被動(dòng)式紅外（PIR）控制器及其應(yīng)用

ht7610a／b和ht7611a／b是臺(tái)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(dòng)照明與自動(dòng)門(mén)鈴控制以及移動(dòng)（或行進(jìn)）檢測(cè)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(gè)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(guò)零檢測(cè)器、4v穩(wěn)壓器、工作模式選擇電路、環(huán)境光（線）感測(cè)電路、控制電路、繼電器或三端雙向可控硅元件（triac）驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)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(shuō)明的是：ht7610a／ht7611a腳2上的輸出用于驅(qū)動(dòng)triac，而th7610b／ht7611b腳2上的輸出則用來(lái)通過(guò)外部npn晶體管驅(qū)動(dòng)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(guò)工作模式選擇輸入腳mode（7腳）可以選擇三種工作模式：開(kāi)（on）、自動(dòng)（auto）和關(guān)（off）。當(dāng)腳7連接vdd時(shí)，ic輸出總是開(kāi)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(dòng)檢測(cè)模式。

●輸出持續(xù)時(shí)間可通過(guò)oscd腳（3腳）外部的電阻r和電容c來(lái)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(guò)ac線路的過(guò)零檢測(cè)可產(chǎn)生過(guò)零脈沖，該脈沖同時(shí)與雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器同步。如果過(guò)零檢測(cè)信號(hào)消失超過(guò)3秒，芯片自動(dòng)復(fù)位。

●具有越權(quán)（override）控制功能。

當(dāng)芯片在自動(dòng)模式（腳mode開(kāi)路）下工作時(shí)，輸出被pir觸發(fā)信號(hào)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(dòng)模式而直接轉(zhuǎn)換到測(cè)試（test）模式，也可以手動(dòng)接通開(kāi)（on）模式或通過(guò)切換電源開(kāi)關(guān)回復(fù)到自動(dòng)模式。在芯片加電后的10秒內(nèi)，過(guò)零檢測(cè)信號(hào)將迫使芯片進(jìn)入測(cè)試模式。在測(cè)試模式下，如果時(shí)間超過(guò)32秒沒(méi)有pir觸發(fā)信號(hào)輸入，芯片將進(jìn)入自動(dòng)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(wú)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(kāi)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(dòng)電路

由ht7610a或ht7611apir控制器組成的繼電器驅(qū)動(dòng)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(lái)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(kāi)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(cè)到感應(yīng)的紅外功率變化，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)施加到控制器ic中的第一級(jí)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(duì)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(cè)信號(hào)是通過(guò)ic的腳11輸入到內(nèi)部第一個(gè)運(yùn)算放大器的非反相輸入端，而且第一級(jí)放大器的反相輸入端（腳12）是通過(guò)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(lái)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(jí)放大器的增益為：

av1＝（r12＋r11）／r12≈46．5

ic第一級(jí)放大器在13腳上的輸出經(jīng)r10和c9通過(guò)15腳輸入到第二級(jí)放大器的反相輸入端。第二級(jí)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(jí)放大器輸出在內(nèi)部直接連接兩個(gè)比較器窗口的中心點(diǎn)，比較器窗口為（vdd－vee）／16。當(dāng)腳ic2上的輸出通過(guò)晶體管使繼電器吸合時(shí)，照明燈點(diǎn)亮，在輸出持續(xù)時(shí)間結(jié)束后，晶體管截止，繼電器釋放，燈熄滅。

pir控制器芯片7腳外的開(kāi)關(guān)（單刀三位開(kāi)關(guān)）可用來(lái)進(jìn)行工作模式選擇；5腳則可用作ac線路輸入信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)。

3．2三端雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路

用ht7610b或ht7611b驅(qū)動(dòng)三端雙向可控硅元件的應(yīng)用電路如圖4所示。將ic腳2上的輸出脈沖施加到雙向可控硅的門(mén)極（g）可使可控硅導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮，而當(dāng)可控硅阻斷后，燈熄滅。

繼電器或雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件控制的負(fù)載也可以是門(mén)鈴或報(bào)警喇叭。當(dāng)有人在夜晚進(jìn)入報(bào)警區(qū)時(shí)，通過(guò)pir傳感器可產(chǎn)生pir輸入，從而由pir控制器驅(qū)動(dòng)繼電器或雙向可控硅元件以使主電路接通，燈點(diǎn)亮或使喇叭發(fā)出聲響喚醒主人。