。

想得美！
输出信号要接继电器的话，还得加个小电路，把脉冲信号变成直流电压才行啊？

蔡云1979

谢谢分享

mti168

谢谢分享   

成王168

谢谢分享，学习了

月影夕阳下

多谢分享 望继续加油        学习罗

哥、爱的凤凰

谢谢分享，论坛有你更精彩。

张定

谢谢你楼主，你的资料讲得很详细。

皖南清风

这个一定要顶。。。。。